Nutzen der integrierten PET/MRT bei der Beurteilung von oropharyngealen Plattenepithelkarzinomen

In dieses dreijährige prospektive Projekt werden insgesamt 160 Patienten mit histologisch nachgewiesenem oropharyngealem Plattenepithelkarzinom aufgenommen, die einer Radiochemotherapie unterzogen wurden. Zu den Ausschlusskriterien gehören ein früherer bösartiger Kopf- oder Halstumor, ein zweiter bösartiger Tumor, Fernmetastasen, Kontraindikationen für eine MRT (Niereninsuffizienz, Cochlea-Implantat, Herzschrittmacher oder intrakranielle aneurysmatische ferromagnetische Clips) und ein Serumglukosespiegel von >200 mg/dl. Jeder aufgenommene Patient wird einer detaillierten klinischen Untersuchung unterzogen, einschließlich eines Tests auf humane Papillomaviren. Die Teilnehmer werden am selben Tag vor der PET/MRT einer niedrig dosierten Thorax-CT unterzogen. In der Nachbehandlungsphase wird 3 Monate nach der Radiochemotherapie ein Basis-Ganzkörper-MRT durchgeführt. Danach werden die Teilnehmer alle 6 Monate auch mit einer alternativen Großfeld-CT und einer Ganzkörper-MRT nachuntersucht. Wenn ein erneutes Auftreten des Tumors bestätigt wird oder ein dringender Verdacht besteht, wird auch eine PET/MRT zur Neuinszenierung des Tumors durchgeführt.

Die dreijährige Planung einer angemessenen Fallzahl und Nachbeobachtungsdauer ist für die statistische Analyse und Ergebnisbestimmung von mit Radiochemotherapie behandelten oropharyngealen Plattenepithelkarzinomen von wesentlicher Bedeutung. Die Forscher planen, diese Studie in 3 Jahren abzuschließen.

Im ersten Jahr werden die Arbeiten dieses Projekts die Datenbankkategorien entwerfen, den Arbeitsablauf einrichten und die Bildgebungsprotokolle optimieren sowie die diagnostische Fähigkeit der MRT-Komponente, der PET-Komponente und der integrierten PET/MRT im Tumorstadium bestimmen , ermitteln Sie den zusätzlichen diagnostischen Wert einer kontrastfreien Thorax-CT in der integrierten PET/MRT und untersuchen Sie das frühe Ansprechen auf die Behandlung und die Muster des Resttumors.

Im zweiten Jahr werden die Forscher mit den Arbeiten des ersten Jahres fortfahren und außerdem die folgenden Arbeiten einbeziehen, um die Inzidenz und Prädiktoren für ein Behandlungsversagen von oropharyngealem Plattenepithelkarzinom zu bestimmen und die Muster des Ansprechens auf die Behandlung und des frühen Wiederauftretens zu untersuchen. Im dritten Jahr werden die Forscher ihre bisherigen Arbeiten fortsetzen und auch eine ausreichende Stichprobengröße erhalten, um eine statistische Analyse der Beziehung zwischen den Bildgebungsparametern und den Patientenergebnissen durchzuführen, eine umfassende Bildgebung über Muster von Tumorrezidiven und Veränderungen/Komplikationen nach der Behandlung zu erhalten und zu untersuchen Inwieweit können sich biologische Bildgebungsparameter auf das Ergebnis und die Patientenauswahl für eine Radiochemotherapie auswirken, und analysieren die Genauigkeit, Fallstricke und Kosteneffizienz der PET/MRT allein und der PET/MRT mit kontrastfreiem Thorax-CT bei der Beurteilung von Patienten mit oropharyngealem Plattenepithelkarzinom.

PET/MRT-Daten werden mit dem integrierten PET/MRT-Scanner erfasst, der gleichzeitig PET- und MR-Daten mit einem 3,0-T-Magneten erfasst. Das Untersuchungsprotokoll kombiniert einen Ganzkörperscan mit einer speziellen Untersuchung des Kopf- und Halsbereichs. Alle Teilnehmer fasten 6 Stunden vor dem Scan. 50–70 Minuten nach der Injektion von 370 MBq FDG wird der Patient auf das PET/MRT-Scannerbett gelegt. Nach der T1-gewichteten MR-Lokalisationssequenz mit Schnellansicht für die Scout-Bildgebung und der Dixon-VIBE-Sequenz zur Schwächungskorrektur wird ein Ganzkörper-PET-Scan in 5 Bettpositionen durchgeführt, der vom Kopf bis zum proximalen Oberschenkel reicht, mit einer Aufnahmezeit von 4 min pro Bettposition. Gleichzeitig wird eine Ganzkörper-MR-Bildaufnahme für die entsprechenden 5 Bettpositionen mit der axialen HASTE-Sequenz und der koronalen STIR-Sequenz sowie dem sagittalen T1-gewichteten Turbo-Spine-Echo (TSE) und der STIR-Sequenz durchgeführt.

Anschließend werden gleichzeitig regionale PET- und MRT-Bilder erstellt. Eine regionale PET wird mit einer Aufnahmezeit von 10 Minuten durchgeführt, während eine spezielle MRT der Kopf-Hals-Region in den axialen und koronalen Projektionen mit T1-gewichteter TSE-Sequenz und T2-gewichteter TSE-Sequenz mit Fettsättigung aufgenommen wird. Die axiale DWI wird unter Verwendung einer Single-Shot-Spine-Echo-Echo-Planar-Technik mit modifiziertem Stejskal-Tanner-Diffusionsgradienten-Pulsschema durchgeführt. Für die Rekonstruktion der IVIM- und Kurtosis-Bildgebung werden insgesamt 10 b-Werte verwendet: 0, 20, 40, 80, 100, 200, 400, 800, 1200, 1500 Sek./mm2. DCE-PWI im Kopf-Hals-Bereich wird mithilfe einer 3D-T1-gewichteten Spoilt-Gradienten-Echo-Sequenz erfasst. Unterhalb der erfassten Region wird eine räumliche Sättigungsplatte implantiert, um den Einstromeffekt aus den Halsschlagadern zu minimieren. Vor der Verabreichung des Kontrastmittels werden die Basiswerte der Längsrelaxationszeit aus Bildern berechnet, die mit unterschiedlichen Flipwinkeln aufgenommen wurden. Anschließend wird die dynamische Serie mit der gleichen Sequenz mit einem 15°-Flip-Winkel nach intravenöser Verabreichung eines paramagnetischen Kontrastmittels mit 3 ml/s aufgenommen. Anschließend wird eine dedizierte regionale MRT mit T1-gewichteter TSE-Sequenz mit Fettsättigung in den axialen und koronalen Projektionen durchgeführt. Abschließend wird eine axiale Ganzkörper-VIBE mit Fettsättigung durchgeführt. Die gesamte Aufnahmezeit beträgt etwa 42 Minuten, und die durchschnittliche Zeit im Raum für PET/MR beträgt etwa 60 Minuten.

Nicht verstärkte Niedrigdosis-Thorax-CT. Spiral-Niedrigdosis-Thorax-CT ohne Kontrastmittelverstärkung wird vor der PET/MRT am selben Untersuchungstag durchgeführt. Zu den Aufnahmeparametern gehören eine Spitzenspannung von 120 kVp, ein mAs von 50, eine Kollimation von 64 x 0,5 mm und ein Rekonstruktionsintervall von 3 mm.

Datenanalyse Den Lesern ist bekannt, dass Patienten ein oropharyngeales Plattenepithelkarzinom haben, und sie sind für die Ergebnisse anderer Studien und PET/MR-Daten blind. Die PET-, MRT- und Thorax-CT-Bilder werden zunächst unabhängig voneinander interpretiert. Alle Bilder werden dann gemeinsam überprüft und verglichen. Eine Checkliste verschiedener Verteilungen von Tumorausdehnung, Knotenausbreitung und Fernmetastasierung wird aufgezeichnet. Die klinischen und bildgebenden Ergebnisse werden gemeinsam vom Kopf-Hals-Forschungsteam besprochen. Eine endoskopische Biopsie, eine ultraschallgesteuerte Feinnadelaspiration oder eine CT-gesteuerte Biopsie wird nach Möglichkeit bei allen Läsionen durchgeführt, bei denen der Verdacht auf eine Malignität besteht. Wenn eine Biopsie der interessierenden Läsion nicht möglich ist oder ein negatives Ergebnis liefert, werden engmaschige klinische und bildgebende Nachuntersuchungen durchgeführt. Alle Teilnehmer werden mindestens 12 Monate lang nachbeobachtet. Die klinischen und funktionellen Bildgebungsdaten werden gesammelt und analysiert, um das Ansprechen auf die Behandlung und die Prognose vorherzusagen. Für die Diffusions-MRT werden die interessierenden Regionen manuell auf den Läsionen auf der ADC-Karte platziert, um so viel wie möglich von der soliden Tumorfläche abzudecken. Die auf den Bildern gemessenen Signalintensitäten, die bei unterschiedlichen b-Werten S(b) aufgenommen wurden, werden numerisch an das Modell angepasst, S(b)=S0 e-b*ADC, wobei S0 und Sb Signalintensitäten bei unterschiedlichen b-Werten sind, für IVIM-Bildgebung , kann die Beziehung zwischen Signalintensitäten und b-Werten durch die Gleichung ausgedrückt werden: Sb/S0 = (1-f )．exp(-bD) + f．exp[-b( D + D＊)] wobei f ein Mikrogefäß ist Der Volumenanteil stellt den Anteil der mit der Mikrozirkulation verbundenen Diffusion dar, D stellt den reinen Diffusionskoeffizienten dar und D* ist die perfusionsbedingte inkohärente Mikrozirkulation. Für den DKI kann die Beziehung zwischen Signalintensitäten und b-Werten durch die Gleichung ausgedrückt werden: ln[S(b)] = ln[S(0)] – b x Dapp + 1/6b2 x Dapp2 x Kapp, wobei S das Signal ist Intensität (willkürliche Einheiten), b ist der b-Wert (s/mm2), Dapp ist der scheinbare Diffusionskoeffizient (10-3 mm2/s) und Kapp ist der scheinbare Kurtosis-Koeffizient, der die Abweichung von einer Gaußschen Verteilung angibt. Wir werden auch eine monoexponentielle Anpassung durchführen, indem wir Kapp=0 in der Gleichung verwenden, was ADCmono ergibt. Für die DCE-PWI-MRT wird die zeitliche Änderung der Kontrastmittelkonzentration, Ct(t), in jedem Voxel im Tumor bestimmt und das kompartimentelle Tracer-Kinetikmodell wird auf jedes Voxel unter Verwendung einer arteriellen Eingabefunktion angewendet. Cp(t), gemessen in jedem Individuum: Ct (t)=VpCp(t) + Ktrans ∫0 t Cp(t' ) exp(Ktrans(t-t') /Ve )dt' wobei t' die Zeit ( in Minuten) als Integrationsvariable und Cp(t') ist die Konzentration des Kontrastmittels im Blutplasma als Funktion der Zeit.

Für die PET-Bildgebungsparameter werden SUV und MTV der Zielläsionen aus schwächungskorrigierten 18F-FDG-PET-Bildern gemessen, indem die Grenzen groß genug gezogen werden, um die Läsionen einzuschließen. Zur Abgrenzung des MTV wird ein SUV-Schwellenwert von 2,5 herangezogen. Der TLG wird als Produkt aus dem mittleren SUV und dem MTV berechnet.