Hans-Joachim Zabel

Impact of hyperthermic regional perfusion therapy on cell metabolism of malignant melanoma monitored by 31P MR spectroscopy

For the first time, the influence of hyperthermic regional perfusion therapy on tumor cell metabolism has been monitored by means of 31P MR spectroscopy. Shortly after treatment, a complete depletion of high energy phosphates, a significant increase of inorganic phosphate, phosphomono- and phosphodiester resonances and a decrease of pH have been observed. Healthy muscle tissue showed only minor effects caused by this aggressive therapy. The time course of the transient variation of phosphate metabolite concentrations is explained in the framework of a simple pathophysiological model. The results demonstrate that the imediate effect of chemotherapy on tumor tissue can be detected by 31P MRS before any clinical signs of tumor response are visible.

Selective 19F MR imaging of 5-fluorouracil and α-fluoro-β-alanine

A 19F MR chemical shift imaging (CSI) technique is presented which enables selective imaging of the antineoplastic drug 5-fluorouracil (5-FU) and its major catabolite alpha-fluoro-beta-alanine (FBAL). The CSI sequence employs a chemical shift selective (CHESS) saturation pulse to suppress either the 5-FU or the FBAL resonance before the other component of the two-line 19F MR spectrum is measured. Because the transmitter frequency can always be set to the Larmor frequency of the 19F resonance to be imaged, this approach yields 5-FU and FBAL MR images free of chemical shift artifacts in read-out and slice-selection direction. In phantom experiments, selective 5-FU and FBAL images with a spatial resolution of 15 x 15 x 20 mm3 (4.5 ml) were obtained in 30 min from a model solution, whose drug and catabolite concentrations were similar to those estimated in the liver of tumor patients undergoing IV chemotherapy with 5-FU. The drug-specific MR imaging technique developed is, therefore, well-suited for the direct and noninvasive monitoring of the up-take and trapping of 5-FU in liver tumors in vivo.A 19F MR chemical shift imaging (CSI) technique is presented which enables selective imaging of the antineoplastic drug 5-fluorouracil (5-FU) and its major catabolite α-fluoro-β-alanine (FBAL). The CSI sequence employs a chemical shift selective (CHESS) saturation pulse to suppress either the 5-FU or the FBAL resonance before the other component of the two-line 19F MR spectrum is measured. Because the transmitter frequency can always be set to the Larmor frequency of the 19F resonance to be imaged, this approach yields 5-FU and FBAL MR images free of chemical shift artifacts in read-out and slice-selection direction. In phantom experiments, selective 5-FU and FBAL images with a spatial resolution of 15 × 15 × 20 mm3 (4.5 ml) were obtained in 30 min from a model solution, whose drug and catabolite concentrations were similar to those estimated in the liver of tumor patients undergoing IV chemotherapy with 5-FU. The drug-specific MR imaging technique developed is, therefore, well-suited for the direct and noninvasive monitoring of the up-take and trapping of 5-FU in liver tumors in vivo.

Therapieverlaufskontrolle nach Chemotherapie an Tumoren des Menschen mit Hilfe der In-vivo-31P-Spektroskopie

Die Therapieverlaufskontrolle ist eine Routineaufgabe in der onkologischen Praxis und wird vorwiegend mit bildgebenden Verfahren durchgefuhrt. Der Kontrollparameter ist im allgemeinen die Tumorgrose. Die Grosenreduktion des Tumors setzt im allgemeinen erst in einem Zeitraum von mehreren Tagen – meist Wochen – nach Beginn der Therapie ein.

Gepulster hochenergetischer Ultraschall induziert Nekrosen in Experimentaltumoren

Die Zertrummerung von Konkrementen im Korperinneren mit extrakorporal erzeugten Ultraschallstoswellen (ESWL) ist mittlerweile ein klinisch etabliertes Verfahren. Unser Interesse gilt zum einen den Grundlagen der Wechselwirkung derartiger gepulster hochenergetischer Ultraschallwellen (engl.: pulsed high energy ultrasound, PHEUS) mit biologischem Gewebe und zum anderen der Erarbeitung und Evaluierung moglicher therapeutischer Ansatze zum Beispiel in der Onkologie.

Beitrag der Magnetresonanz zur Wirkungssteigerung der Strahlentherapie maligner Tumoren

Auf die Frage nach dem Beitrag der Magnetresonanztomographie (MRT) und -spektroskopie (MRS) zur Strahlentherapie im Vergleich zur Computertomographie (CT) konnte eine kritische Antwort lauten, das die moderne Strahlentherapie ohne die Magnetresonanztomographie auskommen kann, aber nicht ohne die Computertomographie. Das Thema wird somit eingeengt auf die Frage, welche Vorteile die MRT und MRS derzeit gegenuber der Computertomographie aufzuweisen haben, die auch fur die Strahlentherapie, d. h. fur Tumorlokalisation, Therapieplanung und Therapiekontrolle, von Bedeutung sind oder in absehbarer Zeit sein werden. An grundsatzlichen Vorzugen der MRT sind hier zu nennen: 1) hoher Weichteilkontrast, 2) kontrastreiche Darstellung pathologischer Lasionen durch Wahl geeigneter Pulssequenzen, 3) Multidirektionalitat der Schnittfuhrung, d.h. wahlweise transversale, sagittale oder frontale Ebene (Abb.1).