Νεότερες τεχνικές μαγνητικής τομογραφίας vs Spect ραδιοϊσοτοπικών μεθόδων στην εκτίμηση των κακοήθων γλοιωμάτων

Abstract

Malignant brain and CNS tumors are the third most common cancer in adults, the second most common cancer among children 0-14 and the leading cause of cancer-related deaths in this age group, outpacing even leukemia according to a 2016 report. Gliomas are the most common malignant brain tumors according to the World Health Organization (WHO) with the most aggressive type being glioma grade IV or glioblastoma multiforme (GBM). Accurate diagnosis, staging and grading—a key determinant of patient survival—is of great clinical importance for patients with GBM. Despite recent advances in imaging technology, accurate definition of brain tumors still requires histopathological assessment, an invasive procedure prone to inherent sampling errors, especially with stereotactic biopsy. A non-negligible rate of non-diagnostic histopathological results (28%) may be obtained due to the regional heterogeneity of gliomas. Therefore, advanced non-invasive diagnostic modalities are very important for the best evaluation of brain tumors. Imaging plays an important role providing information about localization, characterization of the tumor and post treatment surveillance. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is considered as the gold standard imaging procedure for the evaluation of brain tumors. Despite the excellent soft tissue visualization of conventional MRI techniques, abnormal contrast enhancement, perilesional edema and mass effect, due to the non-specific blood barrier disruption in both neoplastic and non-neoplastic pathologies, limit the accurate grading of brain tumors. More advanced MRI techniques, such as perfusion MRI, have been incorporated into the clinical practice to offer better characterization of brain tumors, providing both structural and functional information at the cellular level. Perfusion MRI can provide crucial information regarding two indices of tumor aggressiveness, tumor neovascularity and capillary permeability, by using the Dynamic Susceptibility contrast (DSC) and Dynamic Contrast Enhanced (DCE) perfusion techniques, respectively. Tumor neovascularity is reflected in changes in cerebral blood volume (CBV), expressed as rCBV (ratio of tumor CBV to contralateral normal appearing white matter CBV) and has been widely used in clinical practice for the diagnosis, differential diagnosis, surgical planning and prognosis of brain gliomas. Nuclear medicine imaging modalities, namely single photon emission computed tomography (SPECT), positron emission tomography (PET) and hybrid imaging SPECT and hybrid molecular imaging PET combined with computed tomography (SPECT/CT, PET/CT), could offer additional information to conventional imaging regarding tumor activity, cell proliferation and blood flow. Semiquantitative SPECT analysis showed high uptake of the radiotracer within the tumor compared to the surrounding tissue (retention index) due to the higher metabolic activity of tumoral cells. Several studies showed that higher tracer uptake may be associated with higher grade gliomas and higher mortality. There has been a growing interest on the clinical value of 99mTc TF SPECT scintigraphy for identifying and grading brain malignant tumors in the last decades. Although 99mTc tetrofosmine does not cross the intact brain blood barrier (BBB) and does not accumulate in normal brain parenchyma, high tracer concentrations are typically achieved within brain tumors via passive transport driven by the negative potential of the intact cell membrane. Although the utility of 99mTc TF SPECT imaging and perfusion MRI techniques has been studied separately, studies comparing the two imaging modalities and assessing their combined value for tumor grading are scarce. The aim of this prospective study is to investigate the potential role of 99mTc TFSPECT imaging and perfusion MRI in providing complementary, clinically relevant information regarding tumor grading.

Οι όγκοι του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος (ΚΝΣ) αποτελούν την 3η πιο συχνή αιτία καρκίνου στους ενήλικες, τη 2η συχνότερη αιτία καρκίνου σε παιδιά ηλικίας από 0-14 ετών, ενώ αποτελεί την 1η αιτία θανάτου από καρκίνο στην ομάδα αυτή, ξεπερνώντας ακόμα και τη λευχαιμία σύμφωνα με τα δεδομένα του WHO 2016. Η ακριβής διάγνωση, η σταδιοποίηση και η βαθμονόμηση (grading) των όγκων του εγκεφάλου, αποτελούν απαραίτητα στάδια για τον σωστό θεραπευτικό χειρισμό των ασθενών αυτών. Η τελική διάγνωση των όγκων του εγκεφάλου απαιτεί την ιστοπαθολογική αξιολόγηση τους, μια επεμβατική διαδικασία, η οποία όμως ενέχει περιορισμούς ιδιαίτερα στην περίπτωση της στερεοτακτικής βιοψίας. Επιπλέον η ιστολογική αξιολόγηση παραμένει ανακριβής σε ένα σημαντικό ποσοστό των ασθενών (28%) που υπόκεινται σε βιοψία κακοήθους εξεργασίας εγκεφάλου, λόγω της σημαντικής περιοχικής ετερογένειας των γλοιωμάτων. Για αυτό το λόγο νεώτερες, μη επεμβατικές, απεικονιστικές μέθοδοι είναι υψίστης σημασίας για την αξιολόγηση των όγκων του εγκεφάλου. Η απεικόνιση παίζει κυρίαρχο ρόλο ως προς αυτήν την κατεύθυνση, παρέχοντας σημαντικές πληροφορίες που αφορούν τόσο την εντόπιση και τον χαρακτηρισμό ενός όγκου, όσο και την μετά την θεραπεία παρακολούθηση των ασθενών. Η Μαγνητική Τομογραφία (ΜΤ) εγκεφάλου θεωρείται απεικονιστική μέθοδος πρώτης επιλογής (gold standard), όσον αφορά την διερεύνηση ασθενών με υποψία κακοήθειας εγκεφάλου και συμβάλλει τόσο στην εντόπιση του όγκου και στον προεπεμβατικό χειρισμό των ασθενών όσο και στην μετά την θεραπεία παρακολούθηση τους. Η παθολογική σκιαγραφική ενίσχυση, το περιεστιακό οίδημα και το φαινόμενο του όγκου (mass effect) μειώνουν την αξία των κλασσικών τεχνικών της ΜΤ όσον αφορά τη βαθμονόμηση των όγκων, λόγω της μη ειδικής διαταραχής του αιματο-εγκεφαλικού φραγμού, τόσο στους κακοήθεις όσο και στους καλοήθεις όγκους του εγκεφάλου. Επιπλέον νεώτερες και εξελιγμένες τεχνικές της μαγνητικής τομογραφίας, όπως η τεχνική αιματικής διήθησης (Perfusion Weighted-MRI) έχουν ενσωματωθεί στην καθημερινή κλινική πράξη, προσφέροντας καλύτερο χαρακτηρισμό των όγκων εγκεφάλου, δίνοντας ταυτόχρονα ανατομικές και αιμοδυναμικές πληροφορίες. Η τεχνική αιματικής διήθησης και συγκεκριμένα η τεχνική Dynamic contrast enhanced (DCE) και Dynamic susceptibility Contrast (DSC), παρέχουν ζωτικές πληροφορίες για παραμέτρους που αφορούν τον βαθμό κακοήθειας ενός όγκου, όπως είναι η διαπερατότητα των τριχοειδών αγγείων (DCE) και η αγγειοβρίθεια αυτού (DSC). Συγκεκριμένα, με την τεχνική αιματικής διήθησης (DSC) είναι δυνατή η μη επεμβατική εκτίμηση αιμοδυναμικών παραμέτρων, όπως ο σχετικός αιματικός εγκεφαλικός όγκος (rCBV), ο οποίος υπολογίζεται μέσα στην βλάβη σε συνάρτηση με την ετερόπλευρη φυσιολογική περιοχή του εγκεφάλου. Η αύξηση των τιμών του rCBV αντανακλά τον βαθμό της αγγειοβρίθειας/νεοαγγείωσης, μιας παθοφυσιολογικής διεργασίας που έχει θεωρηθεί ως δείκτης της επιθετικότητας ενός όγκου. Οι απεικονιστικές μέθοδοι της Πυρηνικής Ιατρικής, όπως η τομογραφία εκπομπής μονήρους φωτονίου (SPECT), η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) και τα υβριδικά συστήματα SPECT/CT και PET/CT παρέχουν σημαντικές, συμπληρωματικές πληροφορίες που αφορούν την μεταβολική δραστηριότητα του όγκου, τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και την περιοχική αιμάτωση της βλάβης. Ημιποσοτικές μέθοδοι της SPECT τεχνικής έχουν δείξει αυξημένη συγκέντρωση του ραδιοιχνηθέτη μέσα στον όγκο συγκριτικά με τον πέριξ του όγκου ιστό (retention index) εξαιτίας της αυξημένης μεταβολικής δραστηριότητας των καρκινικών κυττάρων. Αρκετές μελέτες αναφέρουν ότι η αυξημένη πρόσληψη του ραδιοιχνηθέτη σχετίζεται με υψηλό βαθμό κακοήθειας των όγκων εγκεφάλου και αυξημένη θνησιμότητα. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει ερευνητικό ενδιαφέρον ως προς την διερεύνηση της χρησιμότητας του SPECT εγκεφάλου με την χρήση του ογκόφιλου ραδιοϊχνηθέτη Tc99m-Tetrofosmin, με στόχο τον χαρακτηρισμό των κακοήθων γλοιωμάτων και την βαθμονόμηση τους σε όγκους χαμηλού ή υψηλού βαθμού κακοήθειας. Παρόλο που το Tc99m-Tetrofosmin δεν διαπερνά τον ακέραιο αιματο-εγκεφαλικό φραγμό και δεν συγκεντρώνεται στο φυσιολογικό εγκεφαλικό παρέγχυμα, ωστόσο υψηλά επίπεδα του ραδιοιχνηθέτη συγκεντρώνονται μέσα στους όγκους εγκεφάλου μέσω παθητικής μεταφοράς, οφειλόμενη στα αρνητικά διαμεμβρανικά δυναμικά. Η παρούσα μελέτη έχει ως ερευνητικό στόχο να διερευνήσει τον ρόλο του SPECT εγκεφάλου με την χρήση του ογκόφιλου ραδιοϊχνηθέτη Tc99m-tetrofosmin στην προεγχειρητική διάγνωση και βαθμονόμηση των όγκων του εγκεφάλου συγκριτικά με την ΜΤ αιματικής διήθησης.