CEST- 用于转移性脑肿瘤的葡萄糖增强 MRI

目的：在温哥华癌症中心接受不列颠哥伦比亚省癌症机构的放疗之前，对转移性脑肿瘤参与者的葡萄糖增强 MRI 与当前标准 GBCA 增强 MRI 进行定量比较。

假设：1) 与 GBCA 相比，葡萄糖增强 MRI 将突出显示恶性转移性脑肿瘤，其对比度与噪声相当；2) 与 GBCA 增强 MRI 相比，脑肿瘤中的葡萄糖增强将提供独特且互补的信息。

理由：目前用于转移性脑肿瘤的标准 MRI 造影剂 GBCA 受到低特异性的限制，因为 GBCA 在因癌症以及放疗后放射坏死和假性进展而导致血脑屏障受损的区域积聚。 对于放射肿瘤学家来说，可靠地识别复发性癌症、坏死和治疗后炎症非常重要；而 GBCA 不允许这样做。 因此，临床上需要一种 MRI 技术，它可以提高治疗前后转移性脑肿瘤表征的特异性。 葡萄糖增强 MRI 代表了一种新技术，可以提高检测转移性脑肿瘤的特异性。

参与者人数的理由包括：参与者之间信号增强的幅度预计会有所不同，因为 1) 转移性脑肿瘤表现出多种增强模式，包括环形、实体和结节状，以及 2) 转移性脑肿瘤的大小范围。 因此，20 名参与者被认为足以对预期的平均肿瘤对比度以及未来临床试验的肿瘤对比度的预期差异提供合理准确的估计。 该研究将包括一名额外的健康参与者，以对复杂的 MRI 和输液方案进行“试运行”。

目标：

1. 比较不同时间间隔内肿瘤和对侧脑区中用葡萄糖和 GBCA 计算的曲线下面积 (AUC) 图。
2. 比较注射后对比度增强 MRI，显示单个图像的最大肿瘤对比度，以比较葡萄糖增强 MRI 和 GBCA 增强 MRI 的“瞬时”对比度。

研究设计和统计分析：

参与者招募：招募将从合作的放射肿瘤学家开始，询问合适的患者是否有兴趣参与 MRI 研究。 将描述该研究，如果患者仍然感兴趣，将征得同意并填写筛选表格。 将安排参与者进行常规血液检查以筛选资格（血糖状态和肾功能）。 参与者还将被安排在 UBC MRI 研究中心进行 MRI 预约。

参与者将被要求在 MRI 扫描前一晚禁食。 他们将被建议：“吃正常的晚餐，然后从午夜到 MRI 扫描后不吃东西，只喝水，这将安排在早上，以尽量减少禁食时间。”

MRI 研究详情：将在 UBC MRI 研究中心使用 3T Philips Achieva MRI 进行。

静脉导管准备：患者将到达，静脉导管将由合格的护士或医生放置在一只手臂上。 使用 1-2 mL 血样的血糖仪测量空腹血糖水平。 只有空腹血糖水平正常 (70-125 mg/dL) 的参与者才能继续进行研究。 第一根静脉导管将在推注后每10分钟监测一次血糖，直至恢复正常。 第二根静脉导管放置在对侧手臂上，用于输注葡萄糖和输注 GBCA（钆布醇）。

葡萄糖输注方案：这将在参与者躺在 MRI 中时发生。 该协议模仿静脉内葡萄糖耐量试验。 在 1 分钟内推注医院级 25 克 50% 葡萄糖溶液，用于将血糖浓度增加到正常水平的大约 3-4 倍。 根据之前的研究，血糖水平应在 30 至 60 分钟内恢复到正常水平。

GBCA 输液方案：当参与者躺在 MRI 中并且在葡萄糖输液后约 20 分钟时，也会发生这种情况。 以 5 mL/sec 的注射速率标准静脉推注 0.1mM/kg 钆布醇 (Gadovist)。

MRI 时间表：转移性肿瘤最初将使用标准 3D T2 加权 MRI 进行检测。 然后，将为研究的其余部分选择包含最大肿瘤覆盖率的感兴趣切片。 在多发转移的参与者中，最大的未治疗病灶将成为焦点，如果可行，将包括多发病灶。

MRI 扫描将包括：1) 侦察和磁场匀场； 2) 3D T2 加权 MRI； 3) 磁场图（B0 & B1）； 4)葡萄糖注射前Z谱； 5) 开始系列葡萄糖增强 MRI； [3分钟后输注葡萄糖]； 6) 葡萄糖注射后 10 分钟后的 Z 谱； 7) 开始系列 T1 加权钆布醇增强 MRI； [3分钟后输注钆布醇]； 8) 继续 Gd 增强 MRI 扫描直到注射后 10 分钟。

MRI 数据分析将使用有据可查的标准技术和定制的 Matlab 软件进行。

统计：将计算葡萄糖增强和钆布醇增强数据的均值和标准差统计。 将使用 AUC 曲线以及单个 MR 图像计算肿瘤与噪声的对比。 这些指标将有助于量化葡萄糖增强 MRI 相对于 GBCA 增强 MRI 的肿瘤检测灵敏度。 根据先前报道的神经胶质瘤人类参与者的结果，研究人员预计这两种技术将在转移性肿瘤中提供与噪声相似的对比。