Multimodaalisen MRI:n soveltaminen suolistosyövän histologiseen luokitteluun ja ennustearviointiin

Suolistosyöpä (RC) on yksi yleisimmistä ruoansulatuskanavan syövistä [1], ja sitä luonnehtii merkittävä kasvainten heterogeenisuus [2]. Neoadjuvantti kemoradioterapiaa, jota seuraa kokonainen mesorektaalinen poisto, on paikallisesti edenneen suolistosyövän standardihoidoksi [3]. Vaikka paikallinen toistumisaste on vähentynyt tämän hoidon ansiosta, kaukaiset metakroniset metastasit esiintyvät silti yli 20–30 % tapauksista [4,5]. Suolistosyövän vaihtelevat biologiset ominaisuudet voivat johtaa erilaisiin hoitovasteisiin ja ennusteisiin [6]. Potilaat, joilla diagnosoidaan sama kasvain-solmukka-metastaasi (TNM) -vaiheen RC, osoittavat usein huomattavasti erilaisia kliinisiä tuloksia, vaikka he saavat samat terapeuttiset toimenpiteet [7]. Vaikka TNM-luokitusjärjestelmä on edelleen vallitseva viitekehys hoitovalintojen ohjaamiseen ja ennusteen ennustamiseen, on ratkaisevan tärkeää ottaa huomioon muut patologiset tekijät, kuten kasvainten puhkeaminen, lymfovaskulaarinen tunkeutuminen (LVI), perineuraalinen tunkeutuminen ja ekstramuraalinen venoosi tunkeutuminen [8–10]. Viimeaikainen tutkimus on korostanut, että LVI, perinteisesti priorisoidun kasvainten tunkeutumisen laajuuden sijaan, toimii merkittävänä riskitekijänä metastasille varhaisvaiheen RC:ssä [11]. Potilaat, joilla on LVI+, osoittavat huomattavasti huonomman ennusteen ja kokonaiseloonjäämisen verrattuna LVI– potilaisiin. LVI:n tunnistaminen ennen leikkausta on ratkaisevan tärkeää hoitostrategioiden tiedottamiseksi RC:ssä [12]. LVI tarjoaa tärkeää tietoa kasvaimen biologisesta käyttäytymisestä ja sen metastasoitumistodennäköisyydestä, mikä parantaa tautivaiheen tarkkuutta. Tämä tieto mahdollistaa kliinikkojen räätälöidä hoitomenetelmiä, mikä auttaa estämään liikahoidon potilaille, joilla on LVI–. Tapauksissa, joissa LVI on läsnä, voi olla välttämätöntä omaksua aggressiivisempia hoitomenetelmiä, kuten leikkauksen jälkeistä kemoterapiaa, sädehoitoa tai laajempia kirurgisia resektioita, vähentääkseen toistumisen ja metastasoitumisen mahdollisuuksia. Yhteenvetona LVI toimii ratkaisevana ennustetekijänä, tarjoten olennaisia näkemyksiä kasvaimen metastasoitumis- ja toistumispotentiaalista, mikä on merkittäviä kliinisiä vaikutuksia leikkauksen jälkeisten tulosten ennustamiseen, mukaan lukien toistuminen, metastasoituminen ja tautivapaa selviytyminen. Siksi preoperatiivinen ei-invasiivinen LVI:n arviointi, erityisesti potilailla, joilla on LVI+, voi olla ratkaisevan tärkeää kliinisen käytännön ohjaamisessa.

Perinteinen magneettikuvaus (MRI) on erityisen tehokas suurten verisuonten havainnoinnissa ja sillä on kohtalainen herkkyys ja korkea spesifisyys erottaa LVI [13]. Se voi kuitenkin ei-invasiivisesti ja tarkasti arvioida ekstramuraalista verisuonten tunkeutumista, jonka halkaisija on yli 3 mm. Sen sijaan on haastavaa arvioida verisuonten tunkeutumista, jonka halkaisija on alle 3 mm, sekä intramuraalista verisuoni- ja lymfaattista tunkeutumista, resoluution rajoitusten vuoksi [14,15]. Lisäksi patologinen biopsia on preoperatiivisen diagnoosin kultainen standardi. Tämä invasiivinen lähestymistapa ei kuitenkaan välttämättä heijasta koko kasvaimen LVI-tilaa mahdollisten näytevirheiden vuoksi [16]. Siksi LVI:n tehokas arviointi RC:ssä preoperatiivisen kuvantamisen kautta on edelleen merkittävä haaste.

Intravoxel incoherent motion (IVIM) on toiminnallinen kuvantamismenetelmä, joka voi näyttää vesimolekyylien diffuusioliikkeen ja verenvirtauksen, mikrosirkulaation perfuusion, parantaen siten RC:n diagnostista tarkkuutta [17,18]. IVIM-mallilla on potentiaali tunnistaa perfuusio-vaikutukset käyttämällä useita b-arvo näytteitä ja bieksponentiaalista käyräsovitusanalyysiä [19], mikä voi johtaa kolmeen parametriin, nimittäin todelliseen diffuusio-kertoimeen (D), pseudodiffuusio-kertoimeen (D*) ja perfuusio-osuuteen (f). Li et al [20]. havaitsivat, että LVI+ potilaiden IVIM:stä saatu D-arvo oli merkitsevästi korkeampi kuin LVI– potilailla RC:lla, mutta tähän tutkimukseen sisällytettiin vain 42 potilasta, mikä vaikeuttaa IVIM:n toteutettavuuden tarkkaa arviointia. Toisessa tutkimuksessa Kan et al [21]. paljastivat, että D-arvo oli hyödyllinen RC:hen liittyvän ennustetekijän arvioinnissa, kun taas D-arvon AUC LVI:n arvioinnissa oli vain 0,646. Tällä hetkellä tutkimukset, jotka käyttävät perinteisiä IVIM kvantitatiivisia parametreja, ovat osoittaneet suhteellisen alhaisen diagnostisen tehokkuuden LVI:n havaitsemisessa, AUC-arvot vaihdellen 0,629–0,646 [22,23].

Kasvainten heterogeenisuus on noussut merkittäväksi biomarkkeriksi kasvainten vaiheen ja ennusteen arvioinnissa [24]. Alueanalyysi, innovatiivinen kuvantamisen jälkikäsittelytekniikka, on osoittanut potentiaalinsa kasvainten sisäisen heterogeenisuuden tutkimisessa viime vuosina. Aikaisemmat tutkimukset ovat korostaneet alueanalyysin merkitystä, joka johdetaan joko yksimodaalisesta tai moniparametrisestä MRI:stä, RC:n kasvainten sisäisen heterogeenisuuden tutkimuksessa [25–27]. Kuitenkin, tietojemme mukaan, alueanalyysin soveltaminen IVIM-MRI:hen perustuen LVI-tilan ja ennusteen arvioimiseksi RC-potilailla ei ole raportoitu. Siksi tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida alueanalyysin käytön toteutettavuutta IVIM MRI:hen perustuen ennustaa LVI-tilaa ja ennustetta RC-potilailla.