PET/MRI szájgarat laphámsejtes karcinóma értékelésében (PETMROPSCC)

A tanulmány bemutatása és célja:

A fej-nyaki rák (HNC) továbbra is jelentős egészségügyi probléma Tajvanon, és az oropharyngealis laphámsejtes karcinóma (SCC) a gyakori altípus. Az utóbbi években a szervek megőrzésével kapcsolatos aggodalmak miatt az egyidejű kemoradiáció az oropharyngealis SCC fő kezelési módja. Ezért pontos tumoranatómiai és biológiai értékelések szükségesek a kezelés előtti tervezéshez, a kezelés utáni monitorozáshoz és a prognózis meghatározásához. A biopsziás endoszkópia a fő diagnosztikai eszköz az oropharyngealis SCC-ben szenvedő betegeknél. Míg a számítógépes tomográfiát (CT) és a mágneses rezonancia képalkotást (MRI) gyakran használják a HNC tumor kiterjedésének értékelésére, az MRI-t előnyösebb az oropharyngealis területen a nagy kontrasztfelbontása miatt, különösen a perineurális invázió kimutatására. A teljes test MRI ma már megvalósítható, így a HNC távoli helyének állapota egyetlen vizsgálat során értékelhető. Az FDG-pozitronemissziós tomográfia/CT (PET/CT) egy másik gyakori képalkotó módszer a HNC értékelésére.

A kutatók fej-nyaki daganatos betegekben szerzett tapasztalatai szerint az MRI és a PET/CT eltérő előnyökkel bír egymáshoz képest, és kiegészítheti egymást. A primer tumor státuszának értékelése során az MRI nagy térbeli és kontrasztfelbontása meg tudja határozni a daganat kiterjedését a környező normál szövettől a komplex fej-nyaki anatómiai régióban, míg az FDG-pozitív szövet PET-el történő körülhatárolása elősegítheti a tumor növekedésének megkülönböztetését a környező nem daganatos szövetektől. , különösen besugárzott ágyban. A regionális csomóponti állapot értékelésében az MRI jobb a PET/CT-nél a retropharyngealis vagy cysticus necroticus metasztatikus adenopátia kimutatásában, míg a PET/CT a centiméter alatti csomópontok metasztázisának kimutatásában. Az MRI és a PET együttes alkalmazása egyértelműen kimutathatja a csomóponti terjedés mintázatait.[7] Ami a távoli helyek értékelését illeti, a teljes test MRI jobban kimutatja a metasztatikus elváltozásokat olyan magas metabolikus szervekben, mint az agy, a máj vagy a lép, míg a PET/CT jobb az áttétes elváltozások kimutatásában az ívelt, lapos csontokban és másodsorban. elsődleges béldaganat, például nyelőcsőrák vagy vastagbélrák.

Jelenleg a diffúziós súlyozott MR képalkotás (DWI) és a dinamikus kontrasztanyagos perfúziós súlyozott képalkotás (DCE-PWI) klinikailag megvalósíthatóvá válik a HNC funkcionális szempontjainak felmérésére. A DWI szekvencia számszerűsített paramétere a látszólagos diffúziós együttható (ADC), amely a sejtességgel kapcsolatos. A DCE-PWI biztosítja a térfogat átviteli sebességi állandót (Ktrans), a relatív extravascularis extracelluláris teret (Ve) és a relatív vaszkuláris plazmatérfogatot (Vp), valamint a kiáramlási sebességi állandót (Kep). Ezek a funkcionális MRI technikák olyan biológiai információkat szolgáltathatnak, mint a sejtesség, az angiogenezis és a permeabilitás. Másrészt a PET megadhatja a metabolikus számszerűsített paramétereit: a standardizált felvételi értéket (SUV), amely tükrözi a glükóz metabolizmusát, a metabolikus tumor térfogatot (MTV), amely tükrözi a tumorterhelést, és a teljes lézió glikolízisét (TLG), amely integrálja a glükóz metabolizmust és a tumorterhelést. . Ezek az MRI és PET funkcionális paraméterek ígéretesnek tűnnek a kemoradiációs válasz és a HNC prognózisának előrejelzésében. Korábbi, oropharyngealis vagy hypopharyngealis SCC-s betegekkel végzett vizsgálatainkban a primer tumor Ktrans volt az egyetlen képalkotó paraméter, amely a lokális kontrollhoz társult, míg a nyaki metasztatikus csomópontok ADC és Ve értékei független prognosztikai faktorok a nyaki kontroll szempontjából. A regionális nyirokcsomók maximális SUV-ja szignifikánsan összefüggött a távoli metasztázisok előfordulásával. A TLG szignifikánsan összefüggött az általános túléléssel.

Az integrált PET/MRI a klinikai gyakorlatba bevezetett új képalkotó technológia. A PET és az MRI kombinációja egyetlen hibrid szkennerben ígéretes. A kezdeti adatok azt mutatják, hogy a PET/MRI kedvezően teljesített a HNC esetében. A PET/CT-hez hasonlóan jó diagnosztikai képességet mutatott, és a PET/CT legitim alternatívájaként szolgálhat a HNC-s betegek klinikai feldolgozásában. A PET/MRI mért metabolikus arányok kiváló egyezést mutattak a standard PET/CT-vel. A gyengítés korrekciós céljára a Dixon-szekvenciát tartalmazó PET/MRI hasonló SUV-értékeket adott a PET/CT-hez képest. Ennek ellenére a legtöbb vizsgálat korlátozott volt az esetek számában, vagy nem elemeztek konkrét tumor entitást, ami némileg gyengítette a bizonyítékok erejét -alapú gyógyszer. Ezenkívül nem számoltak be a PET/MRI prediktív értékéről a HNC kezelési kimenetelében. A PET/MRI prospektív vizsgálata specifikus tumor eredetű betegek nagy csoportjában és egységes kezelési protokollal kiegészítené ezeket az úttörő erőfeszítéseket az új integrált rendszer klinikai hasznosságának teljes igazolására.

A közelmúltban integrált PET/MRI szkennert (Biograph mMR, Siemens) telepítettek kórházunkba. Ebben a szkennerben a PET detektorok teljes mértékben integrálva vannak a 3 Tesla MR rendszerbe egyetlen portálon keresztül, lehetővé téve a PET és az MR adatok egyidejű beszerzését. A széles körű gyakorlati felhasználás előtt egyértelműen meg kell határozni klinikai hasznosságát. Ebben a kutatási projektben a kutatók 150, oropharyngealis SCC-ben szenvedő betegünket fogják megvizsgálni, akiket FDG-PET/MRI-vel kemoradiációnak vetnek alá. Ugyanezen a napon kontraszt nélküli mellkasi CT-t is végeznek. A nyomozóknak a következő céljai vannak:

1. cél: a teljes test staging/restaging MRI és PET/CT elõnyei különböznek egymáshoz képest, és ezeknek a különálló képalkotó módoknak a vizuális korrelációja valamivel magasabb diagnosztikai képességet eredményezhet. Előfordulhat azonban, hogy egyes elváltozások nem illeszthetők jól egymáshoz az eltérő vizsgálati dátum és elhelyezkedés miatt. Ezért a kutatók úgy vélik, hogy a tumor érintettségét pontosabban kell elvégezni az egyidejűleg szerzett PET/MRI képalkotással, ami a tumor pontosabb stádium-meghatározását/újrastádium-meghatározását, illetve pontosabb kezelési tervezést és jobb kezelési eredményt eredményez. Az integrált PET/MRI adatai azonban az oropharyngealis SCC-n a teljes testet érintő staging/restaging esetében még mindig nem állnak rendelkezésre. Ebben a leendő projektben a kutatók arra törekednek, hogy meghatározzák az integrált PET/MRI megvalósíthatóságát és klinikai hatását a tumor stádiumban és az oropharyngealis SCC restagingben.

2. Célkitűzés. A kezelésre adott válasz és prognózis előrejelzése A funkcionális MRI paraméterek és az FDG-PET/CT paraméterek számszerűsíthetők, és felhasználhatók a kemoradiációra adott válasz előrejelzésére HNC-ben. Mindazonáltal változó eredményeket kaptak, főként a különböző daganatok eredete, mintanagysága, módszertana és kezelési protokollja miatt. Egy másik fontos zavaró tényező, hogy az MRI-t és a PET/CT-t különböző időintervallumban végezték. Mivel az integrált PET/MRI egyidejű PET és MR funkcionális adatokat szolgáltathat, amelyek lehetővé teszik a közvetlen összehasonlítást a kiválasztott érdeklődésre számot tartó régiókban, így pontosabbnak és reprodukálhatóbbnak kell lenniük. Azonban a szimultán funkcionális PET/MRI technikák prediktív értékeiről oropharyngealis SCC-ben eddig nem számoltak be. Másrészt az intravoxel inkoherens mozgás (IVIM) technikával végzett DWI mind a molekuláris diffúziót, mind a mikrocirkulációt képes számszerűsíteni a kapillárishálózatban, ami hasznos lehet a tumor kemoradiosenzitivitásának előrejelzésében, míg a kurtózis (biexponenciális vagy nem Gauss-illesztés) modellezést alkalmazó DWI-t dokumentálták. hogy jobban illeszkedjen az in vivo vízmolekula diffúzióhoz, mint a monoexponenciális modellezéssel[32]. Ebben a kutatási projektben a kutatók funkcionális MRI-szekvenciákat adtak hozzá a PET/MRI eljárások részeként, beleértve a DCE-PWI-t, valamint a dedikált DWI-t, amelyek monoexponenciális DWI, IVIM és Kurtosis adatokat szolgáltathatnak. Célunk, hogy az integrált PET/MRI rendszerrel egyetlen képalkotó eljárás során MRI és PET funkcionális eredményeket kapjunk az oropharyngealis SCC egységesen kemoradiációval kezelt betegcsoportjában. A kutatók arra számítottak, hogy az integrált PET/MRI különböző funkcionális paramétereinek prediktív értékei jobban tisztázhatók.

3. cél a nem kontrasztos mellkasi CT szükségességének meghatározása. A PET/CT CT-részének MRI-vel való helyettesítésével kapcsolatos egyik gond az MRI azon képessége, hogy ábrázolja és megkülönbözteti a tüdőcsomókat, míg a HNC távoli metasztázisainak leggyakoribb helye a tüdő. A kutatók korábbi tanulmánya szerint az integrált PET/CT CT komponense nemcsak a specificitást, hanem az FDG-PET adatok érzékenységét is javíthatja. Ezen túlmenően, a CT segít csökkenteni a PET álpozitív leleteit a meszesedő mediastinalis csomóponti betegségekben, például az antracosisban. Másrészt azonban a kutatók korábbi tanulmányai kimutatták a tüdőmetasztázisok kimutatási arányát 3,0-T MRI-vel, fél-Fourier-felvétellel, egylövéses turbó-spin-echo (HASTE), volumetrikus interpolált légzésvisszatartási vizsgálat (VIBE) és A rövid τ inverziós helyreállítási (STIR) szekvenciák hasonlóak voltak a PET/CT szekvenciáihoz. Egy közelmúltbeli tanulmány kimutatta, hogy a radiális VIBE szabadon lélegző MRI egyidejűleg szerzett PET-adatokkal nagy érzékenységgel rendelkezik a legalább 0,5 cm átmérőjű csomók kimutatásában, de korlátozott érzékenységgel rendelkezik a kicsi vagy nem FDG-t nem szenvedő csomók kimutatásában. . Tekintettel arra, hogy a tüdő rosszindulatú elváltozásainak kimutatására vonatkozó PET/MR-re vonatkozó adatok korlátozottak, a kutatók célja, hogy prospektív módon validálják integrált PET/MRI protokoll szekvenciáink teljesítményét tüdőelváltozások esetén, összehasonlítás céljából nem kontrasztanyagos CT hozzáadásával.

Anyag és módszerek:

Ebbe a hároméves prospektív projektbe összesen 160, szövettanilag igazolt oropharyngealis SCC-vel rendelkező, kemoradiációnak alávetett beteget vonnak be. A kizárási kritériumok közé tartozik a korábbi fej vagy nyak rosszindulatú daganata, egy második rosszindulatú daganat, távoli metasztázis, az MRI ellenjavallata (veseelégtelenség, cochleáris implantátum, szívritmus-szabályozó behelyezése vagy intracranialis aneurizmális ferromágneses klipek), valamint a szérum glükóz szintje >200 mg/dl. Az előkezelés előtt minden beiratkozott beteget PET/MRI vizsgálatnak vetnek alá, és részletes klinikai vizsgálatot végeznek, beleértve a humán papillomavírus tesztet is. A résztvevők kis dózisú mellkasi CT-n is átesnek ugyanazon a napon a PET/MRI előtt. A kezelés utáni időszakban a kiindulási teljes test MRI-t 3 hónappal a kemoradiáció után készítik. Ezt követően a betegeket 6 havonta alternatív kiterjedt CT-vel és teljes test MRI-vel is követik. Ha a daganat kiújulását igazolják, vagy nagy a gyanúja, akkor PET/MRI-t is végeznek a tumor újrastádiumának meghatározására.

A hároméves tervezés A kemoradiációval kezelt oropharyngealis SCC statisztikai elemzéséhez és eredményének meghatározásához elengedhetetlen a megfelelő esetszám és a követés időtartama. A kutatók 3 éven belül tervezik ezt a vizsgálatot. Az első évben a projekt munkái az első évben: (1) megtervezik az adatbanki kategóriákat; (2) állítsa be a munkafolyamatot és optimalizálja a képalkotó protokollokat; (3) meghatározza az MRI komponens, PET komponens, integrált PET/MRI diagnosztikai képességét a tumor stádiumban; (4) meghatározza a nem kontrasztos CT bármilyen hozzáadott diagnosztikai értékét az integrált PET/MRI-ben, és (5) tanulmányozza a korai kezelési választ és a reziduális tumor mintázatait.

A második évben a kutatók folytatják az első év munkáját, és a következő munkákat foglalják magukban: (1) az oropharyngealis SCC kezelési sikertelenségének előfordulási gyakoriságának és előrejelzőinek meghatározása, valamint (2) a kezelési válasz mintázatainak és a korai kiújulás.

A harmadik évben a vizsgálók folytatják a korábbi munkát, és (1) elegendő mintát kapnak a képalkotó paraméterek és a beteg kimeneteleinek kapcsolatának statisztikai elemzéséhez, (2) átfogó képalkotást készítenek a daganat kiújulásának mintázatairól, a kezelés utáni változások/szövődmények, (3) megvizsgálja, hogy a biológiai képalkotó paraméterek milyen mértékben befolyásolhatják az eredményt és a kemosugárzásra történő betegválasztást, (4) az önmagában végzett PET/MRI és a nem kontraszt CT-vel végzett PET/MRI pontosságának, buktatóinak és költséghatékonyságának elemzése. oropharyngealis SCC-ben szenvedő betegeknél.

PET/MRI protokoll A PET/MRI adatok gyűjtése az integrált PET/MRI szkenneren történik (Biograph mMR, Siemens Healthcare, Erlangen, Németország), amely egy 3.0-T mágnessel egyidejűleg szerzi be a PET és MR adatokat. A vizsgálati protokoll kombinálja a teljes test vizsgálatát a fej és a nyak területének célzott vizsgálatával (1. táblázat). Minden beteg 6 órán keresztül koplalni fog a vizsgálat előtt. 50-70 perccel a 370 MBq FDG injekció beadása után a páciens a PET/MRI szkenner ágyra kerül. A gyors megtekintésű T1 súlyozott MR lokalizáló szekvencia a felderítő képalkotáshoz és a Dixon VIBE szekvencia a csillapítás korrekciója után a teljes test PET-vizsgálatot végezzük 5 ágypozícióban, hogy lefedje a fejtől a comb proximálisáig, 4 felvételi idővel. min ágyfekvésenként. Ezzel egyidejűleg a teljes test MR képfelvétele a megfelelő 5 ágypozícióban történik az axiális HASTE szekvenciával és a koronális STIR szekvenciával, valamint a sagittális T1 súlyozott Turbo spine echo (TSE) és STIR szekvenciával.

Ezt követően egyidejűleg regionális PET és MRI felvételeket készítenek. A regionális PET-et 10 perces felvételi idővel végzik el, míg a fej és a nyak régió dedikált MRI-jét axiális és koronális vetületekben T1 súlyozott TSE szekvenciával és T2 súlyozott TSE szekvenciával zsírtelítettséggel. Az axiális DWI-t egylövés spin-echo echo-sík technikával hajtják végre, módosított Stejskal-Tanner diffúziós gradiens pulzáló sémával. Összesen 10 b értéket használnak fel az IVIM és a kurtosis képalkotás rekonstrukciójához, amelyek a következők: 0, 20, 40, 80, 100, 200, 400, 800, 1200, 1500 mp/mm2.

A fej és a nyak területén a DCE-PWI-t egy 3D T1-súlyozott elrontott gradiens-echo szekvencia használatával lehet megszerezni. Egy térbeli telítési lapot a megszerzett régió alá helyeznek be, hogy minimalizálják a nyaki artériákból származó beáramlási hatást. A kontrasztanyag beadása előtt a kiindulási longitudinális relaxációs idő (T10) értékek kiszámításra kerülnek a különböző billenési szögekkel (4°, 8°, 15° és 25°) készített kép alapján. Ezután a dinamikus sorozatot ugyanazzal a szekvenciával, 15°-os átbillentési szöggel veszik fel, paramágneses kontrasztanyag 3 ml/s sebességű intravénás beadása után. Ezt követően dedikált regionális MRI-t készítenek T1-súlyozott TSE-szekvenciával, zsírtelítettséggel az axiális és koronális vetületekben. Végül teljes test axiális VIBE-t hajtanak végre zsírtelítéssel. A teljes felvételi idő körülbelül 42 perc, a PET/MR átlagos szobai ideje pedig körülbelül 60 perc lesz.

Nem javított, alacsony dózisú CT Spirális, alacsony dózisú CT kontrasztanyag-javítás nélkül, ugyanazon a vizsgálati napon PET/MRI előtt történik. Az adatgyűjtési paraméterek közé tartozik a 120 kVp csúcsfeszültség, az 50 mAs, a 64x0,5 mm-es kollimáció és a 3 mm-es rekonstrukciós intervallum.

Az adatok elemzése és az eredmény meghatározása Az olvasók tudatában vannak annak, hogy a betegek szájgarat SCC-ben szenvednek, és nem látják más vizsgálatok eredményeit és a PET/MR-adatokat. A PET, MRI és tüdő CT képeket először egymástól függetlenül értelmezzük. Ezután az összes képet együtt felülvizsgálják és összehasonlítják. A daganat kiterjedésének, csomóponti terjedésének és távoli metasztázisának különböző megoszlásairól szóló ellenőrzőlista rögzítésre kerül. A klinikai és képalkotó eredményeket a fej-nyaki kutatócsoport közösen vitatja meg. Ha lehetséges, rosszindulatú daganatra gyanús elváltozás esetén endoszkópos biopsziát, ultrahangos irányított finomtű-aspirációt vagy CT-vezérelt biopsziát végeznek. Ha a kérdéses lézió biopsziája nem kivitelezhető, vagy negatív eredményt ad, szoros klinikai és képalkotó nyomon követést kell végezni. Minden beteget legalább 12 hónapig nyomon követnek.

A klinikai és funkcionális képalkotó adatokat összegyűjtik és elemzik a kezelési válasz és a prognózis előrejelzése érdekében. A diffúziós MRI-hez az érdeklődésre számot tartó régiókat manuálisan helyezik el az ADC-térképen lévő léziókon, hogy a lehető legtöbb szolid tumor területet lefedjék. A különböző S(b) b-értékeknél kapott képeken mért jelintenzitások numerikusan illeszkednek a modellhez, S(b)=S0 e-b*ADC, ahol S0 és Sb a jelintenzitás különböző b értékeknél, IVIM képalkotáshoz , a jelintenzitás és a b értékek közötti összefüggés a következő egyenlettel fejezhető ki: Sb/S0 = (1-f )．exp(-bD) + f．exp[-b( D + D＊)] ahol f egy mikrovaszkuláris térfogatfrakció, amely a diffúziónak a mikrocirkulációhoz kapcsolódó hányadát jelenti, a D a tiszta diffúziós együtthatót, a D* pedig a perfúzióval kapcsolatos inkoherens mikrokeringést. A DKI esetében a jelintenzitás és a b értékek közötti összefüggés a következő egyenlettel fejezhető ki: ln[S(b)] = ln[S(0)] - b x Dapp + 1/6b2 x Dapp2 x Kapp ahol S a jel intenzitás (tetszőleges mértékegységek), b a b-érték (s/mm2), Dapp a látszólagos diffúziós együttható (10-3 mm2/s), Kapp pedig a Gauss-eloszlástól való eltérést jelző látszólagos kurtózis együttható. A kutatók monoexponenciális illesztést is végeznek Kapp=0 használatával az egyenletben, így ADCmono-t kapnak. A DCE-PWI MRI esetében a kontrasztanyag koncentrációjának időbeli változását (Ct(t)) a daganat minden voxelében meghatározzák, és a kompartmentális nyomjelző kinetikai modellt minden voxelre alkalmazzák egy artériás bemeneti funkció segítségével, Cp(t), minden egyedben mérve: Ct (t)=VpCp(t) + Ktrans ∫0t Cp (t' ) exp(Ktrans(t-t') /Ve )dt' ahol t' az idő (in perc) integrációs változóként, Cp(t') pedig a kontrasztanyag koncentrációja a vérplazmában az idő függvényében. A PET-képalkotási paraméterek esetében a célléziók SUV-ját és MTV-jét a csillapítással korrigált 18F-FDG PET-képekből mérik úgy, hogy elég nagyra húzzák a határokat ahhoz, hogy a léziókat magukban foglalják. A SUV 2,5-ös küszöbértéke az MTV körülhatárolása lesz. A TLG-t az átlagos SUV és az MTV szorzataként számítják ki.

Statisztikai analízis

A szövettani leleteket vagy a 12 hónapos utánkövetési adatokat referenciaként használva a különböző képalkotó eredményeket igaz-pozitív, igaz-negatív, hamis pozitív vagy fals-negatív kategóriába sorolják. Az MRI komponens, a PET komponens, az integrált PET/MRI, az önmagában végzett mellkasi CT, valamint a PET/MRI plusz a mellkasi CT diagnosztikai pontossága kiszámításra kerül, és összehasonlításra kerül a McNemar teszttel. Diagnosztikai teljesítményüket a vevő működési jellemzői görbe alatti területek határozzák meg. A kezelési válasz értékeléséhez és a prognózis előrejelzéséhez logisztikus regressziós elemzéseket alkalmaznak a klinikai és képalkotó funkcionális változók közötti kapcsolat azonosítására. A kontroll és a túlélési arányokat a Kaplan-Meier módszerrel ábrázoljuk. A pozitív és negatív eredmények közötti különbségeket log-rank teszttel határozzuk meg. Az egyváltozós elemzéssel azonosított összes prognosztikai változó bekerül a többváltozós modellbe a Cox arányos kockázati modell segítségével. A változók közötti összefüggések vizsgálatára a Spearman-féle rangkorrelációs együtthatót fogjuk használni. A 0,05 alatti P értékek statisztikailag szignifikánsnak minősülnek.