PH 感受性 MRI に基づく膠芽腫の切除

我々は以前、腫瘍の大部分のコントラスト増強を取り囲む非増強（NE）T2高信号領域内の腫瘍を同定することの難しさに取り組んできた。 我々は、pH 感受性アミン化学交換飽和転移エコー プラナー イメージング (CEST-EPI) を神経膠芽腫患者に適用しました。 CEST イメージングでは、高速で交換するアミン プロトンの検出を利用して、組織の酸性度に依存するイメージング コントラストを取得できます。 バルク水プロトンはアミンプロトンと化学交換を受けます。 CEST イメージングでは、飽和パルス後のバルク水の磁化の減衰が検出されます。これはアミン プロトンの濃度によって異なります。 このコントラストは、水プロトン共鳴周波数に対する磁化移動率 (MTRasym) の非対称性として定量化できます。 腫瘍細胞は、1) 細胞代謝回転の増加に伴う高い代謝率、および 2) 嫌気性解糖に対する親和性 (ヴァールブルグ効果) を考慮すると、細胞外水素の生成レベルが上昇することが知られています。 我々は、浸潤性神経膠芽腫細胞において活発な腫瘍量と活発な複製が起こることを示しました。 したがって、CEST イメージングを利用して浸潤腫瘍細胞を視覚化しました。 19 新たに診断された神経膠芽腫および再発性膠芽腫では、CEST+ NE 領域内の MTRasym 中央値が 3ppm で高く、p=0.007。 p=0.0326] およびより多量の CEST+ NE 腫瘍 [p=0.020; p<0.001]はPFSの減少と関連していた。 CEST+ NE 領域の前向き MRI ガイド生検では、細胞密度の存在および Ki-67 陽性率との相関関係が示されました [p<0.001、 p<0.001]。 さらに、病理学的診断をゴールドスタンダードとして使用すると、MTRasym > 1.50% の閾値が感度 100%、特異度 71.4% で腫瘍細胞を同定できることが分かりました。 新たに診断されたWHO IV神経膠芽腫のみからの追加サンプルを含む未発表データでは、神経病理学的レビューをゴールドスタンダードとして使用した場合、計算された感度と特異度は100%でした。 さらに、ゴールドスタンダードとしてコピー数多型解析による単一細胞 RNA シーケンス (scRNAseq) による腫瘍細胞検出を使用した場合、CEST+ NE 領域の 17 個の生検から、同じ閾値 1.50% で感度 93% と特異度で腫瘍細胞を同定しました。 100%。 腫瘍細胞とCEST+ NE領域との間に強い相関関係があることを考慮して、我々は、新たにWHO IV神経膠芽腫と診断された5人の患者に対してCEST+ NE切除を予備的に実施した。 この予備データでは、より大きな切除による重大な術後合併症は見つかりませんでした (図 6B)。 すべての患者は標準治療補助療法（テモゾロミド＋放射線療法）を受けており、進行を経験した患者はいなかった（PFS中央値13か月）。 このデータをもとに、CEST+ NE 領域を最大限に安全に切除することで、術後の腫瘍細胞負担が最小限に抑えられ、生存率が向上するという仮説を立てています。

実験的なアプローチ。 我々は、pH感受性アミンCEST-EPIを用いた神経膠芽腫の外科的切除に関する前向きランダム化比較試験を実施する予定である。 患者は私によってUCLAロナルド・レーガン医療センターに登録されます。 UCLA 脳神経外科脳腫瘍プログラムは、大量の神経腫瘍学センターです。 当社は年間ベースで神経腫瘍の手術を 300 件以上行っており、CAST 認定の神経腫瘍学フェローシップを保有しており、脳腫瘍に関する SPORE 助成金を保有しています。 このような経緯を踏まえると、この試験に参加する患者を 3 年間で 60 名 (年間 15 名) 募集することが可能であることがわかりました。 WHO グレード IV の神経膠芽腫と一致する画像検査を有する患者を募集します。 51 私は、手術自体のインフォームド・コンセントとともに、治験参加についてのインフォームド・コンセントを直接提供します。 無作為化の前に、すべての患者は術前の医学的検査と標準的な術前薬物投与（レベチラセタム 100mg BID およびデキサメタゾン 4mg TID）を受けます。 すべての患者は、手術後 1 週間以内に術前標準解剖学的 MRI 52 を受けます (3T Siemens Prisma、Siemens Healthcare、エアランゲン、ドイツ)。 MRI シーケンスには、ガドリニウム造影剤 (Gd-DTPA、0.1 mmol/kg) の注入前後の 1 mm 3D 逆回復勾配リコールドエコー画像、およびデュアルエコー陽子密度 T2 強調ターボ スピン エコー画像が含まれます。 pH 強調アミン CEST エコー プラナー MRI27 が取得されます (視野: 256 x 256 mm2、マトリックス サイズ: 128 x 128、スライス厚 4 mm、スキャン時間: 約 5 分)。

画像データは、後処理と分析のために PACS サーバーからラボ サーバーにダウンロードされます (図 7)。 これは、アフィン運動補正 (mcflirt; FSL、FMRIB、オックスフォード、英国) とコントラスト画像を使用した解剖学的 T1 への位置合わせで構成されます。 MTRasym は、CEST シーケンスのすべてのボクセルに対して計算されます。 さらなる画像分析はすべて AFNI (機能的磁気共鳴神経画像の分析および視覚化のためのソフトウェア) 上で実行されます。 MTRasym 異常に基づいて関心領域を取得するには、まず、コントラストのある T1 からコントラストのない T1 の画像強度をボクセルごとに減算することによって CE 腫瘍を特定します。 16 強度閾値を使用して CE がセグメント化され、壊死性または嚢胞性コアを伴う腫瘍の場合、これらが埋められて CE 腫瘍の関心領域 (ROI) が取得されます。 この ROI は体積的に拡張されて NE ROI が得られます。 NE ROI は MTRasym マップに同時登録され、高い感度と特異性で腫瘍細胞の存在を予測することが示されている最小値 1.5 でフィルター処理されます。 最後に、異常な MTRasym 値についてフィルタリングされた NE ROI から CE ROI が差し引かれ、腫瘍の CEST+ NE 領域が得られます (図 7)。 手術前に、被験者はランダム化されます。 実験群にランダムに割り当てられた患者は、術中ニューロナビゲーション ソフトウェア (BrainLab Surgical Navigation System、ミュンヘン、ドイツ) を使用して、CEST+ NE セグメンテーションを術中のオブジェクトにアップロードします。 標準治療群にランダムに割り当てられた患者は、術中ニューロナビゲーション ソフトウェアにアップロードされた造影剤なしの標準的な MRI シーケンスを受けます。 手術中は、腫瘍のコントラスト強調部分の標準治療切除（標準治療群）、または標準治療切除と CEST+NE 領域の最大限の安全な外科的切除（実験群）を実行します。 最大限に安全な外科的切除には、雄弁（運動、言語）組織の完全な回避が含まれます。 標準的な術後ケアはすべての患者に対して実施されます。 補助療法には、標準治療の同時経口テモゾロミド (6 週間) および切除腔への 30 分割にわたる 60 Gy の放射線療法が含まれます。 造影剤の有無にかかわらず標準的な MRI が監視画像として使用され、RANO 基準が再発の判定に使用されます。 主要評価項目は無増悪生存期間であり、副次評価項目は全生存期間、手術合併症率、術前および術後のカルノフスキーパフォーマンススケールスコアによって測定される生活の質の違いとなります。

統計計画。 新たに診断された神経膠芽腫患者のより大規模な10年間コホートのCEST+ NE切除およびPFS中央値（6か月）に関する予備データを使用して、有意な6か月の差を検出するための95%の検出力を提供するサンプルサイズを60と計算しました。 PFSでは0.05の有意水準で。 生存に関連する臨床的特徴（年齢、術前 KPS）は、無作為化にもかかわらず偏りを評価するために、独立したサンプルの t 検定を使用して比較されます。 多変量 cox およびログ ランク テストは、生存結果を比較するために使用されます。 独立したサンプルのカイ二乗検定を使用して、手術合併症率の違いと術後のカルノフスキーパフォーマンススケールの変化を比較します。