Nut van geïntegreerde PET/MRI bij evaluatie van orofaryngeaal plaveiselcelcarcinoom

In dit driejarige prospectieve project zullen in totaal 160 patiënten met histologisch bewezen orofaryngeaal SCC die chemoradiatie ondergaan, worden ingeschreven. Uitsluitingscriteria zijn onder meer een eerdere kwaadaardige tumor in het hoofd of de nek, een tweede kwaadaardige tumor, metastase op afstand, contra-indicaties voor MRI (nierinsufficiëntie, cochleair implantaat, pacemaker of intracraniale aneurysmale ferromagnetische clips) en serumglucosespiegel >200 mg/dl. Elke ingeschreven patiënt zal een gedetailleerd klinisch onderzoek ondergaan, inclusief een humaan papillomavirustest. De deelnemers ondergaan een low-dose thorax-CT op dezelfde dag vóór PET/MRI. In de periode na de behandeling wordt 3 maanden na chemoradiatie een basislijn MRI van het hele lichaam verkregen. Daarna worden de deelnemers om de 6 maanden ook opgevolgd met een alternatieve CT-scan met uitgebreid veld en een MRI van het hele lichaam. Als tumorrecidief wordt bevestigd of sterk wordt vermoed, zal PET / MRI ook worden uitgevoerd voor herstadiëring van de tumor.

De driejaarsplanning Een adequaat aantal gevallen en follow-upduur zijn essentieel voor statistische analyse en uitkomstbepaling van orofaryngeaal SCC behandeld met chemoradiatie. De onderzoekers zijn van plan om deze studie in 3 jaar af te ronden.

In het eerste jaar zullen de werkzaamheden van dit project in het eerste jaar de databankcategorieën ontwerpen, de workflow opzetten en de beeldvormingsprotocollen optimaliseren, het diagnostische vermogen bepalen van MRI-component, PET-component, geïntegreerde PET/MRI in tumorstadiëring , eventuele toegevoegde diagnostische waarde van non-contrast-thorax-CT in geïntegreerde PET/MRI bepalen, en de vroege behandelingsrespons en de patronen van residuele tumor bestuderen.

In het tweede jaar zullen de onderzoekers doorgaan met het werk van het eerste jaar, en verder de volgende werken opnemen om de incidentie en voorspellers van behandelingsfalen van orofaryngeale SCC te bepalen, en om de patronen van behandelingsrespons en vroege recidief te bestuderen. In het derde jaar zullen de onderzoekers eerder werk blijven doen en zullen ze ook voldoende steekproefomvang krijgen om statistische analyses uit te voeren van de relatie tussen de beeldvormingsparameters en patiëntuitkomsten, uitgebreide beeldvorming te verkrijgen over patronen van tumorrecidief en veranderingen/complicaties na de behandeling, onderzoeken in hoeverre biologische beeldvormingsparameters de uitkomst en patiëntselectie voor chemoradiatie kunnen beïnvloeden, en analyse van de nauwkeurigheid, valkuilen en kosteneffectiviteit van PET/MRI alleen en PET/MRI met niet-contrast-thorax-CT bij de evaluatie van patiënten met orofaryngeaal SCC.

PET/MRI-gegevens worden verkregen op de geïntegreerde PET/MRI-scanner, die gelijktijdig PET- en MR-gegevens verwerft met een 3.0-T-magneet. Het onderzoeksprotocol combineert een scan van het hele lichaam met een specifiek onderzoek van het hoofd-halsgebied. Alle deelnemers vasten 6 uur voor de scan. 50-70 minuten na injectie van 370 MBq FDG wordt de patiënt op het PET/MRI-scannerbed geplaatst. Na fast-view T1-gewogen MR-lokalisatiesequentie voor verkenningsbeeldvorming en Dixon VIBE-sequentie voor verzwakkingscorrectie, wordt een PET-scan van het hele lichaam uitgevoerd in 5 bedposities om van het hoofd tot de proximale dij te bedekken, met een acquisitietijd van 4 min. per bedpositie. Tegelijkertijd zal MR-beeldacquisitie van het hele lichaam worden uitgevoerd voor de overeenkomstige 5 bedposities met de axiale HASTE-reeks en coronale STIR-reeks, evenals de sagittale T1-gewogen Turbo Spine Echo (TSE) en STIR-reeks.

Daarna worden gelijktijdig regionale PET- en MRI-beelden gemaakt. Regionale PET zal worden uitgevoerd met een acquisitietijd van 10 minuten, terwijl een speciale MRI van het hoofd-halsgebied zal worden verkregen in de axiale en coronale projecties met T1-gewogen TSE-sequentie en T2-gewogen TSE-sequentie met vetverzadiging. Axiale DWI zal worden uitgevoerd met behulp van een single shot spin-echo echo-planaire techniek met gemodificeerd Stejskal-Tanner diffusiegradiënt pulserend schema. Er zullen in totaal 10 b-waarden worden gebruikt voor de reconstructie van IVIM- en kurtosis-beeldvorming, namelijk: 0, 20, 40, 80, 100, 200, 400, 800, 1200, 1500 sec/mm2. DCE-PWI in het hoofd-halsgebied zal worden verkregen door gebruik te maken van een 3D T1-gewogen verwende gradiënt-echosequentie. Een plaat met ruimtelijke verzadiging zal onder het verkregen gebied worden geïmplanteerd om het instroomeffect van de halsslagaders te minimaliseren. Voorafgaand aan de toediening van het contrastmiddel zullen basislijnwaarden voor de longitudinale relaxatietijd worden berekend op basis van beelden die zijn verkregen met verschillende draaihoeken. Vervolgens wordt de dynamische reeks verkregen met dezelfde volgorde met een draaihoek van 15°, na intraveneuze toediening van een paramagnetisch contrastmiddel met een snelheid van 3 ml/s. Daarna zal een speciale regionale MRI worden verkregen met T1-gewogen TSE-sequentie met vetverzadiging in de axiale en coronale projecties. Ten slotte wordt axiale VIBE voor het hele lichaam met vetverzadiging uitgevoerd. De totale acquisitietijd is ongeveer 42 minuten en de gemiddelde tijd in de kamer voor PET/MR zal ongeveer 60 minuten zijn.

Niet-verbeterde low-dose thorax-CT Spiraal low-dosis thorax-CT zonder contrastmiddelversterking zal vóór PET/MRI op dezelfde onderzoeksdag worden uitgevoerd. Acquisitieparameters omvatten piekspanning van 120 kVp, mAs van 50, collimatie van 64x0,5 mm en reconstructie-interval van 3 mm.

Gegevensanalyse Lezers zijn zich ervan bewust dat patiënten orofaryngeaal SCC hebben en zullen blind zijn voor de resultaten van andere onderzoeken en voor PET/MR-gegevens. De PET-, MRI- en thorax-CT-beelden worden eerst onafhankelijk geïnterpreteerd. Alle beelden worden dan samen bekeken en vergeleken. Een checklist van verschillende distributies van tumoruitbreiding, nodale verspreiding en metastase op afstand zal worden vastgelegd. De klinische en beeldvormingsbevindingen zullen gezamenlijk worden besproken door het hoofd-halsonderzoeksteam. Endoscopische biopsie, ultrasonografisch geleide fijne naaldaspiratie of CT-geleide biopsie zullen, indien mogelijk, worden uitgevoerd in elke laesie die verdacht wordt van maligniteit. Als biopsie van de betreffende laesie niet haalbaar is, of een negatief resultaat oplevert, zal een nauwgezette klinische en beeldvormende follow-up worden nagestreefd. Alle deelnemers worden gedurende minimaal 12 maanden gevolgd. De klinische en functionele beeldvormingsgegevens zullen worden verzameld en geanalyseerd om de respons op de behandeling en de prognose te voorspellen. Voor de diffusie-MRI worden de interessegebieden handmatig op de laesies op de ADC-kaart geplaatst om zoveel mogelijk van het solide tumorgebied te omvatten. De signaalintensiteiten gemeten op de beelden verkregen bij verschillende b-waarden S(b) zullen numeriek worden aangepast aan het model, S(b)=S0 e-b*ADC, waarbij S0 en Sb signaalintensiteiten zijn bij verschillende b-waarden, voor IVIM-beeldvorming , kan de relatie tussen signaalintensiteiten en b-waarden worden uitgedrukt door de vergelijking: Sb/S0 = (1-f )．exp(-bD) + f．exp[-b( D + D＊)] waarbij f een microvasculaire volumefractie die de fractie van de diffusie vertegenwoordigt die is gekoppeld aan microcirculatie, D staat voor pure diffusiecoëfficiënt en D* is perfusiegerelateerde onsamenhangende microcirculatie. Voor de DKI kan de relatie tussen signaalintensiteiten en b-waarden worden uitgedrukt door de vergelijking: ln[S(b)] = ln[S(0)] - b x Dapp + 1/6b2 x Dapp2 x Kapp waarbij S het signaal is intensiteit (willekeurige eenheden), b is de b-waarde (s/mm2), Dapp is de schijnbare diffusiecoëfficiënt (10-3 mm2/s) en Kapp is de schijnbare kurtosis-coëfficiënt die de afwijking van een Gaussiaanse verdeling aangeeft. We zullen ook mono-exponentiële aanpassing uitvoeren door Kapp=0 in de vergelijking te gebruiken, wat ADCmono oplevert. Voor de DCE-PWI MRI zal de verandering in de concentratie van het contrastmiddel in de loop van de tijd, Ct(t), worden bepaald in elke voxel in de tumor, en zal het compartimentele tracer-kinetische model op elke voxel worden toegepast met behulp van een arteriële invoerfunctie. Cp(t), gemeten in elk individu: Ct (t)=VpCp(t) + Ktrans ∫0 t Cp(t' ) exp(Ktrans(t-t') /Ve )dt' waarbij t' de tijd is ( in minuten) als integratievariabele, en Cp(t') is de concentratie contrastmiddel in het bloedplasma als functie van de tijd.

Voor PET-beeldvormingsparameters zullen SUV en MTV van de doellaesies worden gemeten uit verzwakking-gecorrigeerde 18F-FDG PET-beelden door de grenzen groot genoeg te trekken om de laesies te omvatten. Een SUV-drempel van 2,5 zal worden gebruikt om de MTV af te bakenen. De TLG wordt berekend als het product van de gemiddelde SUV en de MTV.