Nytten av integrert PET/MRI ved evaluering av orofarynx plateepitelkarsinom

I dette treårige prospektive prosjektet vil totalt 160 pasienter med histologisk påvist orofaryngeal SCC utsatt for kjemoradiasjon bli registrert. Eksklusjonskriterier inkluderer tidligere ondartet svulst i hode eller nakke, en andre ondartet svulst, fjernmetastaser, kontraindikasjoner mot MR (nyresvikt, cochleaimplantat, pacemaker eller intrakranielle aneurysmale ferromagnetiske klips) og serumglukosenivå >200 mg/dl. Hver registrerte pasient vil gjennomgå detaljert klinisk undersøkelse, inkludert human papillomavirus test. Deltakerne vil gjennomgå lavdose-thorax-CT samme dag før PET/MR. I etterbehandlingsperioden vil baseline helkropps-MR bli tatt 3 måneder etter kjemoradiasjon. Deretter vil deltakerne følges opp også med alternativ CT og helkropps-MR hver 6. måned. Hvis tumorresidiv er bekreftet eller sterkt mistenkt, vil PET/MRI også bli utført for tumorre-stadie.

Treårsplanleggingen Tilstrekkelig antall tilfeller og oppfølgingsvarighet er avgjørende for statistisk analyse og utfallsbestemmelse av orofaryngeal SCC behandlet med kjemoradiasjon. Etterforskerne planlegger å gjennomføre denne studien om 3 år.

I det første året vil arbeidet med dette prosjektet i det første året designe databankkategoriene, sette opp arbeidsflyten og optimalisere bildebehandlingsprotokollene, bestemme den diagnostiske evnen til MR-komponent, PET-komponent, integrert PET/MRI i tumorstadie , bestemme eventuelle tilleggsdiagnostiske verdier av ikke-kontrast bryst-CT i integrert PET/MRI, og studere den tidlige behandlingsresponsen og mønstrene for gjenværende tumor.

I det andre året vil etterforskerne fortsette til førsteårsarbeidene, og videre inkludere følgende arbeider for å bestemme forekomst og prediktorer for behandlingssvikt av orofaryngeal SCC, og for å studere mønstrene for behandlingsrespons og tidlig tilbakefall. I det tredje året vil etterforskerne fortsette å gjøre tidligere arbeid og vil også få tilstrekkelig utvalgsstørrelse til å utføre statistisk analyse av forholdet mellom avbildningsparametere og pasientutfall, oppnå omfattende bildediagnostikk om mønstre av tumorresidiv og endringer/komplikasjoner etter behandling, undersøke i hvilken grad biologiske avbildningsparametere kan påvirke utfall og pasientvalg for kjemoradiasjon, og analyser nøyaktigheten, fallgruvene og kostnadseffektiviteten til PET/MRI alene og PET/MRI med ikke-kontrast bryst-CT ved evaluering hos pasienter med orofaryngeal SCC.

PET/MRI-data vil bli innhentet på den integrerte PET/MRI-skanneren, som henter inn samtidige PET- og MR-data med en 3.0-T-magnet. Undersøkelsesprotokollen vil kombinere en helkroppsskanning med en dedikert undersøkelse av hode- og nakkeområdet. Alle deltakere vil faste i 6 timer før skanningen. 50-70 minutter etter injeksjon av 370 MBq FDG, vil pasienten bli plassert på PET/MR-skannersengen. Etter rask visning T1-vektet MR-lokaliseringssekvens for speideravbildning og Dixon VIBE-sekvens for dempingskorreksjon, vil en PET-skanning av hele kroppen bli utført i 5 sengeposisjoner for å dekke fra hodet til det proksimale låret, med en innsamlingstid på 4 min per sengestilling. Samtidig vil MR-bildeinnhenting av hele kroppen utføres for de tilsvarende 5 sengeposisjonene med den aksiale HASTE-sekvensen og koronale STIR-sekvensen samt det sagittale T1-vektede Turbo-ryggradsekkoet (TSE) og STIR-sekvensen.

Etterpå vil regionale PET- og MR-bilder bli utført samtidig. Regional PET vil bli utført med en innsamlingstid på 10 min, mens en dedikert MR av hode- og nakkeregionen vil bli innhentet i de aksiale og koronale projeksjonene med T1-vektet TSE-sekvens og T2-veid TSE-sekvens med fettmetning. Aksial DWI vil bli utført ved å bruke en spin-ekko-ekko-planar teknikk med ett enkelt skudd med modifisert Stejskal-Tanner diffusjonsgradient pulseringsskjema. Totalt 10 b-verdier vil bli brukt for rekonstruksjon av IVIM og kurtosis-avbildning, som er: 0, 20, 40, 80, 100, 200, 400, 800, 1200, 1500 sek/mm2. DCE-PWI ved hode- og nakkeregionen vil bli innhentet ved å bruke en 3D T1-vektet spoilt gradient-ekkosekvens. En romlig metningsplate vil bli implantert lavere enn den ervervede regionen for å minimere innstrømningseffekten fra halspulsårene. Før administrering av kontrastmiddel, vil baseline longitudinelle relaksasjonstidsverdier beregnes fra bilde tatt med forskjellige flip-vinkler. Deretter vil den dynamiske serien bli innhentet ved bruk av samme sekvens med en 15° vippevinkel, etter intravenøs administrering av paramagnetisk kontrastmiddel ved 3 ml/s. Deretter vil det oppnås dedikert regional MR med T1-vektet TSE-sekvens med fettmetning i aksial- og koronale projeksjoner. Til slutt vil hele kroppen aksial VIBE med fettmetning utføres. Den totale innsamlingstiden er ca. 42 minutter, og gjennomsnittlig romtid for PET/MR vil være ca. 60 minutter.

Ikke-forsterket lavdose thorax CT Spiral lavdose thorax uten kontrastmaterialeforsterkning vil bli utført før PET/MR samme undersøkelsesdag. Innsamlingsparametere inkluderer toppspenning på 120 kVp, mAs på 50, kollimering på 64x0,5 mm og rekonstruksjonsintervall på 3 mm.

Dataanalyse Lesere er klar over at pasienter har orofaryngeal SCC, og de vil bli blindet for resultatene fra andre studier og PET/MR-data. PET-, MR- og bryst-CT-bildene vil først bli tolket uavhengig. Alle bildene vil deretter bli gjennomgått sammen og sammenlignet. En sjekkliste over ulike fordelinger av tumorforlengelse, nodalspredning og fjernmetastaser vil bli registrert. De kliniske funnene og bildediagnostiske funnene vil bli diskutert i fellesskap av hode-og-hals-forskningsteamet. Endoskopisk biopsi, ultrasonografisk veiledet finnålsaspirasjon eller CT-veiledet biopsi vil bli utført ved eventuelle lesjoner med mistanke om malignitet hvis mulig. Hvis biopsi av lesjonen av interesse ikke er mulig, eller gir et negativt resultat, vil tett klinisk oppfølging og bildeoppfølging bli fulgt. Alle deltakere vil bli fulgt opp i minst 12 måneder. De kliniske og funksjonelle bildedataene vil bli samlet inn og analysert for å forutsi behandlingsrespons og prognose. For diffusjons-MR vil områder av interesse manuelt plasseres på lesjonene på ADC-kartet for å omfatte så mye av det solide tumorområdet som mulig. Signalintensitetene målt på bildene tatt med forskjellige b-verdier S(b) vil tilpasses numerisk mot modellen, S(b)=S0 e-b*ADC, der S0 og Sb er signalintensiteter ved forskjellige b-verdier, For IVIM-avbildning , kan forholdet mellom signalintensiteter og b-verdier uttrykkes ved ligningen: Sb/S0 = (1-f )．exp(-bD) + f．exp[-b( D + D＊)] der f er en mikrovaskulær volumfraksjon som representerer brøkdelen av diffusjonen knyttet til mikrosirkulasjon, D representerer ren diffusjonskoeffisient, og D* er perfusjonsrelatert inkoherent mikrosirkulasjon. For DKI kan forholdet mellom signalintensiteter og b-verdier uttrykkes ved ligningen: ln[S(b)] = ln[S(0)] - b x Dapp + 1/6b2 x Dapp2 x Kapp hvor S er signalet intensitet (vilkårlige enheter), b er b-verdien (s/mm2), Dapp er den tilsynelatende diffusjonskoeffisienten (10-3 mm2/s), og Kapp er den tilsynelatende kurtosekoeffisienten som angir avviket fra en gaussisk fordeling. Vi vil også utføre monoeksponentiell tilpasning ved å bruke Kapp=0 i ligningen, noe som gir ADCmono. For DCE-PWI MR, vil endringen i kontrastmiddelkonsentrasjon over tid, Ct(t), bestemmes i hver voksel i svulsten, og den kompartmentelle tracer-kinetiske modellen vil bli brukt på hver voxel ved å bruke en arteriell inngangsfunksjon, Cp(t), målt i hvert individ: Ct (t)=VpCp(t) + Ktrans ∫0 t Cp(t' ) exp(Ktrans(t-t') /Ve )dt' der t' er tiden ( i minutter) som en integrasjonsvariabel, og Cp(t') er konsentrasjonen av kontrastmiddel i blodplasma som en funksjon av tid.

For PET-bildeparametere vil SUV og MTV for mållesjonene bli målt fra dempningskorrigerte 18F-FDG PET-bilder ved å tegne grensene som er tegnet store nok til å inkludere lesjonene. En SUV-terskel på 2,5 vil bli brukt for å avgrense MTV. TLG beregnes som produktet av gjennomsnittlig SUV og MTV.