Användbarheten av integrerad PET/MRI vid utvärdering av orofaryngeal skivepitelcancer

I detta treåriga prospektiva projekt kommer totalt 160 patienter med histologiskt bevisad orofaryngeal SCC som utsatts för kemoradiation att inkluderas. Uteslutningskriterier inkluderar tidigare elakartad huvud- eller halstumör, en andra elakartad tumör, fjärrmetastaser, kontraindikationer för MRT (njurinsufficiens, cochleaimplantat, pacemaker eller intrakraniell aneurysmal ferromagnetiska clips) och serumglukosnivå >200 mg/dl. Varje inskriven patient kommer att genomgå detaljerad klinisk undersökning, inklusive humant papillomvirustest. Deltagarna kommer att genomgå lågdos CT på bröstet samma dag före PET/MRT. Under efterbehandlingsperioden kommer baslinje-MRT för hela kroppen att erhållas 3 månader efter kemoradiation. Därefter kommer deltagarna sedan att följas upp även med alternativ CT och helkropps-MR var sjätte månad. Om tumörrecidiv är bekräftat eller starkt misstänkt, kommer PET/MRT också att utföras för omstadieindelning av tumören.

Treårig planering. Tillräckligt antal fall och uppföljningstid är väsentliga för statistisk analys och resultatbestämning av orofaryngeal SCC behandlad med kemoradiation. Utredarna planerar att genomföra denna studie om 3 år.

Under det första året kommer arbetet med detta projekt under det första året att designa databankskategorierna, ställa in arbetsflödet och optimera avbildningsprotokollen, bestämma den diagnostiska förmågan hos MRT-komponent, PET-komponent, integrerad PET/MRI i tumörstadieindelning , bestämma eventuellt mer diagnostiskt värde av icke-kontrast-thorax-CT i integrerad PET/MRI, och studera det tidiga behandlingssvaret och mönstren för kvarvarande tumör.

Under det andra året kommer utredarna att fortsätta till det första årets arbete och vidare inkludera följande arbeten för att fastställa förekomst och prediktorer för behandlingssvikt av orofaryngeal SCC, och för att studera mönstren för behandlingssvar och tidigt återfall. Under det tredje året kommer utredarna att fortsätta att göra tidigare arbete och kommer också att få tillräcklig urvalsstorlek för att utföra statistisk analys av sambandet mellan avbildningsparametrarna och patientutfall, uppnå omfattande avbildning om mönster av tumörrecidiv och förändringar/komplikationer efter behandling, undersöka i vilken utsträckning biologiska avbildningsparametrar kan påverka resultatet och patientvalet för kemoradiation, och analysera noggrannheten, fallgroparna och kostnadseffektiviteten för PET/MRI enbart och PET/MRI med icke-kontrast CT-bröstkorg vid utvärdering av patienter med orofaryngeal SCC.

PET/MRI-data kommer att inhämtas på den integrerade PET/MRI-skannern, som hämtar PET- och MR-data samtidigt med en 3.0-T-magnet. Undersökningsprotokollet kommer att kombinera en helkroppsskanning med en särskild undersökning av huvud- och halsområdet. Alla deltagare fastar i 6 timmar före skanningen. 50-70 minuter efter injektion av 370 MBq FDG kommer patienten att placeras på PET/MRI-skannerbädden. Efter snabbvy T1-viktad MR-lokaliseringssekvens för scoutavbildning och Dixon VIBE-sekvens för dämpningskorrigering, kommer en PET-skanning av hela kroppen att utföras i 5 sänglägen för att täcka från huvudet till det proximala låret, med en insamlingstid på 4 min per sängläge. Samtidigt kommer helkropps-MR-bildinsamling att utföras för motsvarande 5 sängpositioner med den axiella HASTE-sekvensen och koronala STIR-sekvensen samt det sagittala T1-viktade Turbo-ryggradsekot (TSE) och STIR-sekvensen.

Efteråt kommer regionala PET- och MRI-bilder att utföras samtidigt. Regional PET kommer att utföras med en förvärvstid på 10 minuter, medan en dedikerad MRI av huvud- och halsregionen kommer att förvärvas i de axiella och koronala projektionerna med T1-vägd TSE-sekvens och T2-vägd TSE-sekvens med fettmättnad. Axial DWI kommer att utföras med användning av en spin-eko-eko-planarteknik med ett enda skott med modifierat Stejskal-Tanner diffusionsgradient pulserande schema. Totalt 10 b-värden kommer att användas för rekonstruktion av IVIM och kurtosavbildning, vilka är: 0, 20, 40, 80, 100, 200, 400, 800, 1200, 1500 sek/mm2. DCE-PWI vid huvud- och halsregionen kommer att förvärvas genom att använda en 3D T1-vägd spoilt gradient-ekosekvens. En rumslig mättnadsplatta kommer att implanteras underlägsen den förvärvade regionen för att minimera inflödeseffekten från halspulsådrorna. Före administrering av kontrastmedel kommer värden för longitudinell avslappningstid vid baslinjen att beräknas från bild som tagits med olika vändningsvinklar. Sedan kommer den dynamiska serien att förvärvas med samma sekvens med en 15° flip-vinkel, efter intravenös administrering av paramagnetiskt kontrastmedel vid 3 ml/s. Därefter kommer dedikerad regional MRT att erhållas med T1-vägd TSE-sekvens med fettmättnad i de axiella och koronala projektionerna. Slutligen kommer helkroppsaxial VIBE med fettmättnad att utföras. Den totala insamlingstiden är cirka 42 minuter, och den genomsnittliga tiden i rummet för PET/MR kommer att vara cirka 60 minuter.

Icke-förstärkt lågdos-thorax-CT Spiral lågdos-thorax-CT utan kontrastmaterialförstärkning kommer att utföras före PET/MRT samma undersökningsdag. Förvärvsparametrar inkluderar toppspänning på 120 kVp, mAs på 50, kollimering på 64x0,5 mm och rekonstruktionsintervall på 3 mm.

Dataanalys Läsare är medvetna om att patienter har orofaryngeal SCC, och de kommer att bli blinda för resultaten från andra studier och PET/MR-data. PET-, MRI- och CT-bilderna kommer först att tolkas oberoende. Alla bilder kommer sedan att granskas tillsammans och jämföras. En checklista över olika fördelningar av tumörförlängning, nodal spridning och fjärrmetastaser kommer att registreras. De kliniska resultaten och avbildningsfynden kommer att diskuteras gemensamt av forskargruppen för huvud- och hals. Endoskopisk biopsi, ultraljudsguidad finnålsaspiration eller CT-vägd biopsi kommer att utföras vid eventuella lesioner som misstänks för malignitet om möjligt. Om biopsi av den intressanta lesionen inte är genomförbar eller ger ett negativt resultat, kommer noggrann klinisk uppföljning och bilduppföljning att genomföras. Alla deltagare kommer att följas upp i minst 12 månader. De kliniska och funktionella bilddata kommer att samlas in och analyseras för att förutsäga behandlingssvar och prognos. För diffusions-MRI kommer områden av intresse att placeras manuellt på lesionerna på ADC-kartan för att omfatta så mycket av det solida tumörområdet som möjligt. Signalintensiteterna som mäts på bilderna som erhållits vid olika b-värden S(b) kommer att anpassas numeriskt mot modellen, S(b)=S0 e-b*ADC, där S0 och Sb är signalintensiteter vid olika b-värden, För IVIM-avbildning , kan sambandet mellan signalintensiteter och b-värden uttryckas med ekvationen: Sb/S0 = (1-f )．exp(-bD) + f．exp[-b( D + D＊)] där f är en mikrovaskulär volymfraktion som representerar fraktionen av diffusionen kopplad till mikrocirkulationen, D representerar ren diffusionskoefficient och D* är perfusionsrelaterad inkoherent mikrocirkulation. För DKI kan förhållandet mellan signalintensiteter och b-värden uttryckas med ekvationen: ln[S(b)] = ln[S(0)] - b x Dapp + 1/6b2 x Dapp2 x Kapp där S är signalen intensitet (godtyckliga enheter), b är b-värdet (s/mm2), Dapp är den skenbara diffusionskoefficienten (10-3 mm2/s), och Kapp är den skenbara kurtos-koefficienten som anger avvikelsen från en Gauss-fördelning. Vi kommer också att utföra monoexponentiell anpassning genom att använda Kapp=0 i ekvationen, vilket ger ADCmono. För DCE-PWI MRI kommer förändringen i kontrastmedelskoncentration över tiden, Ct(t), att bestämmas i varje voxel i tumören, och den kompartmentala spårämneskinetiska modellen kommer att appliceras på varje voxel genom att använda en arteriell ingångsfunktion, Cp(t), mätt i varje individ: Ct (t)=VpCp(t) + Ktrans ∫0 t Cp(t' ) exp(Ktrans(t-t') /Ve )dt' där t' är tiden ( i minuter) som en integrationsvariabel, och Cp(t') är koncentrationen av kontrastmedel i blodplasman som en funktion av tiden.

För PET-avbildningsparametrar kommer SUV och MTV för målskadorna att mätas från dämpningskorrigerade 18F-FDG PET-bilder genom att rita gränserna som ritas tillräckligt stora för att inkludera lesionerna. En SUV-tröskel på 2,5 kommer att användas för att avgränsa MTV:n. TLG beräknas som produkten av medel-SUV:n och MTV:n.