CEST- Glucose Enhanced MRI for metastatiske hjernetumorer

Formål: At kvantitativt sammenligne glukose-forstærket MR med den nuværende standard GBCA-forstærket MR hos deltagere med metastaserende hjernetumorer før de modtog strålebehandling fra British Columbia Cancer Agency ved Vancouver Cancer Centre.

Hypoteser: 1) Glukoseforstærket MRI vil fremhæve maligne metastatiske hjernetumorer med sammenlignelig kontrast til støj sammenlignet med GBCA og 2) Glukoseforstærkninger i hjernetumorer vil tilbyde unik og komplementær information sammenlignet med GBCA-forstærkede MRI'er.

Begrundelse: Det nuværende standard MRI-kontrastmiddel til metastaserende hjernetumorer, GBCA, er begrænset af lav specificitet, da GBCA akkumuleres i områder med forstyrret blod-hjernebarriere på grund af cancer samt strålingsnekrose og pseudo-progression efter strålebehandling. Det er vigtigt for stråleonkologer at identificere tilbagevendende cancer, nekrose og inflammation efter behandling; og GBCA tillader ikke dette. Der eksisterer derfor et klinisk behov for en MR-teknik, der tilbyder forbedret specificitet til karakterisering af metastatiske hjernetumorer før og efter behandling. Glukoseforstærket MR repræsenterer en ny teknik, der kan tilbyde forbedret specificitet til påvisning af metastatiske hjernetumorer.

Begrundelse for antallet af inkluderede deltagere: Størrelsen af ​​signalforstærkningen forventes at variere mellem deltagerne, fordi 1) metastatiske hjernetumorer udviser en række forstærkningsmønstre, herunder ring-, solide og nodulære og 2) metastatiske hjernetumorer vil variere i størrelse. Derfor anses 20 deltagere for at være tilstrækkelige til at give et rimeligt nøjagtigt estimat af den forventede gennemsnitlige tumorkontrast såvel som den forventede varians i tumorkontrast til fremtidige kliniske forsøg. En yderligere rask deltager vil blive inkluderet i undersøgelsen for at udføre en 'test-run' for den komplicerede MR- og infusionsprotokol.

Mål:

1. Sammenlign area under curve (AUC)-kort beregnet med glucose og GBCA i tumor- og kontralaterale hjerneområder over forskellige tidsintervaller.
2. Sammenlign post-injektion kontrastforstærkede MRI'er, der viser maksimal tumorkontrast for enkeltbilleder for at sammenligne den 'øjeblikkelige' kontrast fra både glucoseforstærket og GBCA-forstærket MRI.

Forskningsdesign og statistisk analyse:

Rekruttering af deltagere: Rekruttering vil begynde med, at samarbejdende stråleonkologer spørger egnede patienter, om de er interesserede i at deltage i et MR-forskningsstudie. Undersøgelsen vil blive beskrevet, og hvis patienterne stadig er interesserede, vil der blive taget samtykke, og screeningsskemaerne vil blive udfyldt. Deltagerne vil blive planlagt til rutinemæssigt blodarbejde for at screene for egnethed (blodsukkerstatus og nyrefunktion). Deltagerne vil også blive planlagt til en MRI-aftale på UBC MRI-forskningscenter.

Deltagerne vil blive bedt om at faste natten før MR-scanningen. De vil blive foreslået at: "Spis en normal middag og derefter ikke spise og kun drikke vand fra midnat til efter MR-scanningen, som vil blive planlagt om morgenen for at minimere fastevarigheden."

MR-undersøgelsesdetaljer: Skal udføres på UBC MRI-forskningscenter ved hjælp af en 3T Philips Achieva MR.

Forberedelse af intravenøst ​​kateter: Patienter vil ankomme, og et intravenøst ​​kateter vil blive placeret i den ene arm af en kvalificeret sygeplejerske eller læge. Fastende glukoseniveauer vil blive målt med et glukometer ved hjælp af en 1-2 ml blodprøve. Kun deltagere med normale fastende blodsukkerniveauer (70-125 mg/dL) vil fortsætte med undersøgelsen. Det første intravenøse kateter vil blive brugt til at måle blodsukkeret hvert 10. minut efter bolusinjektion, indtil det vender tilbage til det normale. Et andet intravenøst ​​kateter placeres på den modsatte arm til glucoseinfusion og GBCA (gadobutrol) infusion.

Glukoseinfusionsprotokol: Dette vil ske, når deltageren ligger i MR. Protokollen efterligner den intravenøse glukosetolerancetest. Bolusinjektion af hospitalskvalitet 25 g 50 % dextroseopløsning over 1 minut bruges til at øge blodsukkerkoncentrationen til ca. 3-4 gange det normale niveau. Blodsukkerniveauer bør vende tilbage til normale niveauer inden for 30 til 60 minutter ifølge tidligere undersøgelser.

GBCA-infusionsprotokol: Dette vil også forekomme, når deltageren ligger i MR-scanningen og ca. 20 minutter efter glukoseinfusion. Standard intravenøs bolusinjektion af 0,1 mM/kg gadobutrol (Gadovist) med en injektionshastighed på 5 mL/sek.

MR-tidslinje: Metastatiske tumorer vil initialt blive påvist ved hjælp af standard 3D T2-vægtet MR. Derefter vil et udsnit af interesse indeholdende maksimal tumordækning blive udvalgt for resten af ​​undersøgelsen. Hos deltagere med flere metastaser vil den største ubehandlede læsion være i fokus, og multiple læsioner vil blive inkluderet, hvis det er muligt.

MR-scanninger vil omfatte: 1) spejdere og magnetfelt-shimming; 2) 3D T2 vægtet MRI; 3) Magnetiske feltkort (B0 & B1); 4) Z-spektrum før glucoseinjektion; 5) Begynd seriel glukoseforstærket MRI; [glukoseinfusion efter 3 minutter]; 6) Post-glucose-injektion Z-spektrum efter 10 minutter; 7) Begynd seriel T1-vægtet gadobutrol-forstærket MRI; [gadobutrol-infusion efter 3 minutter]; 8) Fortsæt Gd-forstærkede MR-scanninger indtil 10 minutter efter injektion.

MR-dataanalyse vil blive udført ved hjælp af veldokumenterede standardteknikker ved hjælp af specialbygget Matlab-software.

Statistik: Gennemsnits- og standardafvigelsesstatistikker vil blive beregnet for både glukoseforstærkede og gadobutrolforøgede data. Tumorkontrast til støj vil blive beregnet ved hjælp af AUC-kurver samt enkelte MR-billeder. Disse målinger vil hjælpe med at kvantificere tumordetektionsfølsomheden af ​​glukoseforstærket MRI i forhold til GBCA-forstærket MRI. Forskerne forventer, at begge teknikker vil tilbyde lignende kontrast til støj i metastatiske tumorer, baseret på tidligere rapporterede resultater hos menneskelige deltagere med gliomtumorer.