Entwicklung und Validierung fortschrittlicher MRT-Methoden für klinische Anwendungen

Die Ziele dieser Studie sind (1) Entwicklung und Optimierung von Erfassungsmethoden für MRI-basierte Biomarker, die auf die Pathophysiologie von Hirntumoren hinweisen. Zu diesen Verfahren gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, DWI, CEST und Dynamischer Suszeptibilitätskontrast (DSC) und Dynamischer Kontrastverstärkter (DCE) MRI; und (2) Validierung der DSC-MRT-Genauigkeit durch Vergleich mit einem intravaskulären Referenzstandard. Entwicklungsstudien: Während der Entwicklung neuer bildgebungsbasierter Biomarker ist es entscheidend, die Erfassungsparameter zu optimieren, die Leistung und den Kontrast in der interessierenden Pathologie systematisch zu charakterisieren, mit Histopathologie zu validieren und die Wiederholbarkeit von Test-Retest zu etablieren. Daher ist das erste Ziel dieser Studie die Entwicklung fortschrittlicher Methoden der diffusionsgewichteten Bildgebung (DWI), CEST und DSC/DCE-MRI zur Anwendung bei Hirntumoren. Ziel 1 ist eine monozentrische Studie mit bis zu 60 Probanden, die durchgeführt wird, um bildgebende Signaturen zu untersuchen und zu optimieren, die auf veränderte funktionelle Tumorzustände hinweisen. Diese fortschrittlichen Bildgebungsmethoden werden es den Forschern ermöglichen, neuropathologische Tumorkorrelate zu untersuchen, einschließlich zellulärer Eigenschaften, molekularer und metabolischer Veränderungen und vaskulärer Eigenschaften. Im Vergleich zur bestehenden konventionellen anatomischen Bildgebung gehen die Forscher davon aus, dass diese experimentellen Methoden Hirntumore besser charakterisieren und das Potenzial haben, als neue Biomarker von diagnostischer und therapeutischer Bedeutung zu dienen. Der Ansatz der Forscher führt biophysikalische und physiologische Informationen aus der MRT zusammen und korreliert diese mit klinischen Diagnosen und Ergebnissen. Validierung der DSC-MRT: Trotz der potenziellen Auswirkungen der DSC-MRT auf die klinische Versorgung war ihre breite Integration langsam, was zum großen Teil auf einen fehlenden Konsens über die Methodik und die Vermeidung potenzieller CBV-Ungenauigkeiten zurückzuführen ist. Obwohl die DSC-MRT auf der Annahme beruht, dass Gadolinium-basierte Kontrastmittel im Gefäßlumen verbleiben, wird diese Bedingung in vivo oft verletzt. Ohne Korrektur führen Kontrastmittelleckageeffekte zu CBV-Ungenauigkeiten, Fehldiagnosen und möglicherweise Fehlbehandlungen. Während es zahlreiche Strategien zur Leckagekorrektur gibt, die den klinischen Nutzen der DSC-MRT nachweislich deutlich verbessern (z. B. Vorhersage des therapeutischen Ansprechens), hat eine wesentliche Einschränkung die Standardisierung und weit verbreitete Einführung der DSC-MRT-Methodik verhindert: Bis heute keine Studie hat die Genauigkeit von leckkorrigierten CBV-Messungen bei Patienten validiert. Während leckagekorrigierte CBV-Werte beispielsweise verwendet werden können, um ein Tumorrezidiv von Nachbehandlungseffekten zu unterscheiden, ist nicht bekannt, ob dieser klinische Vorteil eine Folge der komplexen Kombination von Pulssequenzparametern, Kinetik, Dosierungsschema, Relaxivitäten und ist Leckagekorrekturstrategie oder ob der berechnete CBV tatsächlich die zugrunde liegende Gefäßdichte widerspiegelt. Diese Unterscheidung ist von entscheidender Bedeutung, da sie Auswirkungen auf die DSC-MRT-Standardisierung, die Festlegung von CBV-Schwellenwerten für den klinischen Einsatz, Vergleiche an mehreren Standorten und klinische Studien hat. Die Forscher glauben, dass diese Einschränkung die kritischste und klinisch relevanteste Herausforderung auf dem Gebiet der DSC-MRT von Hirntumoren darstellt, die dringend angegangen werden muss. Ziel 2 ist eine monozentrische Studie mit bis zu 160 Probanden, die durchgeführt wird, um die Genauigkeit von DSC-MRT-Messungen von CBV zu validieren. Um die DSC-MRT-Messungen zu validieren, die von Gadolinium-basierten (Gd) Kontrastmitteln mit niedrigem Molekulargewicht abgeleitet wurden, werden die Forscher rCBV-Karten mit denen vergleichen, die von dem intravaskulären Kontrastmittel Ferumoxytol abgeleitet wurden. Ferumoxytol wurde beim Menschen als potenzielles DSC-MRT-Kontrastmittel untersucht, jedoch nicht zum Zwecke der Validierung von Techniken zur Korrektur von Leckagen. Da die Ferumoxytol-basierte DSC-MRT nicht durch Leckageeffekte beeinflusst wird, ermöglicht sie die Beurteilung der zuverlässigsten Perfusionsmetriken, die von der DSC-MRT erwartet werden können, und ist somit der zuverlässigste Referenzstandard zur Bewertung der CBV-Genauigkeit. Beachten Sie, dass Ferumoxytol zwar als potenzielles DSC-MRT-Kontrastmittel in klinischen Studien getestet wird, aber Gd-basierte Kontrastmittel wahrscheinlich nicht ersetzen wird, da es nicht die Signalverstärkung bieten kann, die bei herkömmlichen T1-gewichteten Post-Kontrast-Bildern erwartet wird, und daher für die Verwendung ungeeignet ist mit Standardantwortkriterien.