Résections du glioblastome basées sur l'IRM sensible au pH

Nous avons déjà abordé la difficulté d'identifier une tumeur dans les régions hyperintenses T2 sans rehaussement (NE) entourant la majeure partie de la tumeur augmentant le contraste. 19 Nous avons appliqué l'imagerie écho planaire par transfert de saturation par échange chimique d'amines sensibles au pH (CEST-EPI) à des patients atteints de glioblastome. L’imagerie CEST peut utiliser la détection de protons aminés à échange rapide pour obtenir un contraste d’imagerie dépendant de l’acidité des tissus. Les protons de l'eau en vrac subissent un échange chimique avec des protons d'amine. L’imagerie CEST détecte l’atténuation de la magnétisation de l’eau en vrac suite à une impulsion de saturation, qui peut varier en fonction de la concentration de protons aminés. Ce contraste peut être quantifié comme l'asymétrie du rapport de transfert de magnétisation (MTRasym) par rapport à la fréquence de résonance des protons de l'eau. Les cellules tumorales sont connues pour produire des niveaux élevés d'hydrogène extracellulaire, étant donné 1) un taux métabolique plus élevé secondaire à un renouvellement cellulaire accru et 2) une affinité pour la glycolyse anaérobie - l'effet Warburg. Nous avons montré une charge tumorale active et une réplication active se produisant dans les cellules infiltrantes de glioblastome. et a ainsi exploité l’imagerie CEST pour visualiser les cellules tumorales infiltrantes. 19 Dans les glioblastomes nouvellement diagnostiqués et récurrents, MTRasym médian plus élevé à 3 ppm dans les régions CEST+ NE p = 0,007 ; p=0,0326] et des volumes plus élevés de tumeurs CEST+ NE [p=0,020 ; p <0,001] étaient associés à une diminution de la SSP. Des biopsies prospectives guidées par IRM des régions CEST+ NE ont montré une corrélation avec la présence de densité cellulaire et la positivité % Ki-67 [p<0,001, p<0,001]. De plus, en utilisant le diagnostic pathologique comme référence, nous avons constaté qu'un seuil de MTRasym > 1,50 % permet d'identifier les cellules tumorales avec une sensibilité de 100 % et une spécificité de 71,4 %. Dans les données non publiées contenant des échantillons supplémentaires uniquement provenant de glioblastomes IV de l'OMS nouvellement diagnostiqués, la sensibilité et la spécificité calculées étaient de 100 % en utilisant l'examen neuropathologique comme référence. De plus, lors de l'utilisation du séquençage d'ARN unicellulaire (scRNAseq) pour la détection des cellules tumorales via l'analyse de la variation du nombre de copies comme référence, à partir de 17 biopsies dans les régions CEST+ NE, le même seuil de 1,50 % a identifié les cellules tumorales avec une sensibilité de 93 % et une spécificité. de 100%. Compte tenu de la forte corrélation entre les cellules tumorales et les régions CEST + NE, nous avons effectué des résections préliminaires CEST + NE sur 5 patients atteints d'un glioblastome OMS IV nouvellement diagnostiqué. Dans ces données préliminaires, nous n’avons trouvé aucune complication postopératoire significative avec les résections plus importantes (Figure 6B). Tous les patients ont reçu un traitement adjuvant standard (témozolomide + radiothérapie) et aucun des patients n'a connu de progression (SSP médiane de 13 mois). Avec ces données, nous émettons l'hypothèse que la résection sûre maximale des régions CEST+ NE minimisera la charge de cellules tumorales post-chirurgicales et permettra une survie accrue.

Approche expérimentale. Nous réaliserons un essai contrôlé randomisé prospectif de résection chirurgicale du glioblastome avec l'amine sensible au pH CEST-EPI. Les patients seront inscrits par moi au centre médical UCLA Ronald Reagan. Le programme de neurochirurgie des tumeurs cérébrales du département de neurochirurgie de l'UCLA est un centre de neuro-oncologie à haut volume. Nous effectuons plus de 300 interventions chirurgicales pour les gliomes chaque année, nous disposons d'une bourse de recherche en neuro-oncologie accréditée par CAST et nous détenons une subvention SPORE pour les tumeurs cérébrales. Compte tenu de cet historique, nous trouvons réalisable de recruter 60 patients sur 3 ans (15 par an) pour participer à cet essai. Nous recruterons des patients avec une imagerie compatible avec un glioblastome de grade IV de l'OMS. 51 Je donnerai directement mon consentement éclairé pour participer à l'essai ainsi qu'un consentement éclairé pour l'intervention chirurgicale elle-même. Avant la randomisation, tous les patients subiront une autorisation médicale préopératoire et une administration préopératoire standard de médicaments (lévétiracétam 100 mg deux fois par jour et dexaméthasone 4 mg trois fois par jour). Tous les patients subiront une IRM anatomique standard préopératoire 52 dans la semaine suivant la chirurgie (3T Siemens Prisma, Siemens Healthcare, Erlangen, Allemagne). Les séquences d'IRM comprendront : des images d'écho rappelées par gradient d'inversion-récupération 3D de 1 mm avant et après l'injection de contraste de gadolinium (Gd-DTPA, 0,1 mmol/kg) et des images d'écho de spin turbo pondérées en T2 à double écho de densité de protons. Une IRM planaire écho CEST à l'amine pondérée en pH27 sera obtenue (champ de vision : 256 x 256 mm2, taille de la matrice : 128 x 128, épaisseur de tranche 4 mm, temps de scan : environ 5 minutes).

Les données d'imagerie seront téléchargées du serveur PACS sur les serveurs de laboratoire pour le post-traitement et l'analyse (Figure 7). Cela consistera en une correction de mouvement affine (mcflirt ; FSL, FMRIB, Oxford, Royaume-Uni) et un enregistrement en T1 anatomique avec des images contrastées. MTRasym sera calculé pour tous les voxels des séquences CEST. Toutes les analyses d'images ultérieures seront effectuées sur AFNI (Logiciel d'analyse et de visualisation des neuroimages par résonance magnétique fonctionnelle). 53 Pour obtenir des régions d'intérêt basées sur l'anomalie MTRasym, nous identifierons d'abord la tumeur CE par une soustraction voxel par voxel de l'intensité de l'image de T1 sans contraste de T1 avec contraste. 16 En utilisant un seuil d'intensité, le CE sera segmenté et pour les tumeurs à noyau nécrotique ou kystique, celles-ci seront remplies pour obtenir des régions tumorales d'intérêt (ROI) CE. Ce retour sur investissement sera étendu volumétriquement pour obtenir un retour sur investissement NE. Le NE ROI sera co-enregistré sur les cartes MTRasym et filtré par une valeur minimale de 1,5 qui s'est avérée prédire la présence de cellules tumorales avec une sensibilité et une spécificité élevées. 19 Enfin, le retour sur investissement CE sera soustrait du retour sur investissement NE filtré pour les valeurs MTRasym anormales afin d'obtenir une région tumorale CEST + NE (Figure 7). Avant la chirurgie, les sujets seront randomisés. Les patients randomisés dans le bras expérimental recevront des segmentations CEST+ NE téléchargées sur des objets peropératoires à l'aide de notre logiciel de neuronavigation peropératoire (BrainLab Surgical Navigation System, Munich, Allemagne). Les patients randomisés dans le bras de soins standard auront une IRM standard sans séquences de contraste téléchargées sur le logiciel de neuronavigation peropératoire. Pendant la chirurgie, j'effectuerai une résection de soins standard de la partie de la tumeur améliorant le contraste (bras de soins standard) ou une résection de soins standard plus une résection chirurgicale sûre maximale des régions CEST + NE (bras expérimental). La résection chirurgicale la plus sûre comprend l’évitement complet des tissus éloquents (moteurs, langage). Des soins postopératoires standard seront effectués chez tous les patients. Le traitement adjuvant comprendra le témozolomide oral synchrone standard (6 semaines) et radiothérapie 60 Gy sur 30 fractions dans la cavité de résection. L'IRM standard avec et sans contraste sera utilisée comme imagerie de surveillance et les critères RANO seront utilisés pour déterminer la récidive. Le critère d'évaluation principal sera la survie sans progression et les critères d'évaluation secondaires seront la survie globale, le taux de complications chirurgicales et les différences de qualité de vie mesurées par les scores de l'échelle de performance Karnofsky pré- et postopératoire.

Plan statistique. En utilisant nos données préliminaires sur les résections CEST+ NE et la SSP médiane (6 mois) pour notre plus grande cohorte de 10 ans de patients atteints de glioblastome nouvellement diagnostiqué, nous avons calculé une taille d'échantillon de 60 pour fournir une puissance de 95 % pour détecter une différence significative sur 6 mois. dans la SSP à un niveau de signification de 0,05. Les caractéristiques cliniques associées à la survie (âge, KPS préopératoire) seront comparées à l'aide de tests t sur échantillons indépendants pour évaluer les biais malgré la randomisation. Des tests multivariés de Cox et de Log Rank seront utilisés pour comparer les résultats de survie. Des tests de chi carré sur échantillons indépendants seront utilisés pour comparer les différences de taux de complications chirurgicales et de changements postopératoires sur l'échelle de performance de Karnofsky.