综合 PET/MRI 在口咽鳞状细胞癌评估中的有用性

在这个为期三年的前瞻性项目中，总共将招募 160 名经组织学证实的口咽鳞状细胞癌接受化放疗的患者。 排除标准包括先前的头颈部恶性肿瘤、第二恶性肿瘤、远处转移、MRI 禁忌证（肾功能不全、人工耳蜗植入、心脏起搏器或颅内动脉瘤铁磁夹）和血糖水平 >200 mg/dl。 每位入组患者都将接受详细的临床检查，包括人乳头瘤病毒检测。 参与者将在 PET/MRI 前的同一天接受低剂量胸部 CT。 在治疗后阶段，将在放化疗后 3 个月获得基线全身 MRI。 此后，还将每 6 个月对参与者进行一次替代性扩展视野 CT 和全身 MRI 随访。 如果确认或高度怀疑肿瘤复发，还将进行 PET/MRI 以对肿瘤进行重新分期。

三年规划 足够的病例数和随访时间对于口咽鳞状细胞癌放化疗治疗的统计分析和结果确定至关重要。 研究人员计划在 3 年内完成这项研究。

第一年，该项目第一年的工作将设计数据库类别，建立工作流程和优化成像协议，确定 MRI 组件、PET 组件、集成 PET/MRI 在肿瘤分期中的诊断能力，确定非对比胸部 CT 在综合 PET/MRI 中的任何附加诊断价值，并研究早期治疗反应和残留肿瘤的模式。

第二年，研究人员将继续第一年的工作，进一步包括以下工作，以确定口咽鳞状细胞癌的发病率和治疗失败的预测因素，并研究治疗反应和早期复发的模式。 第三年，研究者将继续做之前的工作，也将获得足够的样本量来对成像参数与患者结果之间的关系进行统计分析，获得关于肿瘤复发模式和治疗后变化/并发症的全面成像，调查生物成像参数在多大程度上可能影响放化疗的结果和患者选择，并分析单独 PET/MRI 和 PET/MRI 联合非增强胸部 CT 在评估口咽鳞状细胞癌患者中的准确性、缺陷和成本效益。

PET/MRI 数据将在集成的 PET/MRI 扫描仪上采集，该扫描仪使用 3.0-T 磁铁同时采集 PET 和 MR 数据。 检查方案将结合全身扫描和头部和颈部区域的专门检查。 所有参与者将在扫描前禁食 6 小时。 在注射 370 MBq FDG 后 50-70 分钟，患者将被放置在 PET/MRI 扫描仪床上。 在快速观察 T1 加权 MR 定位器序列进行侦察成像和 Dixon VIBE 序列进行衰减校正后，将在 5 个床位进行全身 PET 扫描，覆盖从头部到大腿近端，采集时间为 4每个床位的最小值。 同时，将使用轴向HASTE序列和冠状STIR序列以及矢状T1加权Turbo脊柱回波（TSE）和STIR序列对相应的5个床位进行全身MR图像采集。

之后，将同时执行区域 PET 和 MRI 图像。 区域 PET 将以 10 分钟的采集时间进行，而头部和颈部区域的专用 MRI 将在轴向和冠状投影中使用 T1 加权 TSE 序列和具有脂肪饱和度的 T2 加权 TSE 序列进行采集。 轴向 DWI 将使用单次自旋回波回波平面技术和改进的 Stejskal-Tanner 扩散梯度脉冲方案进行。 共10个b值将用于IVIM和峰态成像的重建，分别是：0、20、40、80、100、200、400、800、1200、1500 sec/mm2。 头部和颈部区域的 DCE-PWI 将通过使用 3D T1 加权破坏梯度回波序列获得。 空间饱和平板将植入到采集区域下方，以最大限度地减少颈动脉的流入效应。 在造影剂管理之前，基线纵向弛豫时间值将从以不同翻转角获取的图像计算。 然后，在以 3 ml/s 静脉注射顺磁造影剂后，将使用具有 15° 翻转角的相同序列获取动态系列。 此后，将使用 T1 加权 TSE 序列获得专用区域 MRI，在轴向和冠状投影中具有脂肪饱和度。 最后，将执行具有脂肪饱和度的全身轴向 VIBE。 总采集时间约为 42 分钟，PET/MR 的平均室内时间约为 60 分钟。

非增强低剂量胸部 CT 在同一检查日的 PET/MRI 之前进行无对比材料增强的螺旋低剂量胸部 CT。 采集参数包括 120 kVp 的峰值电压、50 mAs、64x0.5 mm 的准直和 3-mm 的重建间隔。

数据分析 读者知道患者患有口咽鳞状细胞癌，但他们不知道其他研究的结果和 PET/MR 数据。 PET、MRI 和胸部 CT 图像将首先独立解读。 然后将一起审查并比较所有图像。 将记录肿瘤扩展、淋巴结扩散和远处转移的各种分布的清单。 临床和影像学发现将由头颈研究团队共同讨论。 如果可能，对任何怀疑恶性的病变进行内镜活检、超声引导下细针穿刺或 CT 引导下活检。 如果感兴趣的病变活检不可行，或产生阴性结果，将进行密切的临床和影像学随访。 将对所有参与者进行至少 12 个月的随访。 将收集和分析临床和功能成像数据，以预测治疗反应和预后。 对于弥散 MRI，感兴趣区域将手动放置在 ADC 图上的病灶上，以尽可能多地包含实体瘤区域。 在不同 b 值 S(b) 下获取的图像上测量的信号强度将根据模型进行数值拟合，S(b)=S0 e-b*ADC，其中 S0 和 Sb 是不同 b 值下的信号强度，对于 IVIM 成像, 信号强度与b值的关系可表示为： Sb/S0 = (1-f )．exp(-bD) + f．exp[-b( D + D＊)] 其中f为微血管体积分数表示与微循环相关的扩散分数，D 表示纯扩散系数，D* 是与灌注相关的非相干微循环。 对于 DKI，信号强度和 b 值之间的关系可以用等式表示： ln[S(b)] = ln[S(0)] - b x Dapp + 1/6b2 x Dapp2 x Kapp 其中 S 是信号强度（任意单位），b 是 b 值 (s/mm2)，Dapp 是表观扩散系数 (10-3 mm2/s)，Kapp 是表观峰态系数，表示与高斯分布的偏差。 我们还将通过在等式中使用 Kapp=0 来执行单指数拟合，从而产生 ADCmono。 对于 DCE-PWI MRI，造影剂浓度随时间的变化 Ct(t) 将在肿瘤的每个体素中确定，并且隔室示踪剂动力学模型将通过使用动脉输入函数应用于每个体素， Cp(t)，在每个个体中测量：Ct (t)=VpCp(t) + Ktrans ∫0 t Cp(t' ) exp(Ktrans(t-t') /Ve )dt' 其中 t' 是时间 (以分钟为单位）作为积分变量，Cp(t') 是血浆中造影剂的浓度随时间的变化。

对于 PET 成像参数，目标病变的 SUV 和 MTV 将通过绘制足够大以包括病变的边界，从衰减校正的 18F-FDG PET 图像中测量。 2.5 的 SUV 阈值将用于描绘 MTV。 TLG 计算为平均 SUV 和 MTV 的乘积。