J. Biederer

New procedures. Comprehensive staging of lung cancer by MRI

Lung cancer staging according to the TNM system is based on morphological assessment of the primary cancer, lymph nodes and metastases. All aspects of this important oncological classification are measurable with MRI. Pulmonary nodules can be detected at the clinically relevant size of 4-5 mm in diameter. The extent of mediastinal, hilar and supraclavicular lymph node affection can be assessed at the same time. The predominant metastatic spread to the adrenal glands and spine can be detected in coronal orientation during dedicated MRI of the lungs. Search focused whole body MRI completes the staging. Various additional MR imaging techniques provide further functional and clinically relevant information during a single examination. In the oncological context the most important techniques are imaging of perfusion and tumor motion. Functional MRI of the lungs complements the pure staging and improves surgical approaches and radiotherapy planning.ZusammenfassungDas Staging des Lungenkarzinoms nach dem TNM-System basiert auf der morphologischen Einschätzung des Primarius, der Lymphknoten und Metastasen. Alle Aspekte dieser onkologisch wichtigen Beurteilung lassen sich mit der MRT erfassen. Pulmonale Rundherde sind ab der klinisch relevanten Größe von 4–5xa0mm Durchmesser sicher erkennbar. Die Größe der mediastinalen, hilären und supraklavikulären Lymphknoten kann in einem Untersuchungsgang bestimmt werden. In der koronaren Schichtführung der dedizierten MRT der Lunge werden die Bereiche der bevorzugten Metastasierung in Nebennieren und weite Teile der Wirbelsäule miterfasst. Durch eine gezielte Ganzkörper-MRT als Suchmethode wird der letzte Teil des Stagings erfüllt. Die MRT bietet vielfältige Möglichkeiten, zusätzliche funktionelle, klinisch relevante Informationen innerhalb einer Untersuchung zu erheben. Im onkologischen Kontext sind die Perfusionsbildgebung der Lunge und die Bewegungsabschätzung der Tumoren am bedeutendsten. Die funktionelle MRT der Lunge ergänzt so das reine Staging und verbessert die Operations- und Bestrahlungsplanung.AbstractLung cancer staging according to the TNM system is based on morphological assessment of the primary cancer, lymph nodes and metastases. All aspects of this important oncological classification are measurable with MRI. Pulmonary nodules can be detected at the clinically relevant size of 4–5xa0mm in diameter. The extent of mediastinal, hilar and supraclavicular lymph node affection can be assessed at the same time. The predominant metastatic spread to the adrenal glands and spine can be detected in coronal orientation during dedicated MRI of the lungs. Search focused whole body MRI completes the staging. Various additional MR imaging techniques provide further functional and clinically relevant information during a single examination. In the oncological context the most important techniques are imaging of perfusion and tumor motion. Functional MRI of the lungs complements the pure staging and improves surgical approaches and radiotherapy planning.

Computed tomography of the lungs. A step into the fourth dimension

ZusammenfassungZielsetzungZiel der Arbeit war die Diskussion von Methoden zur zeitlich aufgelösten Computertomographie (4D-CT) der Lunge bei Tumorpatienten.MethodeDie Bildakquisition in der 4D-CT kann im Spiral- oder Cinemodus zusammen mit dem Atemsignal des Patienten erfolgen. Im Spiralmodus werden bei kontinuierlichem Tischvorschub CT-Rohdaten aufgezeichnet. Im Cinemodus erfolgt auf jeder einzelnen Tischposition eine durchgehende Bildakquisition über mindestens einen kompletten Atemzyklus. Der Tisch wird anschließend auf die nächste, benachbarte Position bewegt. In beiden Fällen werden die Rohdaten entweder nur in den bestimmten Atemphasen prospektiv aufgenommen oder retrospektiv zu einer Atemphase sortiert.ErgebnisseDie retrospektive oder prospektive Zuordnung der CT-Rohdaten erlaubt die Visualisierung der Bewegung. Die rekonstruierten CT-Daten können Block/-Treppen- oder Spiralartefakte aufweisen. Beide treten bevorzugt in den stärker bewegten, zwerchfellnahen Abschnitten auf. Da jeder Lungenabschnitt über einen vollen Atemzyklus hinweg abgetastet wird, ist die Strahlenbelastung signifikant höher als in einer einfachen Spiral-CT. Daher bleibt der Einsatzbereich der 4D-CT auf radioonkologische Fragestellungen beschränkt.SchlussfolgerungDie 4D-CT ermöglicht die Planung einer Strahlentherapie unter Berücksichtigung der atemabhängigen Bewegung von Tumor und Lunge im Raum.AbstractPurposeTo discuss the techniques for four dimensional computed tomography of the lungs in tumour patients.MethodThe image acquisition in CT can be done using respiratory gating in two different ways: the helical or cine mode. In the helical mode, the couch moves continuously during image and respiratory signal acquisition. In the cine mode, the couch remains in the same position during at least one complete respiratory cycle and then moves to next position. The 4D images are either acquired prospectively or reconstructed retrospectively with dedicated algorithms in a freely selectable respiratory phase.ResultsThe time information required for motion depiction in 4D imaging can be obtained with tolerable motion artefacts. Partial projection and stepladder-artifacts are occurring predominantly close to the diaphragm, where the displacement is most prominent. Due to the long exposure times, radiation exposure is significantly higher compared to a simple breathhold helical acquisition. Therefore, the use of 4D-CT is restricted to only specific indications (i.e. radiotherapy planning).Conclusion4D-CT of the lung allows evaluating the respiration-correlated displacement of lungs and tumours in space for radiotherapy planning.PURPOSEnTo discuss the techniques for four dimensional computed tomography of the lungs in tumour patients.nnnMETHODnThe image acquisition in CT can be done using respiratory gating in two different ways: the helical or cine mode. In the helical mode, the couch moves continuously during image and respiratory signal acquisition. In the cine mode, the couch remains in the same position during at least one complete respiratory cycle and then moves to next position. The 4D images are either acquired prospectively or reconstructed retrospectively with dedicated algorithms in a freely selectable respiratory phase.nnnRESULTSnThe time information required for motion depiction in 4D imaging can be obtained with tolerable motion artefacts. Partial projection and stepladder-artifacts are occurring predominantly close to the diaphragm, where the displacement is most prominent. Due to the long exposure times, radiation exposure is significantly higher compared to a simple breathhold helical acquisition. Therefore, the use of 4D-CT is restricted to only specific indications (i.e. radiotherapy planning).nnnCONCLUSIONn4D-CT of the lung allows evaluating the respiration-correlated displacement of lungs and tumours in space for radiotherapy planning.

Computertomographie der Lunge

ZusammenfassungZielsetzungZiel der Arbeit war die Diskussion von Methoden zur zeitlich aufgelösten Computertomographie (4D-CT) der Lunge bei Tumorpatienten.MethodeDie Bildakquisition in der 4D-CT kann im Spiral- oder Cinemodus zusammen mit dem Atemsignal des Patienten erfolgen. Im Spiralmodus werden bei kontinuierlichem Tischvorschub CT-Rohdaten aufgezeichnet. Im Cinemodus erfolgt auf jeder einzelnen Tischposition eine durchgehende Bildakquisition über mindestens einen kompletten Atemzyklus. Der Tisch wird anschließend auf die nächste, benachbarte Position bewegt. In beiden Fällen werden die Rohdaten entweder nur in den bestimmten Atemphasen prospektiv aufgenommen oder retrospektiv zu einer Atemphase sortiert.ErgebnisseDie retrospektive oder prospektive Zuordnung der CT-Rohdaten erlaubt die Visualisierung der Bewegung. Die rekonstruierten CT-Daten können Block/-Treppen- oder Spiralartefakte aufweisen. Beide treten bevorzugt in den stärker bewegten, zwerchfellnahen Abschnitten auf. Da jeder Lungenabschnitt über einen vollen Atemzyklus hinweg abgetastet wird, ist die Strahlenbelastung signifikant höher als in einer einfachen Spiral-CT. Daher bleibt der Einsatzbereich der 4D-CT auf radioonkologische Fragestellungen beschränkt.SchlussfolgerungDie 4D-CT ermöglicht die Planung einer Strahlentherapie unter Berücksichtigung der atemabhängigen Bewegung von Tumor und Lunge im Raum.AbstractPurposeTo discuss the techniques for four dimensional computed tomography of the lungs in tumour patients.MethodThe image acquisition in CT can be done using respiratory gating in two different ways: the helical or cine mode. In the helical mode, the couch moves continuously during image and respiratory signal acquisition. In the cine mode, the couch remains in the same position during at least one complete respiratory cycle and then moves to next position. The 4D images are either acquired prospectively or reconstructed retrospectively with dedicated algorithms in a freely selectable respiratory phase.ResultsThe time information required for motion depiction in 4D imaging can be obtained with tolerable motion artefacts. Partial projection and stepladder-artifacts are occurring predominantly close to the diaphragm, where the displacement is most prominent. Due to the long exposure times, radiation exposure is significantly higher compared to a simple breathhold helical acquisition. Therefore, the use of 4D-CT is restricted to only specific indications (i.e. radiotherapy planning).Conclusion4D-CT of the lung allows evaluating the respiration-correlated displacement of lungs and tumours in space for radiotherapy planning.PURPOSEnTo discuss the techniques for four dimensional computed tomography of the lungs in tumour patients.nnnMETHODnThe image acquisition in CT can be done using respiratory gating in two different ways: the helical or cine mode. In the helical mode, the couch moves continuously during image and respiratory signal acquisition. In the cine mode, the couch remains in the same position during at least one complete respiratory cycle and then moves to next position. The 4D images are either acquired prospectively or reconstructed retrospectively with dedicated algorithms in a freely selectable respiratory phase.nnnRESULTSnThe time information required for motion depiction in 4D imaging can be obtained with tolerable motion artefacts. Partial projection and stepladder-artifacts are occurring predominantly close to the diaphragm, where the displacement is most prominent. Due to the long exposure times, radiation exposure is significantly higher compared to a simple breathhold helical acquisition. Therefore, the use of 4D-CT is restricted to only specific indications (i.e. radiotherapy planning).nnnCONCLUSIONn4D-CT of the lung allows evaluating the respiration-correlated displacement of lungs and tumours in space for radiotherapy planning.

Untersuchung der atemabhängigen Bewegungen pulmonaler Raumforderungen mit der MRT

ZusammenfassungParallele Bildgebung und „echo sharing“ haben die Akquisitionszeiten der MRT für große Volumina deutlich reduziert. Dynamische zwei- und dreidimensionale Abbildungen des gesamten Thorax mit hoher zeitlicher Auflösung (bis 10 Einzelbilder/s bzw. 2 Volumendatensätze/s) erfassen die Bewegungen von Lunge und Tumoren in diagnostischer Bildqualität. Gezielt platzierte, zeitaufgelöste 2D-Sequenzen sind geeignet, die Bewegung bei freier Atmung oder nach Atemkommandos quasi in Echtzeit zu erfassen, um z.xa0B. eine tumoröse Thoraxwandinvasion auszuschließen oder Störungen der Zwerchfellmotilität zu erkennen. Zeitaufgelöste 3D-Techniken (4D-MRT) erlauben eine Darstellung der gesamten Lunge mit räumlicher Erfassung der Tumorbewegung. Unter Berücksichtigung einer Tendenz zur Überschätzung der Tumorgröße und Unterschätzung des Bewegungsumfangs in Abhängigkeit von der zeitlichen Auflösung ist die 4D-MRT geeignet, Bewegungsmuster von Lungentumoren für eine bewegungsadaptierte Bestrahlung zu analysieren. Breit gefächert sind die wissenschaftlichen Anwendungsmöglichkeiten, da die fehlende Strahlenexposition wiederholte Messungen zulässt.AbstractParallel imaging and echo sharing techniques have markedly reduced the acquisition times for MRI of large volumes. Dynamic 2 and 3-dimensional data sets of the chest with high temporal resolution (up to 10 images/s with single slice and 2 volume/s) allow an analysis of respiratory motion of the lungs and tumors. Time-resolved 2D series in preselected planes can be used to observe respiratory motion during free breathing or after respiratory commands, e.g. to exclude chest wall invasion by a tumor or for diagnosing impairment of respiratory mechanics. Time-resolved 3D-series (4D-MRI) allow monitoring of the spatial displacement of the lungs and tumors as a whole volume. Present limitations such as an overestimation of tumor size and an underestimation of displacement due to a limited temporal resolution are expected to be overcome with further technical developments. However, 4D-MRI already appears to be the appropriate tool to select patients for motion-adapted radiotherapy. In addition 4D-MRI is available for a broad spectrum of scientific applications, as it allows repeated and prolonged series of measurements without radiation exposure.Parallel imaging and echo sharing techniques have markedly reduced the acquisition times for MRI of large volumes. Dynamic 2 and 3-dimensional data sets of the chest with high temporal resolution (up to 10 images/s with single slice and 2 volume/s) allow an analysis of respiratory motion of the lungs and tumors. Time-resolved 2D series in preselected planes can be used to observe respiratory motion during free breathing or after respiratory commands, e.g. to exclude chest wall invasion by a tumor or for diagnosing impairment of respiratory mechanics. Time-resolved 3D-series (4D-MRI) allow monitoring of the spatial displacement of the lungs and tumors as a whole volume. Present limitations such as an overestimation of tumor size and an underestimation of displacement due to a limited temporal resolution are expected to be overcome with further technical developments. However, 4D-MRI already appears to be the appropriate tool to select patients for motion-adapted radiotherapy. In addition 4D-MRI is available for a broad spectrum of scientific applications, as it allows repeated and prolonged series of measurements without radiation exposure.

[Investigation of respiratory-dependent movements of pulmonary space-occupying lesions with MRI].

ZusammenfassungParallele Bildgebung und „echo sharing“ haben die Akquisitionszeiten der MRT für große Volumina deutlich reduziert. Dynamische zwei- und dreidimensionale Abbildungen des gesamten Thorax mit hoher zeitlicher Auflösung (bis 10 Einzelbilder/s bzw. 2 Volumendatensätze/s) erfassen die Bewegungen von Lunge und Tumoren in diagnostischer Bildqualität. Gezielt platzierte, zeitaufgelöste 2D-Sequenzen sind geeignet, die Bewegung bei freier Atmung oder nach Atemkommandos quasi in Echtzeit zu erfassen, um z.xa0B. eine tumoröse Thoraxwandinvasion auszuschließen oder Störungen der Zwerchfellmotilität zu erkennen. Zeitaufgelöste 3D-Techniken (4D-MRT) erlauben eine Darstellung der gesamten Lunge mit räumlicher Erfassung der Tumorbewegung. Unter Berücksichtigung einer Tendenz zur Überschätzung der Tumorgröße und Unterschätzung des Bewegungsumfangs in Abhängigkeit von der zeitlichen Auflösung ist die 4D-MRT geeignet, Bewegungsmuster von Lungentumoren für eine bewegungsadaptierte Bestrahlung zu analysieren. Breit gefächert sind die wissenschaftlichen Anwendungsmöglichkeiten, da die fehlende Strahlenexposition wiederholte Messungen zulässt.AbstractParallel imaging and echo sharing techniques have markedly reduced the acquisition times for MRI of large volumes. Dynamic 2 and 3-dimensional data sets of the chest with high temporal resolution (up to 10 images/s with single slice and 2 volume/s) allow an analysis of respiratory motion of the lungs and tumors. Time-resolved 2D series in preselected planes can be used to observe respiratory motion during free breathing or after respiratory commands, e.g. to exclude chest wall invasion by a tumor or for diagnosing impairment of respiratory mechanics. Time-resolved 3D-series (4D-MRI) allow monitoring of the spatial displacement of the lungs and tumors as a whole volume. Present limitations such as an overestimation of tumor size and an underestimation of displacement due to a limited temporal resolution are expected to be overcome with further technical developments. However, 4D-MRI already appears to be the appropriate tool to select patients for motion-adapted radiotherapy. In addition 4D-MRI is available for a broad spectrum of scientific applications, as it allows repeated and prolonged series of measurements without radiation exposure.Parallel imaging and echo sharing techniques have markedly reduced the acquisition times for MRI of large volumes. Dynamic 2 and 3-dimensional data sets of the chest with high temporal resolution (up to 10 images/s with single slice and 2 volume/s) allow an analysis of respiratory motion of the lungs and tumors. Time-resolved 2D series in preselected planes can be used to observe respiratory motion during free breathing or after respiratory commands, e.g. to exclude chest wall invasion by a tumor or for diagnosing impairment of respiratory mechanics. Time-resolved 3D-series (4D-MRI) allow monitoring of the spatial displacement of the lungs and tumors as a whole volume. Present limitations such as an overestimation of tumor size and an underestimation of displacement due to a limited temporal resolution are expected to be overcome with further technical developments. However, 4D-MRI already appears to be the appropriate tool to select patients for motion-adapted radiotherapy. In addition 4D-MRI is available for a broad spectrum of scientific applications, as it allows repeated and prolonged series of measurements without radiation exposure.

Staging des Lungenkarzinoms@@@Lung cancer staging

Lung cancer is the third most frequent new cancer diagnosis in Germany. An elaborate clinical diagnosis is essential for successful therapy planning. The necessary examinations are defined in the current S3 guideline on lung cancer diagnosis and therapy. A compilation of diagnostic reports has led to the current 7th edition of the TNM system. According to this update staging is carried out in terms of tumor extent, lymph node status and distant metastases. The resultant tumor stage forms the basis for individual therapy planning. Current guidelines as well as the current TNM system are presented. The usefulness of modern cross-sectional imaging and the possible modalities in this system is reported.ZusammenfassungDas Lungenkarzinom ist die dritthäufigste Krebsneuerkrankung in Deutschland. Eine detaillierte Diagnostik vor Therapiebeginn ist essenziell. Die notwendigen Untersuchungen werden in der aktuellen S3-Leitlinie zur Diagnostik und Therapie des Lungenkarzinoms definiert. Die Zusammenfassung der diagnostischen Maßnahmen mündet in dem aktuell in der 7. Auflage erschienen TNM-System. Nach diesem erfolgt das Staging in der Klassifikation der lokalen Tumorausdehnung, des Status der Lymphknotenmetastasierung und der Fernmetastasierung. Zusammen wird so das Tumorstadium definiert, welches Grundlage der individuellen Therapieplanung ist. Es werden die aktuellen Leitlinien und das aktuelle TNM-System präsentiert. Die Wertigkeit moderner Schnittbilddiagnostik wird modalitätenspezifisch zugeordnet und deren Bedeutung für die Bildmorphologie beschrieben.AbstractLung cancer is the third most frequent new cancer diagnosis in Germany. An elaborate clinical diagnosis is essential for successful therapy planning. The necessary examinations are defined in the current S3 guideline on lung cancer diagnosis and therapy. A compilation of diagnostic reports has led to the current 7th edition of the TNM system. According to this update staging is carried out in terms of tumor extent, lymph node status and distant metastases. The resultant tumor stage forms the basis for individual therapy planning. Current guidelines as well as the current TNM system are presented. The usefulness of modern cross-sectional imaging and the possible modalities in this system is reported.

Lung cancer staging

Lung cancer is the third most frequent new cancer diagnosis in Germany. An elaborate clinical diagnosis is essential for successful therapy planning. The necessary examinations are defined in the current S3 guideline on lung cancer diagnosis and therapy. A compilation of diagnostic reports has led to the current 7th edition of the TNM system. According to this update staging is carried out in terms of tumor extent, lymph node status and distant metastases. The resultant tumor stage forms the basis for individual therapy planning. Current guidelines as well as the current TNM system are presented. The usefulness of modern cross-sectional imaging and the possible modalities in this system is reported.ZusammenfassungDas Lungenkarzinom ist die dritthäufigste Krebsneuerkrankung in Deutschland. Eine detaillierte Diagnostik vor Therapiebeginn ist essenziell. Die notwendigen Untersuchungen werden in der aktuellen S3-Leitlinie zur Diagnostik und Therapie des Lungenkarzinoms definiert. Die Zusammenfassung der diagnostischen Maßnahmen mündet in dem aktuell in der 7. Auflage erschienen TNM-System. Nach diesem erfolgt das Staging in der Klassifikation der lokalen Tumorausdehnung, des Status der Lymphknotenmetastasierung und der Fernmetastasierung. Zusammen wird so das Tumorstadium definiert, welches Grundlage der individuellen Therapieplanung ist. Es werden die aktuellen Leitlinien und das aktuelle TNM-System präsentiert. Die Wertigkeit moderner Schnittbilddiagnostik wird modalitätenspezifisch zugeordnet und deren Bedeutung für die Bildmorphologie beschrieben.AbstractLung cancer is the third most frequent new cancer diagnosis in Germany. An elaborate clinical diagnosis is essential for successful therapy planning. The necessary examinations are defined in the current S3 guideline on lung cancer diagnosis and therapy. A compilation of diagnostic reports has led to the current 7th edition of the TNM system. According to this update staging is carried out in terms of tumor extent, lymph node status and distant metastases. The resultant tumor stage forms the basis for individual therapy planning. Current guidelines as well as the current TNM system are presented. The usefulness of modern cross-sectional imaging and the possible modalities in this system is reported.

Staging des Lungenkarzinoms

Lung cancer is the third most frequent new cancer diagnosis in Germany. An elaborate clinical diagnosis is essential for successful therapy planning. The necessary examinations are defined in the current S3 guideline on lung cancer diagnosis and therapy. A compilation of diagnostic reports has led to the current 7th edition of the TNM system. According to this update staging is carried out in terms of tumor extent, lymph node status and distant metastases. The resultant tumor stage forms the basis for individual therapy planning. Current guidelines as well as the current TNM system are presented. The usefulness of modern cross-sectional imaging and the possible modalities in this system is reported.ZusammenfassungDas Lungenkarzinom ist die dritthäufigste Krebsneuerkrankung in Deutschland. Eine detaillierte Diagnostik vor Therapiebeginn ist essenziell. Die notwendigen Untersuchungen werden in der aktuellen S3-Leitlinie zur Diagnostik und Therapie des Lungenkarzinoms definiert. Die Zusammenfassung der diagnostischen Maßnahmen mündet in dem aktuell in der 7. Auflage erschienen TNM-System. Nach diesem erfolgt das Staging in der Klassifikation der lokalen Tumorausdehnung, des Status der Lymphknotenmetastasierung und der Fernmetastasierung. Zusammen wird so das Tumorstadium definiert, welches Grundlage der individuellen Therapieplanung ist. Es werden die aktuellen Leitlinien und das aktuelle TNM-System präsentiert. Die Wertigkeit moderner Schnittbilddiagnostik wird modalitätenspezifisch zugeordnet und deren Bedeutung für die Bildmorphologie beschrieben.AbstractLung cancer is the third most frequent new cancer diagnosis in Germany. An elaborate clinical diagnosis is essential for successful therapy planning. The necessary examinations are defined in the current S3 guideline on lung cancer diagnosis and therapy. A compilation of diagnostic reports has led to the current 7th edition of the TNM system. According to this update staging is carried out in terms of tumor extent, lymph node status and distant metastases. The resultant tumor stage forms the basis for individual therapy planning. Current guidelines as well as the current TNM system are presented. The usefulness of modern cross-sectional imaging and the possible modalities in this system is reported.

Computertomographie der Lunge@@@Computed tomography of the lungs: Ein Schritt in die vierte Dimension@@@A step into the fourth dimension

ZusammenfassungZielsetzungZiel der Arbeit war die Diskussion von Methoden zur zeitlich aufgelösten Computertomographie (4D-CT) der Lunge bei Tumorpatienten.MethodeDie Bildakquisition in der 4D-CT kann im Spiral- oder Cinemodus zusammen mit dem Atemsignal des Patienten erfolgen. Im Spiralmodus werden bei kontinuierlichem Tischvorschub CT-Rohdaten aufgezeichnet. Im Cinemodus erfolgt auf jeder einzelnen Tischposition eine durchgehende Bildakquisition über mindestens einen kompletten Atemzyklus. Der Tisch wird anschließend auf die nächste, benachbarte Position bewegt. In beiden Fällen werden die Rohdaten entweder nur in den bestimmten Atemphasen prospektiv aufgenommen oder retrospektiv zu einer Atemphase sortiert.ErgebnisseDie retrospektive oder prospektive Zuordnung der CT-Rohdaten erlaubt die Visualisierung der Bewegung. Die rekonstruierten CT-Daten können Block/-Treppen- oder Spiralartefakte aufweisen. Beide treten bevorzugt in den stärker bewegten, zwerchfellnahen Abschnitten auf. Da jeder Lungenabschnitt über einen vollen Atemzyklus hinweg abgetastet wird, ist die Strahlenbelastung signifikant höher als in einer einfachen Spiral-CT. Daher bleibt der Einsatzbereich der 4D-CT auf radioonkologische Fragestellungen beschränkt.SchlussfolgerungDie 4D-CT ermöglicht die Planung einer Strahlentherapie unter Berücksichtigung der atemabhängigen Bewegung von Tumor und Lunge im Raum.AbstractPurposeTo discuss the techniques for four dimensional computed tomography of the lungs in tumour patients.MethodThe image acquisition in CT can be done using respiratory gating in two different ways: the helical or cine mode. In the helical mode, the couch moves continuously during image and respiratory signal acquisition. In the cine mode, the couch remains in the same position during at least one complete respiratory cycle and then moves to next position. The 4D images are either acquired prospectively or reconstructed retrospectively with dedicated algorithms in a freely selectable respiratory phase.ResultsThe time information required for motion depiction in 4D imaging can be obtained with tolerable motion artefacts. Partial projection and stepladder-artifacts are occurring predominantly close to the diaphragm, where the displacement is most prominent. Due to the long exposure times, radiation exposure is significantly higher compared to a simple breathhold helical acquisition. Therefore, the use of 4D-CT is restricted to only specific indications (i.e. radiotherapy planning).Conclusion4D-CT of the lung allows evaluating the respiration-correlated displacement of lungs and tumours in space for radiotherapy planning.PURPOSEnTo discuss the techniques for four dimensional computed tomography of the lungs in tumour patients.nnnMETHODnThe image acquisition in CT can be done using respiratory gating in two different ways: the helical or cine mode. In the helical mode, the couch moves continuously during image and respiratory signal acquisition. In the cine mode, the couch remains in the same position during at least one complete respiratory cycle and then moves to next position. The 4D images are either acquired prospectively or reconstructed retrospectively with dedicated algorithms in a freely selectable respiratory phase.nnnRESULTSnThe time information required for motion depiction in 4D imaging can be obtained with tolerable motion artefacts. Partial projection and stepladder-artifacts are occurring predominantly close to the diaphragm, where the displacement is most prominent. Due to the long exposure times, radiation exposure is significantly higher compared to a simple breathhold helical acquisition. Therefore, the use of 4D-CT is restricted to only specific indications (i.e. radiotherapy planning).nnnCONCLUSIONn4D-CT of the lung allows evaluating the respiration-correlated displacement of lungs and tumours in space for radiotherapy planning.

Untersuchung der atemabhängigen Bewegungen pulmonaler Raumforderungen mit der MRT@@@Investigation of respiratory-dependent movements of pulmonary space-occupying lesions with MRI

ZusammenfassungParallele Bildgebung und „echo sharing“ haben die Akquisitionszeiten der MRT für große Volumina deutlich reduziert. Dynamische zwei- und dreidimensionale Abbildungen des gesamten Thorax mit hoher zeitlicher Auflösung (bis 10 Einzelbilder/s bzw. 2 Volumendatensätze/s) erfassen die Bewegungen von Lunge und Tumoren in diagnostischer Bildqualität. Gezielt platzierte, zeitaufgelöste 2D-Sequenzen sind geeignet, die Bewegung bei freier Atmung oder nach Atemkommandos quasi in Echtzeit zu erfassen, um z.xa0B. eine tumoröse Thoraxwandinvasion auszuschließen oder Störungen der Zwerchfellmotilität zu erkennen. Zeitaufgelöste 3D-Techniken (4D-MRT) erlauben eine Darstellung der gesamten Lunge mit räumlicher Erfassung der Tumorbewegung. Unter Berücksichtigung einer Tendenz zur Überschätzung der Tumorgröße und Unterschätzung des Bewegungsumfangs in Abhängigkeit von der zeitlichen Auflösung ist die 4D-MRT geeignet, Bewegungsmuster von Lungentumoren für eine bewegungsadaptierte Bestrahlung zu analysieren. Breit gefächert sind die wissenschaftlichen Anwendungsmöglichkeiten, da die fehlende Strahlenexposition wiederholte Messungen zulässt.AbstractParallel imaging and echo sharing techniques have markedly reduced the acquisition times for MRI of large volumes. Dynamic 2 and 3-dimensional data sets of the chest with high temporal resolution (up to 10 images/s with single slice and 2 volume/s) allow an analysis of respiratory motion of the lungs and tumors. Time-resolved 2D series in preselected planes can be used to observe respiratory motion during free breathing or after respiratory commands, e.g. to exclude chest wall invasion by a tumor or for diagnosing impairment of respiratory mechanics. Time-resolved 3D-series (4D-MRI) allow monitoring of the spatial displacement of the lungs and tumors as a whole volume. Present limitations such as an overestimation of tumor size and an underestimation of displacement due to a limited temporal resolution are expected to be overcome with further technical developments. However, 4D-MRI already appears to be the appropriate tool to select patients for motion-adapted radiotherapy. In addition 4D-MRI is available for a broad spectrum of scientific applications, as it allows repeated and prolonged series of measurements without radiation exposure.Parallel imaging and echo sharing techniques have markedly reduced the acquisition times for MRI of large volumes. Dynamic 2 and 3-dimensional data sets of the chest with high temporal resolution (up to 10 images/s with single slice and 2 volume/s) allow an analysis of respiratory motion of the lungs and tumors. Time-resolved 2D series in preselected planes can be used to observe respiratory motion during free breathing or after respiratory commands, e.g. to exclude chest wall invasion by a tumor or for diagnosing impairment of respiratory mechanics. Time-resolved 3D-series (4D-MRI) allow monitoring of the spatial displacement of the lungs and tumors as a whole volume. Present limitations such as an overestimation of tumor size and an underestimation of displacement due to a limited temporal resolution are expected to be overcome with further technical developments. However, 4D-MRI already appears to be the appropriate tool to select patients for motion-adapted radiotherapy. In addition 4D-MRI is available for a broad spectrum of scientific applications, as it allows repeated and prolonged series of measurements without radiation exposure.