Validación patológica de imágenes funcionales en carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello

ANTECEDENTES Y ESCENARIO

1.1. INTRODUCCIÓN

La (quimio-) radioterapia (CRT) concurrente es el tratamiento estándar actual para pacientes con carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello localmente avanzado (HNSCC). Sin embargo, la proximidad de importantes estructuras funcionales con el tumor hace que el tratamiento sea muy complejo. La toxicidad relacionada con el tratamiento puede ser grave con xerostomía y disfagia, lo que complica gravemente la calidad de vida del paciente. El uso de programas de fraccionamiento alterados y/o quimioterapia concurrente ha resultado en ganancias sustanciales en el control locorregional, lo que lleva a mejoras significativas en la supervivencia general. Aunque el pronóstico de los pacientes tratados con RT por HNSCC localmente avanzado mejora continuamente, todavía hay un alto número de fracasos locorregionales.

Mediante el uso de radioterapia altamente conformal, los investigadores pueden aumentar el índice terapéutico al administrar dosis más altas a las partes del tumor más resistentes a la radio y al mismo tiempo mantener o incluso reducir la dosis en los tejidos circundantes. Las imágenes funcionales pueden ayudarnos a definir estos subvolúmenes radiorresistentes y ayudarnos a delinear mejor el volumen tumoral bruto (GTV) en el futuro. La tomografía por emisión de positrones (PET), la resonancia magnética ponderada por difusión (DWI) y la resonancia magnética mejorada con contraste dinámico (DCE-MRI) pueden brindarnos una mayor comprensión de las características biológicas y microestructurales subyacentes del tumor. Sin embargo, por el momento los investigadores no están seguros de cómo interpretar los diferentes parámetros de imagen obtenidos a partir de estas modalidades de imagen funcional. Por lo tanto, los investigadores quieren correlacionar los parámetros de imagen con las características patológicas del tumor. Por otro lado, los investigadores quieren correlacionar el GTV definido en las modalidades de imágenes funcionales con el GTV patológico y ver si estas modalidades pueden ayudarnos a delinear el GTV con mayor precisión en el futuro.

1.2. MODALIDADES DE IMÁGENES

1.2.1. FDG-Tomografía por Emisión de Positrones (FDG-PET)

El aumento del metabolismo de la glucosa es una característica fundamental de muchos tumores malignos, incluido el HNSCC. La tomografía por emisión de positrones (PET) tras la inyección de 2' fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) marcada radiactivamente puede ayudarnos a medir y cuantificar este metabolismo en los tumores, utilizando el valor de captación estandarizado (SUV). Varios estudios han correlacionado un SUV alto antes del tratamiento con un resultado significativamente peor en HNSCC. Además, parece que la mayoría de las recurrencias locales ocurren dentro del GTV definido por FDG-PET. La base molecular para esto no se entiende completamente.

Las células tumorales en proliferación consumen glucosa a un ritmo elevado y liberan lactato y no CO2. De esta manera, omiten la fosforilación oxidativa de la glucosa impulsada por las mitocondrias a partir de la producción de ATP (= efecto Warburg). Varios parámetros moleculares se han asociado con este cambio glucolítico, como la activación del HIF1α inducido por hipoxia y la mayor presencia de proteínas transportadoras de glucosa GLUT. Hasta el momento no se ha encontrado una correlación clara entre la presencia de hipoxia y la captación de FDG.

1.2.2. Resonancia magnética ponderada por difusión (DWI)

La resonancia magnética ponderada por difusión (DWI) puede caracterizar los tejidos basándose en el desplazamiento aleatorio de las moléculas de agua. En los tejidos biológicos, este desplazamiento está limitado por las barreras subyacentes específicas del tejido y esta diferencia se puede cuantificar y visualizar utilizando los valores del coeficiente de difusión aparente (ADC). Un estudio de 165 pacientes en nuestro centro con HNSCC demostró que el valor de ADC previo al tratamiento es un factor pronóstico fuerte e independiente para el resultado. Los pacientes con un valor de ADC alto responden peor a la radiación ionizante que los pacientes con un valor de ADC más bajo. Actualmente no existe una explicación clara de por qué los tumores con una densidad celular más alta son más radiosensibles que los tumores con una densidad baja. Varias características microscópicas afectan la difusividad del agua en el tejido (presencia de necrosis, densidad celular, inflamación, integridad de las membranas celulares). Muchos de estos también afectan la radio y quimiosensibilidad de los tumores.

1.2.3. Resonancia magnética mejorada con contraste dinámico (DCE-MRI)

La resonancia magnética mejorada con contraste dinámico (DCE-MRI) es una modalidad de imagen no invasiva que se ha desarrollado y evaluado para la caracterización de las propiedades vasculares de los tejidos. El suministro adecuado de oxígeno es esencial para la efectividad de la radiación ionizante. Sin embargo, la angiogénesis tumoral está lejos de ser perfecta y los vasos recién formados muestran permeabilidad, tortuosidad y una funcionalidad generalmente deficiente. Estas propiedades vasculares podrían darnos una idea de la agresividad y la radiosensibilidad del tumor. La tomografía computarizada (TC) dinámica ha demostrado que las mediciones de perfusión pueden predecir el resultado en el cáncer de cabeza y cuello después de la radioterapia. De manera similar, la evaluación cuantitativa de DCE-MRI también se ha correlacionado con la respuesta a la radiación ionizante en pacientes con HNSCC. Un ensayo reciente en un número limitado de pacientes correlacionó ciertos parámetros de DCE-MRI con hipoxia intratumoral. Sin embargo, hasta el momento no se ha realizado ninguna correlación espacial.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO

2.1. OBJETIVOS PRINCIPALES

El objetivo principal de este estudio es correlacionar DWI, DCE-MRI y FDG-PET con la distribución espacial de la hipoxia en pacientes con cáncer de cabeza y cuello.

2.2. OBJETIVOS SECUNDARIOS

A. Para correlacionar los hallazgos en imágenes funcionales con parámetros moleculares intrínsecos que representan la proliferación, la hipoxia y el metabolismo de la glucosa.

B. Validar el uso de los marcadores de hipoxia y el clasificador de expresión génica de hipoxia de 15 genes.

C. Comparar el volumen del tumor derivado de la patología con los volúmenes delineados en las diversas modalidades de imágenes anatómicas y funcionales.

DISEÑO DEL ESTUDIO

El grupo objetivo de este ensayo son los pacientes con un carcinoma de células escamosas de laringe comprobado histológicamente, elegibles para cirugía, en estadio T3-4. Antes del tratamiento, los pacientes se someterán a FDG-PET/CT y MRI con DW y DCE, dedicados a la visualización óptima del tumor primario y el análisis. Las modalidades de imagen se realizarán lo más cerca posible de la cirugía (PET/CT una semana antes de la cirugía; MRI un día antes de la cirugía).

Antes del tratamiento, un radiólogo seleccionará tres cortes en las modalidades de imágenes en función de su calidad visual y la heterogeneidad de los parámetros funcionales. Estas regiones de interés se compararán con diferentes parámetros histopatológicos en la muestra de resección. El radiólogo también seleccionará regiones, según los parámetros DWI y DCE, que se sospeche que estén hipóxicas. De estas regiones se tomará una biopsia.

Después de la laringectomía total, se orientará la muestra de resección y se obtendrá material de biopsia de las regiones del tumor que se han seleccionado en las modalidades de imágenes. El resto de la muestra se fijará en formaldehído. Para tener en cuenta la reducción del tumor debido a la fijación, la muestra de resección se colocará en una caja de cartón con una solución de agarosa y se escaneará con una resonancia magnética con imágenes T1w/T2. A partir de esto, se calculará un factor de contracción comparando las imágenes ponderadas T1 y T2 delineadas.

Después de la fijación, el tumor se cortará en macrocortes con un grosor de unos 5 mm. En cada macrocorte se delineará el volumen tumoral. Con esto, se determinará el volumen del tumor patológico teniendo en cuenta el factor de contracción previamente determinado. Este volumen patológico se comparará con el volumen del tumor delineado en las modalidades de imagen. En las diferentes modalidades de imágenes funcionales previas a la cirugía, 4 observadores separados delinearán el GTV. Se compararán los diferentes volúmenes y se calculará la superposición después de la reconstrucción y el registro de la muestra en 3D.

El GTV obtenido de la imagen funcional se correlacionará con el volumen del tumor patológico de la muestra de resección. Esta información nos dará más información sobre el verdadero poder de las técnicas de imágenes funcionales investigadas para determinar el volumen del tumor. Esto es importante para evaluar el papel de las modalidades de imágenes funcionales en la planificación del tratamiento en el futuro.

En los tres niveles, elegidos por el radiólogo en las modalidades de imagen, se tomarán cortes de 4 µm de espesor. En cada nivel se realizará una tinción inmunohistoquímica (se realizará tinción de GLUT-1, CA-IX, HIF-1α, VEGF y KI 67).

La IHC se calificará de acuerdo con un sistema de puntuación semicuantitativo utilizando un análisis de campo en el que a cada campo se le asignará una puntuación de 1 a 4 según el área aproximada de inmunotinción (0:0%, 1:1-5%, 2: 5- 15%, 3: 15-30% y 4: >30%.