PET/MRI en la evaluación del carcinoma de células escamosas de orofaringe (PETMROPSCC)

Introducción y objetivo del estudio:

El cáncer de cabeza y cuello (HNC, por sus siglas en inglés) sigue siendo un importante problema de atención médica en Taiwán y el carcinoma de células escamosas orofaríngeas (SCC, por sus siglas en inglés) es el subtipo común. Con la preocupación por la preservación de órganos en los últimos años, la quimiorradiación concurrente es la principal modalidad de tratamiento para el SCC orofaríngeo. Por lo tanto, las evaluaciones anatómicas y biológicas precisas del tumor están garantizadas para la planificación previa al tratamiento, el seguimiento posterior al tratamiento y la determinación del pronóstico. La endoscopia con biopsia sirve como las principales herramientas de diagnóstico en pacientes con SCC orofaríngeo. Si bien la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética nuclear (RMN) se usan comúnmente para evaluar la extensión del tumor de HNC, la RM es más preferida en el área orofaríngea en virtud de su alta resolución de contraste, en particular para detectar la invasión perineural. La resonancia magnética de todo el cuerpo ahora es factible y, por lo tanto, el estado del HNC en un sitio distante se puede evaluar en una sola sesión de examen. La tomografía por emisión de positrones/TC (PET/CT) con FDG es otra modalidad de imagen común para evaluar el CCC.

De acuerdo con la experiencia de los investigadores en pacientes con cáncer de cabeza y cuello, la RM y la PET/CT tienen diferentes ventajas entre sí y pueden complementarse entre sí. Al evaluar el estado del tumor primario, la alta resolución espacial y de contraste de la resonancia magnética puede delinear la extensión del tumor del tejido normal circundante en la región anatómica compleja de la cabeza y el cuello, mientras que la delimitación del tejido positivo para FDG mediante PET puede ayudar a diferenciar el crecimiento tumoral del tejido no canceroso circundante. , particularmente en lecho irradiado. En la evaluación del estado de los ganglios regionales, la MRI es superior a la PET/CT para detectar adenopatías metastásicas necróticas quísticas o retrofaríngeas, mientras que la PET/CT supera a la MRI en la detección de metástasis en ganglios subcentimétricos. El uso combinado de MRI y PET puede demostrar claramente los patrones de diseminación ganglionar.[7]. Con respecto a la evaluación de los sitios distantes, la RM de cuerpo entero es mejor para detectar lesiones metastásicas en órganos metabólicos altos como el cerebro, el hígado o el bazo, mientras que la PET/TC es superior para detectar lesiones metastásicas en huesos curvos y planos, y en segundo lugar. tumor intestinal primario, como cáncer de esófago o cáncer de colon.

En la actualidad, la RM ponderada por difusión (DWI) y la imagenología ponderada por perfusión mejorada con contraste dinámico (DCE-PWI) se vuelven clínicamente viables para evaluar los aspectos funcionales del HNC. El parámetro cuantificado de la secuencia DWI es el coeficiente de difusión aparente (ADC) que se relaciona con la celularidad. DCE-PWI proporciona la constante de tasa de transferencia de volumen (Ktrans), el espacio extracelular extravascular relativo (Ve) y el volumen plasmático vascular relativo (Vp), así como la constante de tasa de salida (Kep). Estas técnicas de resonancia magnética funcional pueden proporcionar información biológica, como la celularidad, la angiogénesis y la permeabilidad. Por otro lado, la PET puede proporcionar sus parámetros metabólicos cuantificados: valor de captación estandarizado (SUV) que refleja el metabolismo de la glucosa, volumen tumoral metabólico (MTV) que refleja la carga tumoral y glucólisis total de la lesión (TLG) que integra tanto el metabolismo de la glucosa como la carga tumoral. . Estos parámetros funcionales de MRI y PET parecen prometedores para predecir la respuesta a la quimiorradiación y el pronóstico del HNC. En nuestros estudios previos de pacientes con SCC orofaríngeo o hipofaríngeo, Ktrans del tumor primario fue el único parámetro de imagen asociado con el control local, mientras que los valores de ADC y Ve de los ganglios metastásicos del cuello fueron factores pronósticos independientes para el control del cuello. El SUV máximo de los ganglios linfáticos regionales se asoció significativamente con la aparición de metástasis a distancia. TLG se asoció significativamente con la supervivencia global.

La PET/MRI integrada es una nueva tecnología de imagen introducida en la práctica clínica. La combinación de PET y MRI en un solo escáner híbrido es prometedora. Los datos iniciales transmiten que PET/MRI se desempeñó favorablemente para HNC. Mostró una buena capacidad de diagnóstico similar a la PET/CT y puede servir como una alternativa legítima a la PET/CT en el estudio clínico de pacientes con HNC. Los cocientes metabólicos medidos mediante PET/RM mostraron una excelente concordancia con los de la PET/TC estándar. La PET/RM que incorporó la secuencia de Dixon para la corrección de la atenuación arrojó valores de SUV similares en comparación con la PET/TC. Sin embargo, la mayoría de los estudios estaban limitados en el número de casos o no se analizó específicamente ninguna entidad tumoral en particular, lo que debilitó un poco su poder en términos de evidencia. medicina basada en Además, no se ha informado el valor predictivo de PET/MRI en el resultado del tratamiento de HNC. Un estudio prospectivo de PET/MRI en una gran cohorte de pacientes con un origen tumoral específico y un protocolo de tratamiento uniforme complementaría estos esfuerzos pioneros para validar por completo la utilidad clínica del novedoso sistema integrado.

Recientemente, se ha instalado en nuestro hospital un escáner PET/MRI integrado (Biograph mMR, Siemens). En este escáner, los detectores PET están completamente integrados en el sistema MR de 3 Tesla con un solo pórtico, lo que permite la adquisición simultánea de datos PET y MR. Antes de su amplio uso práctico, se debe definir explícitamente su utilidad clínica. En este proyecto de investigación, los investigadores investigarán a nuestros 150 pacientes con SCC orofaríngeo sometidos a quimiorradiación con FDG-PET/MRI. El mismo día también se realizará una TC de tórax sin contraste. Los investigadores tienen los siguientes objetivos:

Objetivo 1: determinar la estadificación/reestadificación de todo el cuerpo La RM y la PET/TC tienen diferentes ventajas entre sí, y la correlación visual de estas modalidades de imagen por separado puede producir una capacidad de diagnóstico ligeramente superior. Sin embargo, es posible que algunas lesiones no coincidan bien entre sí debido a la diferente fecha y posición del examen. Por lo tanto, los investigadores creen que la afectación del tumor debe hacerse con mayor precisión con imágenes PET/MRI adquiridas simultáneamente, lo que lleva a una estadificación/reestadificación del tumor más precisa y, a su vez, a una planificación del tratamiento más precisa y un mejor resultado del tratamiento. Sin embargo, los datos de PET/MRI integrados para la estadificación/reestadificación de todo el cuerpo en SCC orofaríngeo aún no están disponibles en la actualidad. En este proyecto prospectivo, los investigadores pretenden determinar la viabilidad y el impacto clínico de la PET/RM integrada en la estadificación tumoral y la reestadificación del SCC orofaríngeo.

Objetivo 2. predecir la respuesta al tratamiento y el pronóstico Los parámetros de resonancia magnética funcional y los parámetros FDG-PET/CT se pueden cuantificar y se han utilizado para predecir la respuesta a la quimiorradiación en HNC. Sin embargo, se han obtenido resultados variables, principalmente debido a los diferentes orígenes del tumor, tamaños de muestra, metodologías y protocolos de tratamiento. Otro factor de confusión importante es que la RM y la PET/TC se realizaron en diferentes intervalos de tiempo. Porque la PET/MRI integrada puede proporcionar datos funcionales PET y MR simultáneos que permiten una comparación directa en las regiones de interés seleccionadas y, por lo tanto, deberían ser más precisos y reproducibles. Sin embargo, los valores predictivos de las técnicas simultáneas funcionales de PET/RM en el SCC de orofaringe no se han informado hasta ahora. Por otro lado, la técnica DWI con movimiento incoherente intravoxel (IVIM) puede cuantificar tanto la difusión molecular como la microcirculación en la red capilar, lo que puede ser útil para predecir la quimiorradiosensibilidad tumoral, mientras que se ha documentado el modelo DWI con curtosis (ajuste biexponencial o no gaussiano). para producir un mejor ajuste de la difusión de la molécula de agua in vivo que con el modelado monoexponencial [32]. En este proyecto de investigación, los investigadores agregaron secuencias de resonancia magnética funcional como parte de los procedimientos PET/MRI, incluido DCE-PWI, así como DWI dedicado que puede producir datos monoexponenciales de DWI, IVIM y curtosis. Nuestro objetivo es obtener resultados funcionales de MRI y PET en el sistema PET/MRI integrado en la única sesión de imágenes en la cohorte de pacientes de SCC orofaríngeo tratados uniformemente con quimiorradiación. Los investigadores esperaban que los valores predictivos de los diversos parámetros funcionales de PET/MRI integrados pudieran dilucidarse más claramente.

Objetivo 3. Determinar la necesidad de una TC de tórax sin contraste. Una de las preocupaciones de reemplazar la porción de TC de PET/CT con MRI es la capacidad de MRI para representar y diferenciar nódulos pulmonares, mientras que la ubicación más común para las metástasis distantes de HNC es el pulmón. Según el estudio anterior de los investigadores, el componente de TC de la PET/TC integrada puede mejorar no solo la especificidad sino también la sensibilidad de los datos de FDG-PET. Además, la TC también ayuda a disminuir los resultados falsos positivos de la PET en la enfermedad de los ganglios mediastínicos calcificados, como la antracosis. Sin embargo, por otro lado, los estudios previos de los investigadores mostraron las tasas de detección de metástasis pulmonares con resonancia magnética de 3,0 T utilizando Half-Fourier de adquisición de un solo disparo turbo spin-echo (HASTE), examen volumétrico interpolado de apnea (VIBE) y Las secuencias STIR (short τ inversion recovery) fueron similares a las de PET/CT. Un estudio reciente ha demostrado que la resonancia magnética de respiración libre VIBE radial con datos PET adquiridos simultáneamente tiene una alta sensibilidad en la detección de nódulos con un diámetro de al menos 0,5 cm, pero tiene una sensibilidad limitada en la detección de nódulos pequeños o no ávidos de FDG. . Teniendo en cuenta los datos limitados sobre PET/MR para detectar lesiones malignas de pulmón, los investigadores tienen como objetivo validar prospectivamente el rendimiento de nuestras secuencias de protocolo integradas de PET/MRI para lesiones pulmonares mediante la adición de CT mejorada sin contraste para la comparación.

Material y métodos:

En este proyecto prospectivo de tres años, se inscribirá un total de 160 pacientes con CCE de orofaringe comprobado histológicamente y sometidos a quimiorradiación. Los criterios de exclusión incluyen tumor maligno previo de cabeza o cuello, un segundo tumor maligno, metástasis a distancia, contraindicaciones para la resonancia magnética (insuficiencia renal, implante coclear, colocación de marcapasos cardíaco o clips ferromagnéticos aneurismáticos intracraneales) y nivel de glucosa sérica > 200 mg/dl. Antes del pretratamiento, cada paciente inscrito se someterá a PET/MRI y un examen clínico detallado, incluida la prueba del virus del papiloma humano. Los participantes también se someterán a una TC de tórax de baja dosis el mismo día antes de la PET/MRI. En el período posterior al tratamiento, se obtendrá una resonancia magnética de cuerpo entero de referencia 3 meses después de la quimiorradiación. A partir de entonces, los pacientes serán seguidos también con TC alternativa de campo extendido y RM de cuerpo entero cada 6 meses. Si se confirma la recurrencia del tumor o se sospecha mucho, también se realizará PET/MRI para la reclasificación del tumor.

La planificación de tres años El número adecuado de casos y la duración del seguimiento son esenciales para el análisis estadístico y la determinación del resultado del SCC orofaríngeo tratado con quimiorradiación. Los investigadores planean realizar este estudio en 3 años. En el primer año, los trabajos de este proyecto en el primer año serán: (1) diseñar las categorías del banco de datos; (2) configurar el flujo de trabajo y optimizar los protocolos de imágenes; (3) determinar la capacidad de diagnóstico del componente MRI, componente PET, PET/MRI integrado en la estadificación tumoral; (4) determinar cualquier valor diagnóstico añadido de la TC sin contraste en la PET/RM integrada, y (5) estudiar la respuesta temprana al tratamiento y los patrones del tumor residual.

En el segundo año, los investigadores continuarán con los trabajos del primer año e incluirán además los siguientes trabajos: (1) para determinar la incidencia y los predictores del fracaso del tratamiento del SCC orofaríngeo, y (2) para estudiar los patrones de respuesta al tratamiento y recurrencia temprana.

En el tercer año, los investigadores continuarán con el trabajo previo y también (1) obtendrán un tamaño de muestra suficiente para realizar un análisis estadístico de la relación entre los parámetros de imágenes y los resultados de los pacientes, (2) obtendrán imágenes integrales sobre los patrones de recurrencia del tumor y cambios/complicaciones posteriores al tratamiento, (3) investigar en qué medida los parámetros de imágenes biológicas pueden afectar el resultado y la selección de pacientes para quimiorradiación, (4) analizar la precisión, las dificultades y la rentabilidad de la PET/MRI sola y PET/MRI con CT sin contraste para evaluar en pacientes con SCC orofaríngeo.

Protocolo PET/MRI Los datos PET/MRI se adquirirán en el escáner PET/MRI integrado (Biograph mMR, Siemens Healthcare, Erlangen, Alemania), que adquiere datos PET y MR simultáneos con un imán de 3,0 T. El protocolo de examen combinará una exploración de todo el cuerpo con un examen específico del área de la cabeza y el cuello (Tabla 1). Todos los pacientes ayunarán durante 6 h antes de la exploración. A los 50-70 minutos después de la inyección de 370 MBq de FDG, se colocará al paciente en la cama del escáner PET/MRI. Después de la secuencia del localizador de RM potenciada en T1 de vista rápida para la exploración de imágenes y la secuencia Dixon VIBE para la corrección de la atenuación, se realizará una exploración PET de todo el cuerpo en 5 posiciones de cama para cubrir desde la cabeza hasta el muslo proximal, con un tiempo de adquisición de 4 min por posición de cama. Simultáneamente, se realizará la adquisición de imágenes de RM de cuerpo entero para las 5 posiciones de cama correspondientes con la secuencia HASTE axial y la secuencia STIR coronal, así como la secuencia sagital Turbo Spine Eco (TSE) potenciada en T1 y STIR.

Posteriormente, se realizarán simultáneamente imágenes regionales de PET y MRI. Se realizará PET regional con un tiempo de adquisición de 10 min, mientras que se adquirirá una RM dedicada de la región de cabeza y cuello en las proyecciones axial y coronal con secuencia TSE potenciada en T1 y secuencia TSE potenciada en T2 con saturación grasa. El DWI axial se realizará utilizando una técnica de eco de espín de un solo disparo con un esquema de pulsación de gradiente de difusión de Stejskal-Tanner modificado. Se utilizarán un total de 10 valores b para la reconstrucción de imágenes IVIM y curtosis, que son: 0, 20, 40, 80, 100, 200, 400, 800, 1200, 1500 seg/mm2.

El DCE-PWI en la región de la cabeza y el cuello se adquirirá mediante el uso de una secuencia de eco de gradiente estropeada ponderada en T1 3D. Se implantará una losa de saturación espacial inferior a la región adquirida para minimizar el efecto de entrada de las arterias carótidas. Antes de la administración del agente de contraste, los valores del tiempo de relajación longitudinal (T10) de referencia se calcularán a partir de la imagen adquirida con diferentes ángulos de giro (4°, 8°, 15° y 25°). Luego, la serie dinámica será adquirida utilizando la misma secuencia con un ángulo de giro de 15°, previa administración endovenosa de agente de contraste paramagnético a 3 ml/s. Posteriormente, se obtendrá una RM regional dedicada con secuencia TSE potenciada en T1 con saturación grasa en las proyecciones axial y coronal. Finalmente, se realizará VIBE axial de cuerpo entero con saturación de grasa. El tiempo total de adquisición es de unos 42 min, y el tiempo medio en la sala para PET/MR será de aproximadamente 60 min.

TC de baja dosis sin contraste Se realizará una TC espiral de baja dosis sin realce con material de contraste antes de la PET/RM el mismo día del examen. Los parámetros de adquisición incluyen voltaje pico de 120 kVp, mAs de 50, colimación de 64x0,5 mm e intervalo de reconstrucción de 3 mm.

Análisis de datos y determinación de resultados Los lectores saben que los pacientes tienen SCC orofaríngeo y no conocerán los resultados de otros estudios ni los datos de PET/MR. Las imágenes de PET, MRI y CT de pulmón se interpretarán primero de forma independiente. Todas las imágenes se revisarán juntas y se compararán. Se registrará una lista de verificación de varias distribuciones de extensión tumoral, diseminación ganglionar y metástasis a distancia. Los hallazgos clínicos y de imagen serán discutidos conjuntamente por el equipo de investigación de cabeza y cuello. La biopsia endoscópica, la aspiración con aguja fina guiada por ultrasonografía o la biopsia guiada por TC se realizarán en cualquier lesión con sospecha de malignidad si es posible. Si la biopsia de la lesión de interés no es factible, o arroja un resultado negativo, se realizará un estrecho seguimiento clínico y de imagen. Todos los pacientes serán seguidos durante al menos 12 meses.

Los datos de imágenes clínicas y funcionales se recopilarán y analizarán para predecir la respuesta al tratamiento y el pronóstico. Para la resonancia magnética de difusión, las regiones de interés se colocarán manualmente en las lesiones en el mapa ADC para abarcar la mayor parte posible del área del tumor sólido. Las intensidades de señal medidas en las imágenes adquiridas en diferentes valores b S(b) se ajustarán numéricamente al modelo, S(b)=S0 e-b*ADC, donde S0 y Sb son intensidades de señal en diferentes valores b, para imágenes IVIM , la relación entre las intensidades de la señal y los valores de b se puede expresar mediante la ecuación: Sb/S0 = (1-f )．exp(-bD) + f．exp[-b( D + D＊)] donde f es un microvascular fracción de volumen que representa la fracción de la difusión ligada a la microcirculación, D representa el coeficiente de difusión puro y D* es la microcirculación incoherente relacionada con la perfusión. Para el DKI, la relación entre las intensidades de las señales y los valores b se puede expresar mediante la ecuación: ln[S(b)] = ln[S(0)] - b x Dapp + 1/6b2 x Dapp2 x Kapp donde S es la señal intensidad (unidades arbitrarias), b es el valor b (s/mm2), Dapp es el coeficiente de difusión aparente (10-3 mm2/s) y Kapp es el coeficiente de curtosis aparente que indica la desviación de una distribución gaussiana. Los investigadores también realizarán un ajuste monoexponencial utilizando Kapp=0 en la ecuación, lo que arrojará ADCmono. Para la resonancia magnética DCE-PWI, el cambio en la concentración del agente de contraste a lo largo del tiempo, Ct(t), se determinará en cada vóxel en el tumor, y el modelo cinético del trazador compartimental se aplicará a cada vóxel mediante el uso de una función de entrada arterial, Cp(t), medida en cada individuo: Ct (t)=VpCp(t) + Ktrans ∫0t Cp (t' ) exp(Ktrans(t-t') /Ve )dt' donde t' es el tiempo (en minutos) como variable de integración, y Cp(t') es la concentración de agente de contraste en el plasma sanguíneo en función del tiempo. Para los parámetros de imagen PET, SUV y MTV de las lesiones objetivo se medirán a partir de imágenes PET 18F-FDG corregidas por atenuación dibujando los límites lo suficientemente grandes como para incluir las lesiones. Se usará un umbral de SUV de 2.5 para delinear el MTV. El TLG se calcula como el producto del SUV medio y el MTV.

Análisis estadístico

Usando hallazgos histológicos o datos de seguimiento a los 12 meses como estándar de referencia, varios resultados de imágenes se clasificarán como verdaderos positivos, verdaderos negativos, falsos positivos o falsos negativos. Las precisiones diagnósticas del componente MRI, componente PET, PET/MRI integrado, CT de tórax solo y PET/MRI más CT de tórax se calcularán y compararán con la prueba de McNemar. Su rendimiento diagnóstico respectivo se determinará con las áreas bajo la curva característica de funcionamiento del receptor. Para la evaluación de la respuesta al tratamiento y la predicción del pronóstico, se utilizarán análisis de regresión logística para identificar la relación entre las variables funcionales clínicas y de imagen. Las tasas de control y supervivencia se trazarán utilizando el método de Kaplan-Meier. Las diferencias en los resultados positivos y negativos se determinarán mediante la prueba de rango logarítmico. Todas las variables pronósticas identificadas por el análisis univariante se colocarán en el modelo multivariante utilizando el modelo de riesgos proporcionales de Cox. El coeficiente de correlación de rangos de Spearman se utilizará para investigar las correlaciones entre las variables. Los valores de p < 0,05 se consideran estadísticamente significativos.