Lo studio FreMRI: risonanza magnetica avanzata su pazienti con emicrania trattati con Fremanezumab (FreMRI)

Fremanezumab è un anticorpo monoclonale mirato al peptide C-reattivo della calcitonina (CGRP) che si è dimostrato efficace nel trattamento dell'emicrania episodica e cronica. A causa del peso molecolare del farmaco, non dovrebbe attraversare la barriera emato-encefalica, agendo a livello periferico.

I pazienti con emicrania hanno mostrato cambiamenti nella sostanza grigia e bianca che possono essere valutati mediante risonanza magnetica (MRI).

Nel presente studio, miriamo a valutare la presenza di cambiamenti alla risonanza magnetica nei pazienti trattati con Fremanezumab, 12 settimane dopo l'inizio del trattamento, rispetto al basale.

Numero di soggetti: 87 pazienti. Durata dello studio per soggetto La durata dello studio per paziente sarà di 8 mesi.

Procedure di studio:

Nella prima visita, la visita di screening, i pazienti riceveranno una spiegazione dettagliata dello studio e firmeranno il modulo di consenso informato. Verranno esaminati i criteri di inclusione-esclusione e verrà effettuata la valutazione dei segni vitali, l'esame generale e neurologico. I pazienti riceveranno un diario del mal di testa e saranno formati al suo utilizzo.

La prima scansione MRI verrà acquisita entro 0-14 giorni, prima dell'iniezione di Fremanezumab.

I pazienti effettueranno quattro visite ospedaliere aggiuntive mensili. Durante ogni visita verrà interrogato il verificarsi di qualsiasi evento avverso; verrà analizzata la situazione clinica e verrà somministrato Fremanezumab. Le visite verranno effettuate alle settimane 0, 4 e 8. L'ultima visita verrà eseguita dopo 12 settimane, senza iniezione di Fremanezumab.

La seconda risonanza magnetica verrà acquisita a 12 ± 1 settimane dopo la prima iniezione di Fremanezumab.

Intervento:

Acquisizione MRI Le immagini verranno acquisite durante i periodi interictali, definiti come almeno 24 ore dall'ultimo attacco di emicrania. I dati MRI funzionali 3D pesati in T1, in diffusione e in stato di riposo ad alta risoluzione verranno acquisiti utilizzando un'unità MRI Philips Achieva 3T (Philips Healthcare, Best, Paesi Bassi) con una bobina per la testa a 32 canali nella struttura MRI presso il Universidad de Valladolid (Valladolid, Spagna).

Per le immagini anatomiche pesate in T1 verranno utilizzati i seguenti parametri di acquisizione: sequenza Turbo Field Echo (TFE), tempo di ripetizione (TR) = 8,1 ms, tempo di eco (TE) = 3,7 ms, angolo di ribaltamento = 8º, 256 x 256 dimensione della matrice, 1 x 1 x 1 mm3 di risoluzione spaziale e 170 fette sagittali che coprono l'intero cervello.

Le immagini pesate in diffusione (DWI) saranno ottenute utilizzando i seguenti parametri: TR = 9000 ms, TE = 86 ms, angolo di ribaltamento = 90º, 61 direzioni del gradiente, due volumi della linea di base con direzione di codifica di fase opposta, valore b = 1000 s/ mm2, dimensione della matrice 128 x 128, risoluzione spaziale 2 x 2 x 2 mm3 e 66 sezioni assiali che coprono l'intero cervello.

La MRI funzionale a riposo (rs-fMRI) sarà acquisita con i seguenti parametri: TR = 3000 ms, TE = 30 ms, angolo di ribaltamento = 80º, dimensione della matrice 80 x 80, 3 x 3 x 4 mm3 di risoluzione spaziale, 35 sezioni assiali che coprono l'intero cervello e 197 volumi. Durante questa acquisizione il paziente chiuderà gli occhi ma rimarrà sveglio.

Tutte le scansioni verranno acquisite durante la stessa sessione, iniziando con la scansione pesata in T1, seguita dalla scansione pesata in diffusione e terminando con la scansione rs-fMRI. Il tempo totale di acquisizione per un singolo soggetto è di circa 28 minuti, suddiviso nei seguenti periodi di tempo: sei minuti per la scansione pesata in T1, 12 minuti per la scansione pesata in diffusione e 10 minuti per la scansione rs-fMRI. Se consideriamo la preparazione del paziente, l'ottenimento dei documenti e il modulo di consenso informato, l'intero processo richiederà circa 50-70 minuti.

Elaborazione delle immagini Parametri morfometrici pesati in T1 Le immagini MRI verranno elaborate al fine di ottenere la curvatura corticale, lo spessore corticale, il volume della materia grigia e l'area superficiale delle diverse regioni della sostanza grigia.

Il volume della materia grigia sarà ottenuto per tutte le 84 regioni della materia grigia dall'atlante Desikan-Killiany (Reuter et al., 2012). Inoltre, verranno calcolati la curvatura corticale, lo spessore corticale e l'area per le 68 regioni dell'Atlante che sono regioni corticali.

Elaborazione DWI Il DWI verrà elaborato per effettuare due tipi di analisi: Statistica spaziale basata sui tratti (TBSS) e connettomica strutturale.

Prima dell'inizio di entrambe le pipeline di elaborazione, verranno implementate diverse procedure di preelaborazione sui dati DWI. Le immagini pesate in diffusione verranno denoizzate, utilizzando lo strumento "dwidenoise" di MRtrix (www.mrtrix.org), correnti parassite, movimento e disomogeneità del campo B0 corrette, utilizzando lo strumento "dwipreproc" di MRtrix, e correzione della disomogeneità del campo B1, utilizzando lo strumento "dwibiascorrect" con l'opzione "-fast" di MRtrix.

Verranno ottenuti quattro descrittori di diffusione dal Diffusion Tensor Imaging: anisotropia frazionaria (FA), diffusività media (MD), diffusività radiale (RD) e diffusività assiale (AD). Utilizzeremo anche misure non basate sul tensore di diffusione, come la probabilità di ritorno all'origine (RTOP), che riflette la cellularità e le restrizioni meglio di MD.

Una volta preelaborati i dati DWI, verrà generata una maschera cerebrale completa per ciascuna immagine utilizzando lo strumento "dwi2mask" di MRtrix e, successivamente, i tensori di diffusione su ciascun voxel verranno stimati utilizzando lo strumento "dtifit" di FSL, ottenendo anche FA, MD e mappe d.C. RD verrà calcolato manualmente ottenendo la media del secondo e del terzo autovalore, anch'essi precedentemente calcolati con "dtifit". L'RTOP sarà stimato utilizzando il metodo denominato “Apparent Measures Using Reduced Acquisitions” (AMURA).

Connettomica strutturale L'analisi della connettività strutturale utilizzerà i risultati della segmentazione provenienti dalla pipeline di elaborazione pesata in T1.

Verrà implementata la Trattografia Anatomicamente Vincolata (ACT). In precedenza, immagini segmentate di cinque tipi di tessuto (5TT) per ciascun soggetto verranno ottenute dalle immagini pesate in T1 utilizzando lo strumento "5ttgen" di MRtrix per avere immagini adatte per ACT. L'immagine 5TT e la parcellizzazione automatizzata di FreeSurfer verranno registrate anticipatamente nell'immagine FA utilizzando lo strumento FLIRT di FSL.

Infine, le matrici di connettività strutturale saranno calcolate dall'output della trattografia filtrata e dai volumi di segmentazione corticale registrati. Le matrici di connettività 84 × 84, corrispondenti alle 84 regioni corticali e subcorticali dell'atlante Desikan-Killiany, saranno ottenute utilizzando la FA media e il numero di linee di flusso in ciascuna connessione come metrica del connettoma. Le matrici di connettività costruite in questo modo sono simmetriche, quindi solo la metà di ciascuna matrice verrà utilizzata per ulteriori analisi.

A causa del metodo di trattografia utilizzato, è possibile che le linee di flusso inizino e finiscano in punti diversi appartenenti alla stessa regione della materia grigia dell'atlante Desikan-Killiany. Per questo motivo nell'analisi verranno incluse anche queste connessioni (“autoconnessioni”).

Elaborazione fMRI La pipeline di elaborazione fMRI sarà completamente implementata nel software CONN. Innanzitutto verranno implementate alcune fasi di pre-elaborazione. I volumi fMRI verranno riallineati e non deformati per stimare e correggere il movimento del soggetto. Per identificare i valori anomali, verrà implementato l'algoritmo di rilevamento dei valori anomali basato su ARtifact Detection Tools (ART). Quindi, i volumi fMRI verranno direttamente coregistrati nei corrispondenti volumi strutturali (immagini pesate in T1) utilizzando una trasformazione di corpo rigido. Le immagini pesate in T1 verranno segmentate per rilevare diversi tipi di tessuto, ovvero materia grigia, sostanza bianca e liquido cerebrospinale (CSF).

Infine, la matrice di connettività funzionale per ciascun caso sarà calcolata considerando le connessioni da regione a regione dell'intero cervello, utilizzando le 84 regioni corticali e subcorticali dell'atlante Desikan-Killiany in ciascun soggetto come regioni di interesse. Le matrici conterranno i valori Z della trasformazione r-z di Fisher.

Variabili di sicurezza La sicurezza e gli effetti collaterali saranno valutati in base agli eventi avversi segnalati, sia spontaneamente dai pazienti che analizzati sistematicamente durante le visite di studio. Prima dell'arruolamento verranno eseguiti i segni vitali (pressione sanguigna, polso, temperatura e frequenza respiratoria), l'esame fisico e l'elettrocardiografia a 12 derivazioni. La presenza di qualsiasi evento avverso o reazione locale al sito di iniezione sarà affrontata sistematicamente. La Columbia-Suicide Severity Rating Scale valuterà l'ideazione e il comportamento suicidario al basale.

Analisi statistica Verranno valutati l'evoluzione dei parametri nel tempo e la relazione con la variazione dei giorni mensili di emicrania per ciascuno dei parametri, ovvero parametri morfometrici (sostanza grigia), descrittori di diffusione (sostanza bianca), connettività strutturale e connettività funzionale allo stato di riposo, evoluzione longitudinale .

Al fine di analizzare le matrici strutturali di connettività, in primo luogo, verrà calcolato il numero medio di linee di flusso in ciascuna connessione (cella della matrice di connettività) per ciascun gruppo. Successivamente, le connessioni con meno di 500 linee di flusso (media del gruppo) verranno scartate al fine di escludere connessioni deboli, per le quali i risultati potrebbero essere inaffidabili, da ulteriori analisi.

Nel caso di matrici di connettività funzionale in stato di riposo, verrà selezionato un rifiuto simile delle connessioni non importanti, saranno escluse le connessioni con valore Z assoluto inferiore a 0,1, ovvero un valore di correlazione di Pearson di r = 0,1 seguendo la r- di Fisher trasformazione da z.

Nei due casi precedenti, se le soglie sono troppo alte o troppo basse, cioè quasi tutte le connessioni vengono rifiutate, o quasi nessuna connessione viene rifiutata, le soglie verranno modificate.

Verrà implementato un modello per ciascuna delle quattro tipologie di analisi descritte nel documento. In ciascuno dei modelli verranno considerati l'effetto significativo delle covariate e la capacità predittiva del modello che utilizza il numero più basso di covariate. Per confrontare i diversi modelli verrà utilizzato il Criterio Informativo di Akaike (AIC) (67). Nel caso di valori AIC molto simili verrà scelto il modello con un numero minore di regressori.

Per ciascuno dei quattro tipi di analisi, il modello predittivo verrà calcolato per un singolo regressore. I regressori con p-value uguale o superiore a 0,05 nel modello predittivo singolare non saranno ulteriormente considerati inclusi nel modello finale; mentre i restanti regressori verranno considerati per il modello finale del corrispondente tipo di analisi.

Relazione tra evoluzione dei parametri MRI e risposta clinica Verrà preparato un modello lineare a effetti misti utilizzando la stessa strategia impiegata per l'analisi della variazione dei giorni mensili di emicrania e dei parametri MRI. Per valutare la risposta clinica al trattamento, verrà utilizzata una variabile dicotomica che mostra una risposta positiva o negativa al trattamento, invece della variazione dei giorni mensili di emicrania.

La risposta positiva al trattamento è considerata una riduzione del 50% del numero di giorni mensili di emicrania.

Analisi delle variabili esplorative Verrà utilizzato il modello finale utilizzato nell'analisi della relazione tra i diversi parametri MRI e la variazione dei giorni mensili di emicrania. La variabile che rappresenta la variazione dei giorni mensili di emicrania sarà sostituita dalla variazione dei giorni mensili di mal di testa intenso, in giorni mensili di trattamento farmacologico acuto.

Nel caso della risposta al trattamento, verrà utilizzato lo stesso modello finale dell'analisi della risposta clinica considerata come una riduzione del 50% del numero di giorni mensili di emicrania. La risposta al trattamento, in questo caso, sarà rappresentata dalla riduzione del 75%, 100% e 30% dei giorni mensili di emicrania.

Analisi degli eventi avversi Gli eventi avversi categorici verranno confrontati utilizzando il test esatto di Fisher. Un valore p <0,05 sarà considerato statisticamente significativo.