CEST – Glucose-unterstützte MRT für metastasierende Hirntumoren

Zweck: Quantitativer Vergleich der Glucose-unterstützten MRT mit der aktuellen Standard-GBCA-unterstützten MRT bei Teilnehmern mit metastasierenden Hirntumoren vor Erhalt einer Strahlentherapie der British Columbia Cancer Agency im Vancouver Cancer Center.

Hypothesen: 1) Glukose-unterstützte MRT wird maligne metastatische Hirntumoren mit vergleichbarem Kontrast zum Rauschen im Vergleich zu GBCA hervorheben und 2) Glukose-Erhöhungen in Hirntumoren bieten einzigartige und komplementäre Informationen im Vergleich zu GBCA-unterstützten MRTs.

Begründung: Das derzeitige Standard-MRT-Kontrastmittel für metastasierende Hirntumoren, GBCA, ist durch geringe Spezifität begrenzt, da GBCA in Regionen mit gestörter Blut-Hirn-Schranke aufgrund von Krebs sowie Strahlennekrose und Pseudoprogression nach Strahlentherapie akkumuliert. Für Radioonkologen ist es wichtig, rezidivierende Krebserkrankungen, Nekrosen und Entzündungen nach der Behandlung zuverlässig zu erkennen; und GBCA erlaubt dies nicht. Daher besteht ein klinischer Bedarf an einer MRI-Technik, die eine verbesserte Spezifität für die Charakterisierung von metastatischen Hirntumoren vor und nach der Therapie bietet. Die glukoseverstärkte MRT stellt eine neue Technik dar, die eine verbesserte Spezifität für die Erkennung von metastasierenden Hirntumoren bieten könnte.

Begründung für die Anzahl der eingeschlossenen Teilnehmer: Es wird erwartet, dass das Ausmaß der Signalverstärkung zwischen den Teilnehmern variiert, da 1) metastatische Hirntumoren eine Vielzahl von Verstärkungsmustern aufweisen, einschließlich ringförmiger, solider und knotiger, und 2) metastatische Hirntumoren in der Größe variieren. Daher werden 20 Teilnehmer als ausreichend angesehen, um eine einigermaßen genaue Schätzung des erwarteten mittleren Tumorkontrasts sowie der erwarteten Varianz des Tumorkontrasts für zukünftige klinische Studien zu liefern. Ein zusätzlicher gesunder Teilnehmer wird in die Studie aufgenommen, um einen „Testlauf“ für das komplizierte MRT- und Infusionsprotokoll durchzuführen.

Ziele:

1. Vergleichen Sie Area Under Curve (AUC)-Karten, die mit Glukose und GBCA in Tumor- und kontralateralen Gehirnbereichen über verschiedene Zeitintervalle berechnet wurden.
2. Vergleichen Sie kontrastverstärkte MRTs nach der Injektion, die den maximalen Tumorkontrast für einzelne Bilder anzeigen, um den „sofortigen“ Kontrast sowohl von glukoseverstärkter als auch von GBCA-verstärkter MRT zu vergleichen.

Forschungsdesign und statistische Analyse:

Teilnehmerrekrutierung: Die Rekrutierung beginnt damit, dass zusammenarbeitende Radioonkologen geeignete Patienten fragen, ob sie an einer Teilnahme an einer MRT-Forschungsstudie interessiert sind. Die Studie wird beschrieben und falls die Patienten weiterhin interessiert sind, wird ihre Einwilligung eingeholt und die Screening-Formulare werden ausgefüllt. Die Teilnehmer werden für routinemäßige Blutuntersuchungen eingeplant, um die Eignung zu überprüfen (Blutzuckerstatus und Nierenfunktion). Die Teilnehmer werden auch für einen MRT-Termin im UBC MRI-Forschungszentrum eingeplant.

Die Teilnehmer werden gebeten, in der Nacht vor der MRT-Untersuchung zu fasten. Ihnen wird vorgeschlagen: "Essen Sie ein normales Abendessen und essen Sie dann nichts und trinken Sie nur Wasser von Mitternacht bis nach der MRT-Untersuchung, die morgens angesetzt wird, um die Fastendauer zu minimieren."

Einzelheiten der MRT-Studie: Durchzuführen im UBC MRI-Forschungszentrum mit einem 3T Philips Achieva MRT.

Vorbereitung des intravenösen Katheters: Die Patienten kommen und ein intravenöser Katheter wird von einer qualifizierten Krankenschwester oder einem Arzt in einen Arm gelegt. Der Nüchternglukosespiegel wird mit einem Blutzuckermessgerät unter Verwendung einer 1-2-ml-Blutprobe gemessen. Nur Teilnehmer mit normalen Nüchtern-Blutzuckerwerten (70-125 mg/dL) werden mit der Studie fortfahren. Der erste intravenöse Katheter wird alle 10 Minuten nach der Bolusinjektion zur Überwachung des Blutzuckers verwendet, bis er wieder normal ist. Ein zweiter intravenöser Katheter wird am gegenüberliegenden Arm für die Infusion von Glukose und GBCA (Gadobutrol) platziert.

Glukoseinfusionsprotokoll: Dies geschieht, wenn der Teilnehmer im MRT liegt. Das Protokoll ahmt den intravenösen Glukosetoleranztest nach. Eine Bolusinjektion von 25 g einer 50%igen Dextroselösung in Krankenhausqualität über 1 Minute wird verwendet, um die Blutglukosekonzentration auf etwa das 3- bis 4-fache des normalen Niveaus zu erhöhen. Laut früheren Studien sollte der Blutzuckerspiegel innerhalb von 30 bis 60 Minuten auf ein normales Niveau zurückkehren.

GBCA-Infusionsprotokoll: Dies geschieht auch, wenn der Teilnehmer im MRT liegt und etwa 20 Minuten nach der Glukoseinfusion. Standardmäßige intravenöse Bolusinjektion von 0,1 mM/kg Gadobutrol (Gadovist) bei einer Injektionsrate von 5 ml/s.

MRT-Zeitplan: Metastasierende Tumore werden zunächst mit standardmäßiger 3D-T2-gewichteter MRT erkannt. Dann wird für den Rest der Studie ein Schnitt von Interesse mit maximaler Tumorabdeckung ausgewählt. Bei Teilnehmern mit multiplen Metastasen steht die größte unbehandelte Läsion im Mittelpunkt und mehrere Läsionen werden nach Möglichkeit eingeschlossen.

MRT-Scans umfassen: 1) Scouts und Magnetfeld-Shimming; 2) 3D-T2-gewichtetes MRT; 3) Magnetfeldkarten (B0 & B1); 4) Z-Spektrum vor der Glucoseinjektion; 5) Beginnen Sie mit einer seriellen Glukose-verstärkten MRT; [Glukoseinfusion nach 3 Minuten]; 6) Z-Spektrum nach Glukoseinjektion nach 10 Minuten; 7) Beginn einer seriellen T1-gewichteten Gadobutrol-verstärkten MRT; [Gadobutrol-Infusion nach 3 Minuten]; 8) Fortsetzung der Gd-verstärkten MRI-Scans bis 10 Minuten nach der Injektion.

Die MRT-Datenanalyse wird mit gut dokumentierten Standardtechniken unter Verwendung einer speziell entwickelten Matlab-Software durchgeführt.

Statistik: Statistiken zu Mittelwert und Standardabweichung werden sowohl für mit Glucose angereicherte als auch für mit Gadobutrol angereicherte Daten berechnet. Der Tumorkontrast zum Rauschen wird anhand von AUC-Kurven sowie einzelnen MR-Bildern berechnet. Diese Metriken werden dabei helfen, die Sensitivität der Glukose-unterstützten MRT zur Tumorerkennung im Vergleich zur GBCA-unterstützten MRT zu quantifizieren. Die Forscher erwarten, dass beide Techniken einen ähnlichen Kontrast zum Rauschen bei metastasierenden Tumoren bieten werden, basierend auf zuvor berichteten Ergebnissen bei menschlichen Teilnehmern mit Gliomtumoren.