BACKGROUND: 18F-FET-positron emission tomography/computed tomography (FET-PET) has reliable diagnostic accuracy in differentiating recurrent brain tumor from radionecrosis after radiosurgery. This explorative study analyzed this role of FET-PET in brain tumors treated by image-guided robotic stereotactic radiosurgery using CyberKnife® (CK-RS). METHOD: The study population were patients who underwent FET-PET to resolve inconclusive magnetic resonance imaging (MRI) findings in the clinical follow-up of primary and secondary brain lesions after CK-RS in 2011-2017. Histology reports or best supporting clinicoradiological evidence served as reference standard. Static (tumor-to-background ratio [TBR]) and dynamic (time to peak [TTP] and time-activity curve [TAC] pattern) parameters were determined. Three TAC patterns were distinguished: continuously ascending curve (I), ascending curve followed by plateau (II), and steep ascent followed by slow descent (III). Receiver operating characteristic curve analysis and diagnostic accuracy tests were performed. Analyses were performed for all lesions (TOTAL) and brain metastases only (METS). MRI lesions not detected by FET-PET were qualitatively analyzed. RESULTS: Fourteen patients (median 52 years, range 16-79 years) with a total of 28 lesions (5 primary brain tumor lesions in 2 patients and 23 metastases in 12 patients) were included. The median time interval between CK-RS and FET-PET was 10 months (range 4-35). Histology was available for 7/28 lesions (25%), all correctly diagnosed by FET-PET. TBRs were higher in recurrent tumor than radionecrosis (median TBRmax of 5.5 vs. 3.8 in TOTAL and 5.0 vs. 3.5 in METS; median TBRmean of 2.6 vs. 2.1 in TOTAL and 2.4 vs. 2.0 in METS). Mean TTP was shorter in tumors (9.6 vs. 16.7 min in TOTAL and 8.3 vs. 13.7 min in METS) while median TTP did not differ. No significant cut-offs for TBR and TTP were found, thus published cut-offs of 1.95 for TBRmean and 20 min for TTP were used. The best diagnostic accuracy was achieved for combined TBRmean and TAC: TOTAL (METS): 75% (75%) sensitivity, 63% (71%) specificity, and 71% (74%) accuracy. When only TAC patterns were used, accuracy was 82% in TOTAL and 87% in METS. Post-test diagnostic probability was 12% (TOTAL) and 16% (METS) higher than that of follow-up MRI. Three lesions without PET tracer uptake were stable over time. CONCLUSION: This explorative study shows that the best diagnostic accuracy of FET-PET in differentiating brain tumor recurrence from radionecrosis after CK-RS is achieved when combined static and dynamic parameters are used, resulting in up to 16% higher diagnostic probability than standard follow-up MRI.
HINTERGRUND: Die 18F-FET-Positron-Emissions-Tomographie/Computertomographie (FET-PET) weist eine verlässliche diagnostische Genauigkeit in der Differenzierung von Hirntumorrezidiven und Radionekrosen nach radiochirurgischer Behandlung auf. In dieser explorativen Studie wurde diese Rolle der FET-PET bei Hirntumoren nach bildgesteuerter robotergestützter stereotaktischer Radiochirurgiebehandlung mittels CyberKnife® (CK-RS) analysiert. METHODIK: Eingeschlossen wurden Patienten, die sich von 2011 bis 2017 einer FET-PET-Untersuchung zur Abklärung unklarer magnetresonanztomographischer (MRT) Befunde im Rahmen der klinischen Nachsorge von primären und sekundären Hirnläsionen nach CK-RS unterzogen. Als Referenzstandard dienten Histologiebefunde oder klinisch-radiologische Befunde als Best Supporting Evidence. Statische (Tumor-to-Background Ratio [TBR]) und dynamische (Time to Peak [TTP] und Time-Activity Curve [TAC]) Parameter wurden ermittelt. Es wurden drei TAC-Muster unterschieden: kontinuierlich ansteigende Kurve (I), ansteigende Kurve mit nachfolgendem Plateau (II), und steil ansteigende Kurve mit flachem Abfall (III). Grenzwertoptimierungskurven wurden berechnet und diagnostische Genauigkeitstests durchgeführt. Analysen erfolgten für sämtliche Läsionen (TOTAL) sowie Hirnmetastasen (METS). Im MRT detektierte Läsionen, die nicht in der FET-PET abgrenzbar waren, wurden qualitativ analysiert. ERGEBNISSE: Vierzehn Patienten (Medianalter 52 Jahre, Spannweite 16-79 Jahre) mit insgesamt 28 Hirnläsionen (5 primären Hirntumorläsionen in 2 Patienten und 23 Hirnmetastasen in 12 Patienten) wurden eingeschlossen. Die Medianzeit zwischen CK-RS und der FET-PET betrug 10 Monate (Spannweite 4–35 Monate). Ein histopathologischer Befund lag bei 7 von 28 Läsionen (25%) vor, die sämtlich mit der FET-PET korrekt diagnostiziert wurden. Die TBR war bei Hirntumorrezidiven höher als bei Radionekrosen (Median TBRmax TOTAL 5,5 vs. 3,8; METS 5,0 vs. 3,5; Median TBRmean TOTAL 2,6 vs. 2,1; METS 2,4 vs. 2,0). TTP war im Mittel bei Hirntumoren kürzer (TOTAL 9,6 vs. 16,7 min; METS 8,3 vs. 13,7); die mediane TTP unterschied sich jedoch nicht. Signifikante TBR- und TTP-Grenzwerte ließen sich nicht berechnen, daher kamen eine in früheren Studien etablierte TBRmean von 1,95 sowie eine TTP von 20 min zur Anwendung. Die besten diagnostichen Genauigkeitswerte fanden sich für die Kombination von TBRmean und TAC: TOTAL (METS): 75% (75%) Sensitivität, 63% (71%) Spezifizität und 71% (74%) Genauigkeit. Bei der alleinigen Betrachtung der TAC-Muster war die Genauigkeit 82% (TOTAL) bzw. 87% (METS). Die Nachtestdiagnosewahrscheinlichkeit war 12% (TOTAL) bzw. 16% (METS) höher als die der vorangehenden MRT-Untersuchung. Drei in der FET-PET nicht nuklidavide Läsionen waren im Verlauf stabil. SCHLUSSFOLGERUNG: Die beste diagnostische Genauigkeit der FET-PET in der Unterscheidung von Hirntumorrezidiven und Radionekrosen nach CK-RS ergibt sich in der vorgestellten explorativen Studie für die Kombination von statischen und dynamischen Parametern. Hierdurch wird eine bis zu 16% höhere Diagnosewahrscheinlichkeit im Vergleich zur herkömmlichen Nachsorge-MRT erzielt.
