Resekce glioblastomu založené na PH citlivé na MRI

Již dříve jsme se zabývali obtížností identifikace nádoru v nezesilujících (NE) T2 hyperintenzních oblastech obklopujících objem nádoru zvyšujícího kontrast. 19 U pacientů s glioblastomem jsme aplikovali echoplanární zobrazení přenosu echoplanárního přenosu s chemickou výměnou aminů citlivé na pH (CEST-EPI). Zobrazování CEST může využívat detekci rychle se vyměňujících aminových protonů k získání zobrazovacího kontrastu, který je závislý na kyselosti tkáně. Velké protony vody podléhají chemické výměně s protony aminů. Zobrazování CEST detekuje útlum magnetizace objemové vody po saturačním pulzu, který se může lišit podle koncentrace aminových protonů. Tento kontrast může být kvantifikován jako asymetrie v převodovém poměru magnetizace (MTRasym) ve vztahu k rezonanční frekvenci vodních protonů. Je známo, že nádorové buňky produkují zvýšené hladiny extracelulárního vodíku, dané 1) vyšší metabolickou rychlostí sekundární ke zvýšenému obratu buněk a 2) afinitou k anaerobní glykolýze – Warburgův efekt. Ukázali jsme aktivní nádorovou zátěž a aktivní replikaci vyskytující se v infiltrujících buňkách glioblastomu. a tak využil CEST zobrazování k vizualizaci infiltrujících nádorových buněk. 19 U nově diagnostikovaného a recidivujícího glioblastomu vyšší medián MTRasym při 3 ppm v regionech CEST+ NE p=0,007; p=0,0326] a vyšší objemy nádoru CEST+ NE [p=0,020; p<0,001] byly spojeny se sníženým PFS. Prospektivní MRI řízené biopsie oblastí CEST+ NE prokázaly korelaci s přítomností buněčné hustoty a % Ki-67 pozitivitou [p<0,001, p<0,001]. Kromě toho jsme při použití patologické diagnózy jako zlatého standardu viděli práh MTRasym > 1,50 % jako schopný identifikovat nádorové buňky se senzitivitou 100 % a specificitou 71,4 %. V nepublikovaných datech s dalšími vzorky pouze z nově diagnostikovaného glioblastomu WHO IV byla vypočtená senzitivita a specificita 100% při použití neuropatologického přehledu jako zlatého standardu. Navíc při použití jednobuněčného sekvenování RNA (scRNAseq) detekce nádorových buněk prostřednictvím analýzy počtu kopií jako zlatého standardu ze 17 biopsií v oblastech CEST+ NE, stejný práh 1,50 % identifikoval nádorové buňky s citlivostí 93 % a specificitou. ze 100 %. Vzhledem k silné korelaci mezi nádorovými buňkami a oblastmi CEST+ NE jsme předběžně provedli resekce CEST+ NE u 5 pacientů s nově diagnostikovaným glioblastomem WHO IV. V těchto předběžných datech jsme nenašli žádné významné pooperační komplikace u větších resekcí (obrázek 6B). Všichni pacienti dostávali standardní adjuvantní léčbu (temozolomid + radioterapie) a u žádné z nich nedošlo k progresi (medián PFS 13 měsíců). S těmito údaji předpokládáme, že maximální bezpečná resekce oblastí CEST+ NE minimalizuje pooperační nádorovou buněčnou zátěž a umožní delší přežití.

Experimentální přístup. Provedeme prospektivní, randomizovanou kontrolovanou studii chirurgické resekce glioblastomu pH senzitivním aminem CEST-EPI. Pacienti budou mnou zapsáni v UCLA Ronald Reagan Medical Center. Oddělení neurochirurgického programu mozkových nádorů UCLA je velkoobjemové neuroonkologické centrum. Ročně absolvujeme více než 300 operací gliomů, máme akreditované neuroonkologické stipendium CAST a jsme držiteli grantu SPORE v oblasti mozkových nádorů. Vzhledem k této historii považujeme za proveditelné získat 60 pacientů během 3 let (15 ročně), aby se zúčastnili této studie. Přijmeme pacienty se zobrazením konzistentním s glioblastomem IV stupně WHO. 51 Přímo poskytnu informovaný souhlas s účastí ve studii spolu s informovaným souhlasem se samotnou operací. Před randomizací všichni pacienti podstoupí předoperační lékařské vyšetření a standardní předoperační podávání léků (levetiracetam 100 mg 2x denně a dexamethason 4 mg 3x denně). Všichni pacienti podstoupí předoperační standardní anatomickou MRI 52 do 1 týdne od operace (3T Siemens Prisma, Siemens Healthcare, Erlangen, Německo). Sekvence MRI budou zahrnovat: 1mm 3D inverzně-obnovený gradient vyvolané echo snímky před a po injekci kontrastu gadolinia (Gd-DTPA, 0,1 mmol/kg) a dvojité echo protonové hustoty T2 vážené turbo spinové echo snímky. Získá se pH-vážený amin CEST echo planar MRI27 (zorné pole: 256 x 256 mm2, velikost matrice: 128 x 128, tloušťka řezu 4 mm, doba skenování: přibližně 5 minut).

Zobrazovací data budou stažena ze serveru PACS na laboratorní servery pro následné zpracování a analýzu (obrázek 7). To se bude skládat z afinní korekce pohybu (mcflirt; FSL, FMRIB, Oxford, UK) a registrace do anatomického T1 s kontrastními snímky. MTRasym bude vypočítán pro všechny voxely sekvencí CEST. Všechny další analýzy obrazu budou prováděny na AFNI (Software pro analýzu a vizualizaci funkčních neuroobrazů magnetické rezonance). 53 Abychom získali oblasti zájmu na základě abnormality MTRasym, nejprve identifikujeme CE tumor odečtením intenzity obrazu T1 voxel po voxelu bez kontrastu od T1 s kontrastem. 16 Pomocí prahu intenzity bude CE segmentován a u nádorů s nekrotickým nebo cystickým jádrem budou tyto vyplněny, aby se získaly oblasti zájmu CE (ROI). Tato ROI se objemově zvětší, aby se získala NE ROI. NE ROI bude společně registrována na mapách MTRasym a filtrována minimální hodnotou 1,5, u které bylo prokázáno, že předpovídá přítomnost nádorových buněk s vysokou citlivostí a specificitou. 19 Nakonec bude CE ROI odečtena od NE ROI filtrované na abnormální hodnoty MTRasym, aby se získala CEST+ NE oblast nádoru (obrázek 7). Před operací budou subjekty randomizovány. Pacienti randomizovaní do experimentální větve budou mít segmentace CEST+ NE nahrány do intraoperačních objektů pomocí našeho intraoperačního neuronavigačního softwaru (BrainLab Surgical Navigation System, Mnichov, Německo). Pacienti randomizovaní do ramene se standardní péčí budou mít standardní sekvence MRI bez kontrastu nahrané do intraoperačního neuronavigačního softwaru. Během operace provedu standardní péči resekce kontrastní části tumoru (rameno standardní péče) nebo resekci standardní péče plus maximálně bezpečnou chirurgickou resekci oblastí CEST+NE (experimentální rameno). Maximální bezpečná chirurgická resekce zahrnuje úplné vyloučení elokventní (motorické, jazykové) tkáně. U všech pacientů bude prováděna standardní pooperační péče. Adjuvantní terapie bude zahrnovat standardní péči synchronní perorální temozolomid (6 týdnů) a radiační terapii 60 Gy nad 30 frakcí do resekční dutiny. Standardní MRI s kontrastem a bez kontrastu bude použito jako kontrolní zobrazování a kritéria RANO budou použita ke stanovení recidivy. Primárním cílovým parametrem bude přežití bez progrese a sekundárními cílovými body bude celkové přežití, míra chirurgických komplikací a rozdíly v kvalitě života měřené předoperačními a pooperačními skóre Karnofského výkonnostní škály.

Statistický plán. S použitím našich předběžných údajů o CEST+ NE resekcích a mediánu PFS (6 měsíců) pro naši větší 10letou kohortu pacientů s nově diagnostikovaným glioblastomem jsme vypočítali velikost vzorku 60, abychom poskytli sílu 95 % k detekci významného 6měsíčního rozdílu. v PFS na hladině významnosti 0,05. Klinické charakteristiky spojené s přežitím (věk, předoperační KPS) budou porovnány pomocí nezávislých výběrových t-testů pro posouzení zkreslení navzdory randomizaci. K porovnání výsledků přežití budou použity multivariační testy Cox a log rank. Nezávislé vzorky chí kvadrát testů budou použity k porovnání rozdílů v míře chirurgických komplikací a pooperačních změn na Karnofského výkonnostní škále.