Ontwikkeling en validatie van geavanceerde MRI-methoden voor klinische toepassingen

De doelstellingen van deze studie zijn het (1) ontwikkelen en optimaliseren van acquisitiemethoden voor op MRI gebaseerde biomarkers die indicatief zijn voor de pathofysiologie van hersentumoren. Deze methoden omvatten, maar zijn niet beperkt tot, DWI, CEST en Dynamic Susceptibility Contrast (DSC) en Dynamic Contrast Enhanced (DCE) MRI; en (2) DSC-MRI-nauwkeurigheid valideren door vergelijking met een intravasculaire referentiestandaard. Ontwikkelingsstudies: tijdens de ontwikkeling van nieuwe op beeldvorming gebaseerde biomarkers is het van cruciaal belang om de acquisitieparameters te optimaliseren, de prestaties en het contrast in de betreffende pathologie systematisch te karakteriseren, te valideren met histopathologie en de test-hertest herhaalbaarheid vast te stellen. Het eerste doel van deze studie is dus het ontwikkelen van geavanceerde Diffusion Weighted Imaging (DWI), CEST en DSC/DCE-MRI methoden voor toepassing op hersentumoren. Doelstelling 1 is een single-center studie van maximaal 60 proefpersonen die wordt uitgevoerd om beeldsignaturen die indicatief zijn voor veranderde functionele tumortoestanden te verkennen en te optimaliseren. Met deze geavanceerde beeldvormingsmethoden kunnen de onderzoekers neuropathologische tumorcorrelaten onderzoeken, waaronder cellulaire kenmerken, moleculaire en metabolische veranderingen en vasculaire kenmerken. Vergeleken met bestaande conventionele anatomische beeldvorming, veronderstellen de onderzoekers dat deze experimentele methoden beter in staat zullen zijn om hersentumoren te karakteriseren en het potentieel hebben om te dienen als nieuwe biomarkers van diagnostisch en therapeutisch belang. De onderzoekersbenadering brengt biofysische en fysiologische informatie samen die uit MRI wordt verkregen en correleert dit met klinische diagnoses en resultaten. Validatie van DSC-MRI: ondanks de potentiële impact van DSC-MRI op de klinische zorg, verliep de integratie op grote schaal traag, grotendeels door een gebrek aan consensus over de methodologie en hoe potentiële CBV-onnauwkeurigheden kunnen worden voorkomen. Hoewel DSC-MRI berust op de veronderstelling dat contrastmiddelen op basis van gadolinium binnen het vasculaire lumen blijven, wordt deze aandoening in vivo vaak geschonden. Als er niet voor wordt gecorrigeerd, leiden lekkage-effecten van contrastmiddel tot CBV-onnauwkeurigheid, verkeerde diagnose en mogelijk verkeerde behandeling. Hoewel er tal van strategieën voor lekkagecorrectie bestaan ​​waarvan is aangetoond dat ze de klinische bruikbaarheid van DSC-MRI duidelijk verbeteren (bijvoorbeeld het voorspellen van therapeutische respons), heeft een belangrijke beperking de standaardisatie en wijdverbreide acceptatie van de DSC-MRI-methodologie verhinderd: tot op heden is er geen studie heeft de nauwkeurigheid van voor lekkage gecorrigeerde CBV-maatregelen bij patiënten gevalideerd. Dus hoewel voor lekkage gecorrigeerde CBV-waarden bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om tumorrecidief te onderscheiden van post-behandelingseffecten, is het niet bekend of dit klinische voordeel een gevolg is van de complexe combinatie van pulssequentieparameters, kinetiek, doseringsschema, relaxiviteit en lekkagecorrectiestrategie of als de berekende CBV daadwerkelijk de onderliggende vasculaire dichtheid weergeeft. Dit onderscheid is van cruciaal belang omdat het implicaties heeft voor DSC-MRI-standaardisatie, het vaststellen van CBV-drempels voor gebruik in de kliniek, vergelijkingen op meerdere locaties en klinische onderzoeken. De onderzoekers zijn van mening dat deze beperking de meest kritische en klinisch relevante uitdaging vormt op het gebied van hersentumor DSC-MRI die dringend moet worden aangepakt. Doelstelling 2 is een studie in één centrum van maximaal 160 proefpersonen die wordt uitgevoerd om de nauwkeurigheid van DSC-MRI-metingen van CBV te valideren. Om de DSC-MRI-metingen afgeleid van gadolinium-gebaseerde (Gd) contrastmiddelen met klein molecuulgewicht te valideren, zullen de onderzoekers rCBV-kaarten vergelijken met die afgeleid van het intravasculaire contrastmiddel, Ferumoxytol. Ferumoxytol is bij mensen geëvalueerd als een potentieel DSC-MRI-contrastmiddel, maar niet met het oog op het valideren van lekkagecorrectietechnieken. Aangezien op ferumoxytol gebaseerde DSC-MRI niet wordt beïnvloed door lekkage-effecten, maakt het de beoordeling van de meest betrouwbare perfusiestatistieken mogelijk die van DSC-MRI kunnen worden verwacht en is het als zodanig de meest betrouwbare referentiestandaard om de CBV-nauwkeurigheid te evalueren. Merk op dat hoewel ferumoxytol klinische proeven ondergaat als een potentieel DSC-MRI-contrastmiddel, het onwaarschijnlijk is dat het Gd-gebaseerde contrastmiddelen zal vervangen omdat het niet de signaalverbetering kan bieden die wordt verwacht op conventionele post-contrast T1-gewogen beelden en daarom ongeschikt is voor gebruik met standaard antwoordcriteria.