COVERSTORY III

TRUS und Bildfusion

von F. Aigner

1.I. Multiparametrischer transrektaler Ultraschall

Einleitung

Die am häufigsten eingesetzte bildgebende Technik zur Darstellung der Prostata ist der transrektale Ultraschall (TRUS) im B-Bild-Modus (konventioneller TRUS), welcher vor allem von UrologInnen durchgeführt wird. Auf Grund der geringen diagnostischen Genauigkeit zur Detektion des Prostatakarzinoms (PCa) wird der konventionelle TRUS vorzugsweise zur strukturellen Abklärung des Organs wie bspw. zur Volumetrie, zur Führung der systematischen (randomisierten) Biopsie, zur Beurteilung periprostatischer Strukturen (Samenblasen, Samenleiter) und der Kapsel, sowie in der Andrologie (z.B. obstruktive Azoospermie) eingesetzt.

Technik und Normalbefund

Multiparametrischer TRUS. Um die diagnostische Genauigkeit des TRUS zum PCa-Nachweis zu erhöhen, wird der strukturelle B-Bild-TRUS kombiniert mit modernen funktionellen Ultraschalltechniken wie der Ultraschallelastographie (USE), Doppler-Techniken (D-TRUS) und falls verfügbar kontrastmittelverstärktem TRUS (CE-TRUS). Ähnlich der MRT wird die gleichzeitige Anwendung struktureller und funktioneller Ultraschall-Techniken als multiparametrisch (mp) bezeichnet.

B-Bild-TRUS und äußere Drüse. Ähnlich der T2-gewichteten MRT als strukturelle Technik, liefert uns der B-Bild-TRUS vor allem Informationen über die Anatomie, die periprostatischen Strukturen, die Größe und die Kapsel. Im Vergleich zur inneren Drüse stellt sich die äußere Drüse im Normalfall als etwas echoreichere, homogene, bandförmige Zone dar (Abb. 1a).

Ultraschallelastographie und äußere Drüse. Ähnlich der diffusions-gewichteten MRT als funktionelle Technik liefert uns die USE Informationen über die Zelldichte des Organs. Sie ist in der Lage die Verteilung der Gewebeelastizität der Prostata farblich kodiert am Ultraschallmonitor darzustellen. Harte und somit PCa-suspekte Veränderungen erscheinen in den gezeigten Beispielen in blau und weiche bis intermediäre Areale in rot bis grün. Die USE kann als technischer Finger verstanden werden (man denke an die digital-rektale Untersuchung der Prostata im Rahmen der Vorsorge!). Die gesunde äußere Drüse sollte sich weich, insbesondere ohne umschriebene Verhärtungsareale präsentieren. (Abb. 1b).

Doppler-Techniken und äußere Drüse. Die Dopplerverfahren liefern uns Informationen über den Durchblutungsgrad und über die Gefäßarchitektur des Organs. Im Vergleich zur inneren Drüse stellt sich die äußere Drüse im Normalfall hypovaskular bei erhaltenem radiären Gefäßmuster dar (Abb. 1c).

Kontrastmittelverstärkter TRUS und äußere Drüse. Ähnlich der dynamischen kontrastmittelverstärkten MRT als funktionelle Technik liefert uns der CE-TRUS Informationen über den Durchblutungsgrad des Organs und über Kontrastmitteldynamiken, die als Time-Intensity-Curves abgebildet werden können. Der Vorteil des CE-TRUS im Vergleich zu den Dopplertechniken ist die höhere zeitliche und örtliche Auflösung, sowie die Darstellung der Mikrozirkulation. Im Vergleich zur inneren Drüse stellt sich die äußere Drüse im Normalfall hypovaskular und mit Kurventyp 1, also langsame und geringe Kontrastmittel-Aufnahme mit weiterem Kurvenanstieg nach Erreichen des Peaks, dar (Abb. 1e+f).

Die innere Drüse. Gilt die T2-gewichtete Sequenz als leading sequence der mpMRT zur Beurteilung der inneren Drüse, so ist dies der B-Bild-TRUS im Rahmen des mpTRUS. Das liegt daran, dass die innere Drüse vor allem mit zunehmendem Alter chronisch proliferative und entzündliche Prozesse durchläuft. Sie wird dadurch zunehmend härter in der USE (analog diffusionsgestörter in der diffusions-gewichteten MRT) und zunehmend hypervaskularer im D-TRUS bzw. CEUS (analog der kontrastmittelverstärkten MRT) eventuell mit pathologischen Kontrastmittel-Kurventypen. Im Normalfall stellt-sich die innere Drüse homogen echoarm, seitensymmetrisch, mit bekapselten oder ohne Knoten und vor allem ohne bulging dar (Abb. 1d).



Abb. 1: der B-Bild-TRUS zeigt die unauffällige äußere Drüse echoreich (a; gelbe Pfeile) und die innere Drüse echoarm (a; weißer Pfeil), die USE ohne Verhärtungsareal (b; rot und grün kodiert) und der D-TRUS hypovaskular im Vergleich zur inneren Drüse (c; gelber Pfeil). Abb 1d (B-Bild) und 1e (CE-TRUS) zeigen eine hypertrophe innere Drüse mit bekapselten Knoten, welche hypervaskular im CE-TRUS sind (gelbe Pfeile). Die ROIs in Abb 1e liegen in der hypovaskularen äußeren Drüse (periphere Zone dorsolateral links und rechts) und zeigen in der TIC-Analyse eine unauffällige Kontrastmitteldynamik (f; langsame und geringe Kontrastmittel-Aufnahme mit weiterem Kurvenanstieg nach Erreichen des Peaks).

 

Darstellung des Prostatakarzinoms

Das PCa in der äußeren Drüse. Das klassische PCa stellt sich im B-Bild-TRUS als nodulär konfigurierte, echoarme Läsion in der sonst echoreichen äußeren Drüse und als reproduzierbares Verhärtungsareal in der USE dar. Limitierend ist, dass PCas einerseits auch iso- und hyperechoisch sein können, worin sich die geringe Sensitivität des konventionellen TRUS begründet und andererseits PCas mit primärem Gleason Pattern 3 nicht verhärtet zur Darrstellung kommen können und sich somit der USE entziehen. Der D-TRUS zeigt das klassische PCas als fokale Hypervaskularisation mit aufgehobener radiärer Gefäßarchitektur und der CE-TRUS als fokale Hypervaskularisation mit pathologischer Kontrastmitteldynamik (Abb. 2a-c).



Abb. 2: in der äußeren Drüse zeigt sich an der Basis links anterolateral ein typischer PCa-Befund im mpTRUS: echoarm und nodulär konfiguriert im B-Bild-TRUS (a; gelber Pfeil), verhärtet in der USE (b; gelber Pfeil, blau kodiert) und hypervaskularisiert im CE-TRUS mit pathologischer Kontrastmitteldynamik (c; rasche und vermehrte Kontrastmittel-Aufnahme mit raschem wash-out nach Erreichen des Peaks – grüne Kurve). Die weiße Kurve in 2c zeigt die unauffällige Kontrastmitteldynamik der Gegenseite

 
Das PCa in der inneren Drüse. Der B-Bild-TRUS ist die führende Technik zur PCa-Erkennung in der inneren Drüse (ähnlich der T2-gewichteten MRT), wo sich PCa suspekte Veränderungen sehr heterogen als lineare, lentikuloforme oder flächige, echoarme Areale ohne Bekapselung mit oder ohne Bulging darstellen können (Abb. 3a-c). Auf Grund der oben genannten Veränderungen der inneren Drüse spielen die USE, der D-TRUS und der CE-TRUS eine untergeordnete Rolle.



Abb. 3: in der inneren Drüse kann sich das PCa als flächiges, echoarmes Areal ohne Bekapselung (a; gelbe Pfeile), echoarm und lentikuloform (b; gelbe Pfeile) aber auch mit Konturvorwölbung (c; gelber Pfeil) darstellen. Abbildung 2d zeigt den Tumorherd von 2c in einer T2-gewichteten MRT-Sequenz (gelber Pfeil)

 

Vor- und Nachteile des mpTRUS

Vorteile.
Einer der wesentlichen Vorteile des mpTRUS ist, dass er sowohl von RadiologInnen, aber eben gerade auch von UrologInnen durchgeführt werden kann, da ja unsere urologischen KollegInnen die Befürchtung haben, die Prostata an die Radiologie zu verlieren. Weiters handelt es sich beim mpTRUS um eine Echtzeituntersuchung, sodass suspekte Areale auch sofort gezielt biopsiert werden können. Zudem kann er in jeder urologischen und radiologischen Praxis oder Abteilung angeboten werden und hätte somit ein flächendeckendes Potential zur bildgebenden PCa-Detektion. Auch die im Vergleich zur MRT geringeren Kosten sind ein weiterer Vorteil.

Nachteile. Wie jede Freihandtechnik ist auch der mpTRUS sehr untersucherabhängig und es bedarf einer mehrmonatig täglichen Ausbildung. Limitationen in der PCa-Detektion zeigt der mpTRUS vor allem in anterioren Arealen großer Organe und bei Vorliegen dorsaler Verkalkungen kann es zu totalen Schallauslöschungen kommen, sodass die anterior davon gelegenen Abschnitte nicht mehr beurteilt werden können.

Ergebnisse und Innsbrucker Weg. Die Studiengruppe um Brock konnte den positiven Vorhersagewert des TRUS zur PCa-Detektion von 65.1% auf 89.7% steigern, wenn man zur USE auch Informationen über die Durchblutung heranzieht. Es zeigt sich also nicht nur für die mpMRT, sondern auch für den mpTRUS eine erhöhte diagnostische Akkuranz. Auf Grund der zuverlässigen Detektion signifikanter PCa des mpTRUS und seiner geringen Kosten wird in Innsbruck im Primärsetting eine Kombination aus systematischer und mpTRUS-gezielter Biopsie durchgeführt. Dies führt zu einer Steigerung der PCa-Detektionsrate im Vergleich zur alleinigen Durchführung einer systematischen Biopsie. Bei tumornegativer Kombinationsbiopsie, aber anhaltendem Tumorverdacht oder bei Vorliegen o.g. Limitationen des mpTRUS wird eine mpMRT der Prostata durchgeführt.

Zusammenfassung

Steht einem keine Möglichkeit zur Durchführung eines mpTRUS zur Verfügung oder zeigt der mpTRUS seine Limitationen auf, so sollte eine mpMRT der Prostata durchgeführt werden. Stellen sich in der mpMRT PCa suspekte Areale dar, so können diese alternativ zur sogenannten „in-bore biopsy“ mittels Fusionstechniken gezielt biopsiert werden.

1.II. Bildfusion

Definition. Unter Fusionsbiopsie versteht man die ultraschallgeführte Gewebeentnahme aus karzinomverdächtigen MRT-Arealen der Prostata. Dabei stehen folgende 3 Möglichkeiten zur Verfügung:

Die kognitive Fusion. Bei der Biopsie mittels kognitiver Fusion wird ein in einer vorher durchgeführten mpMRT dargestellter karzinomsuspekter Herd einer topographischen Region z. B. nach dem Schema von ESUR und ACR (PIRADS v2) zugeordnet. Die im Befund genannte Lokalisation des Herdes wird dann im B-Bild-TRUS angesteuert und biopsiert und zwar unabhängig davon, ob sich ein morphologisches Substrat im Ultraschall erkennen lässt oder nicht. Die Einbeziehung von anatomischen Landmarken ermöglicht es dem Untersucher, sich auch in der inneren Drüse zu orientieren. Diese Methode erfordert ein gutes topographisches Verständnis. Weil am einfachsten ausführbar, stellt sie die am meisten angewandte Fusions-Technik dar. Diese Technik ist besonders bei unseren urologischen KollegInnen beliebt, da kein spezielles Equipment erforderlich ist.

Die visuelle Fusion. Diese Fusions-Technik funktioniert wie die kognitive Fusion mit dem Unterschied, dass die MRT-Bilder an einer Konsole im Biopsieraum aufgespielt sind und während der Biopsie eingesehen werden können.

Die technische Fusion. Bei der Biopsie mittels technischer Fusion wird der mpMRT-Bilddatensatz direkt in das Ultraschallgerät eingespielt. Zunächst muss ein Schichtabgleich zwischen dem Echtzeit-TRUS und dem 3D-MRT-Datensatz durchgeführt werden und zwar auf einer Position, auf der man bestimmte „Landmarken“ in beiden Modalitäten erkennen kann (z. B. Blasenhals, Zysten, Samenblasenwurzel) (Abb. 4a+b). Ist man sich sicher, dass das TRUS-Bild und der MRT-Bilddatensatz in selber Position, Orientierung und Schicht sind, kann nun durch eine Co-Registrierung das synchrone Bewegen des in das Ultraschallgerät eingespielten 3D-Bilddatensatzes mit dem Echtzeitultraschall erfolgen. Dies gelingt, da ein Transmitter die auf dem Schallkopf angebrachten Sensoren ortet und deren Koordinaten laufend an das Ultraschallgerät weitergibt. Somit kann der mpMRT-Herd in Echtzeitbedingungen ultraschallgesteuert biopsiert werden (Abb. 4c+d).



Abb. 4: guter Schichtabgleich zwischen dem Echtzeit-TRUS (a) und dem 3D-MRT-Datensatz (b) an der Prostatabasis, wobei eine Utrikuluszyste als Landmarke diente (gelbe Pfeile in a+b). Abbildung 4c zeigt die ultraschallgeführte Biopsie (gelber Pfeil markiert die Biopsienadel) einer tumorsuspekten Signalabsenkung in der T2-gewichteten MRT-Sequenz (d; gelber Pfeil).

 

Zusammenfassung und Ergebnisse. Der Schlüssel für eine erfolgreiche Fusionsbiopsie liegt in der richtigen Durchführung und Interpretation der MRT. Zwischen den verschiedenen Fusions-Techniken gibt es kaum signifikante Unterschiede in den PCa-Detektionsraten, wenn sie von erfahrenen KollegInnen angewendet werden. Die Vorteile der technischen Fusion gegenüber den beiden anderen Arten liegen in der Senkung der Lernkurve für kognitive/visuelle Fusionsbiopsien und dass kleine Tumorherde zuverlässiger getroffen werden. Ein gutes topographisches Verständnis ist aber für alle 3 Fusionsarten Voraussetzung.

Autor
tl_files/banner/Aigne1r.jpg
Priv. Doz. Dr. med. univ. Friedrich Aigner
Leitender Oberarzt, Bereich Urogenitale Radiologie
Universitätsklinik für Radiologie - Med. Univ. Innsbruck - TILAK

1.III. Empfohlene Literatur

  • Franiel T, Asbach P, Teichgräber U, Hamm B, Foller S. Prostate Imaging – An Update. Röfo. 2015; 187: 751–759.

  • De Zordo T, Ladurner M, Horninger W, et al. New ultrasound technologies for the diagnostics of prostate cancer. Radiologe. 2011; 51: 938, 940–6.

  • Aigner F, De Zordo T, Pallwein-Prettner L, Junker D. Applications of Technical Fusion in Uroradiology. Röfo. 2015; 187: 331–337.

  • Postema A, Mischi M, de la Rosette J, Wijkstra H. Multiparametric ultrasound in the detection of prostate cancer: a systematic review. World J Urol. 2015; 33: 1651–1659.

  • Aigner F, Schäfer G, Steiner E, et al. Value of enhanced transrectal ultrasound targeted biopsy for prostate cancer diagnosis: a retrospective data analysis. World J Urol. 2012; 30): 341–6.

  • Brock M, Eggert T, Palisaar R J, et al. Multiparametric ultrasound of the prostate: adding contrast enhanced ultrasound to real-time elastography to detect histopathologically confirmed cancer. World J Urol. 2013; 189: 93–8.

  • Wysock J S, Rosenkrantz A B, Huang W C et al. A prospective, blinded comparison of magnetic resonance (MR) imaging-ultrasound fusion and visual estimation in the performance of MR-targeted prostate biopsy: the PROFUS trial. Eur Urol. 2014; 66: 343–51.

  • Trabulsi E J, Sackett D, Gomella L G, Halpern E J. Enhanced transrectal ultrasound modalities in the diagnosis of prostate cancer. Urology. 2010; 76: 1025–33.

  • Robertson NL, Emberton M, Moore CM. MRI-targeted prostate biopsy: a review of technique and results. Nat Rev Urol. 2013; 10: 589–97.