RM EN ONCOLOGÍA
VICENTE BELLOCH ERESA
RM BIOMARCADOR DE IMAGEN -1
• Alta resolución en partes blandas, múltiples tipos de contraste que permiten una definición más precisa de volumen y límites debido a: – Mejor resolución espacial posible – Datos “multiespectrales” que permiten segmentar
la lesión desde distintas perspectivas (T1, T2, T1+Gd)
– Nanopartícula de gadolinio: Gadonanotubo ó Gadodex®
RM BIOMARCADOR DE IMAGEN -2
• Aporta información funcional “multiespectral”: – RM Dinámica (DCE-MRI). Volumen, flujo,
permeabilidad vascular – RM Difusión: Densidad/Volumen celular – RM R2* (“BOLD”): Oxigenación tisular – RM Espectroscopía: Información bioquímica
RM DINAMICA (DCE-MRI)
• Técnica de RM que, tras la administración en bolus IV de contraste, monitoriza de manera continua su captación por un órgano o tejido: – Bajo peso molecular (<1 kDa) – Difunde al espacio
extravascular-extracelular (no cruza membranas celulares)
– Duración: 5-10 minutos
DCE-MRI ANÁLISIS DE LA CAPTACIÓN
Cualitativo – Basada en la forma de la curva de captación
Semi-cuantitativo (Heurístico) – Índices paramétricos que describen una ó más partes de la curva de captación
Cuantitativo (Modelo Farmacocinético de Permeabilidad) - Índices paramétricos que a partir de los valores de la curva de captación estiman la variación de la concentración de contraste
VACÍO
ANÁLISIS CUALITATIVO: T2*W DCE-MRI Tumor Cerebral
1-2 mins
VACÍO PRIMER PASO EQUILIBRIO
1 2
3
Copyright © 2007 by the American Roentgen Ray Society
Petrella, J. R. et al. Am. J. Roentgenol. 2000;175:207-219
--Diagram explaining calculation of relative cerebral blood volume, cerebral blood flow, and mean transit time using dynamic contrast-enhanced T2-weighted technique
Índices Paramétricos T2* DCE MRI
– Cerebral blood volume (CBV) indica la cantidad de sangre en un volumen de tejido. Es el de mayor utilidad en valoración de tumores.
– Cerebral blood flow (CBF) indica la cantidad de sangre que pasa por un volumen de tejido en un tiempo determinado.
– Mean transit time (MTT) indica el tiempo que tarda la sangre en atravesar el voxel.
– Se ha demostrado correlación entre el valor de rCBV y estudios angiográficos de densidad vascular e histológicos de neovascularización.
Se añade una “r” previa para indicar “relativo” (o en ocasiones “regional”) y “max” al final para indicar que utilizamos el valor máximo en el ROI.
Aplicaciones clínicas T2* DCE MRI
• Técnica utilizada en la práctica clínica de la patología tumoral e isquémica encefálica.
• Indicaciones:
– Evaluar el tipo de tumor y diferenciar neoplasias de otras lesiones tumorales.
– Predecir el grado tumoral en gliomas y guiar biopsias.
– Seguimiento de tumores (progresión, recidiva vs cambios post-radioterapia y respuesta a tratamientos antineoangiogénicos o RT).
Glioblastoma multiforme Grado IV
Astrocitoma fibrilar Grado II
PERFUSIÓN (rCBV): Recidiva en borde posterior de la cavidad.
¿RECIDIVA?
PET metionina, Cirugía: Recidiva en borde posterior de la cavidad.
¿RECIDIVA?
rCBV: marcada disminución de los valores de rCBV, muy sugestivo de radionecrosis.
¿RECIDIVA ó RADIONECROSIS?
rCBV: Recidiva en zona medial de la cavidad (flecha). Resto de las zonas: necrosis.
¿RECIDIVA ó RADIONECROSIS?
Pequeña zona de aumento del rCBV (flecha roja), dudoso resto .
CONTROL POST-CIRUGÍA
Limitaciones T2* DCE MRI • Baja resolución espacial.
• Valor rCBV cualitativo (NO alteraciones globales).
• Alta susceptibilidad a artefactos por heterogeneidad del campo (zonas de transición cerebro-hueso-aire, sangrado, calcio, metales o melanina).
• Posible error (infraestimación) en lesiones con alteración severa o ausencia de BHE (como glioblastoma multiforme o meningioma p.e.).
• Puede haber solapamiento de valores entre grados tumorales y valores “atípicos” de algunos tumores.
• Los altos valores normales de vasos y sustancia gris dificultan en ocasiones la correcta valoración.
ANÁLISIS SEMICUANTITATIVO
ÍNDICES PARAMÉTRICOS MODELO SEMICUANTITATIVO
• Tiempo inicial de captación: Desde inyección hasta primer aumento de IS.
• Pendiente inicial y pendiente media de subida de las curvas de captación.
• Intensidad máxima de señal. • Tiempo hasta el pico máximo de la señal ó hasta el 90% del
máximo. • Pendiente de bajada de la curva de captación. • Área inicial bajo la curva: Integral de área (cantidad de
contraste captado). • Velocidad de captación: cambio en las variaciones de IS
respecto de la imagen anterior
T1 DCE MRI SEMICUANTITATIVO: MAMA
ANÁLISIS FARMACOCINÉTICO DE PERMEABILIDAD
QUÉ POTENCIACIÓN USAR EN MODELO DE PERMEABILIDAD¿T1 ó T2?
T2 T1
T2: Mayor linealidad en la relación IS/Concentración de contraste T1: Menor error en estimación de concentración en espacio extravascular extracelular
POTENCIACIÓN MÁS UTILIZADA: T1
Modelo Farmacocinético con datos T1W DCE-MRI
• Coeficiente de transferencia entre plasma y espacio extravascular extracelular (EES) (Ktrans)
• Fracción de volumen en EES (ve) • Coeficiente de transferencia entre EES y plasma
(kep)
trans
eep
vKk =
Modified from Tofts 1995
Ktrans
Tipo I (semi-necrótico +
cambios reactivos)
Tipo II (tumor viable)
Type III (frente con elevada
proliferación tumoral)
kep = 0.5 kep = 3.4 kep= 8.9
(Taylor and Reddick, Adv Drug Del Rev, 2000)
Patrones de captación en T1W DCE-MRI y correlato histológico
CA de Próstata. Gleason 5. PSA 6. Braquiterapia
Restos Prostáticos vs Recidiva Tumoral
GBM TÁLAMO DERECHO IRRESECABLE. Rt+ANTIANGIOGÉNICOS
10 MARZO 2010 26 JULIO 2010
ESTUDIO DE PERMEABILIDAD
10 MARZO 2010 26 JULIO 2010
Análisis Cuantitativo Modelo Permeabilidad
• Ventajas – Analiza Toda la curva – Parámetros Biológicamente Relevantes – Independiente de Intensidad de Campo, fabricante
• Desventajas – Adquisición y análisis de datos más complejo – Escaso software de análisis comercial – Modelos pueden no ajustarse a los datos observados – Estandarización no establecida
IMAGEN DE LA HIPOXIA • Hipoxia Tumoral: Área tumoral cuya pO2< 10 mm Hg • Reto para la curación:
– Lidera la resistencia del tumor al tratamiento – Potencia la progresión tumoral
• Objetivo : Seleccionar pacientes tributarios de terapia anti-hipóxica
• Técnicas: – PET: [ 18 F] fluoromisonidazol, [18F] arabinósido
fluoroazomycin, cobre-diacetil-bis (N4-metil-tiosemicarbazono)
– RM: Imagen BOLD ó potenciada en susceptibilidad intrínseca
BASES FÍSICAS BOLD
• Deoxihemoglobina = Paramagnético • Paramagnético = tasa de relajación
transversa de RM (R2* = 1/T2*) en plasma y tejidos circundantes
• BOLD mide PO2 en vasos, y tejidos vecinos (O2 disuelto se difunde libremente)
FACTORES DETERMINANTES SEÑAL BOLD
• Perfusión Tisular • Volumen y niveles de oxigenación de hematíes • Componentes tisulares estáticos:
– Colágeno – Hierro – Calcio – Interfase con aire
ANÁLISIS CUANTITATIVO R2*
• Investigación: Respirar con diferentes niveles de oxigenación (carbógeno)
• Clínico: R2* respirando aire en estado basal. A igual perfusión, si un área tiene valores más rápidos de R2*, es más hipóxico
T2* Ktrans
GBM TÁLAMO DERECHO IRRESECABLE. Rt+ANTIANGIOGÉNICOS
10 MARZO 2010 26 JULIO 2010
10 MARZO 2010 26 JULIO 2010
García Figueiras et al. The Role of Functional Imaging in Colorectal Cancer AJR 2010; 195:54–66
RM DIFUSIÓN
Hagmann P et al. Radiographics 2006;26:S205-S223
©2006 by Radiological Society of North America
Copyright © 2007 by the American Roentgen Ray Society
Koh, D.-M. et al. Am. J. Roentgenol. 2007;188:1622-1635
DIFUSION RESTRINGIDA EN ENTORNO HIPERCELULAR: ADC
Copyright © 2007 by the American Roentgen Ray Society
Koh, D.-M. et al. Am. J. Roentgenol. 2007;188:1622-1635
DIFUSION EN ENTORNO HIPOCELULAR: ADC
MRI of three patients with glioblastoma multiforme.
Hamstra D A et al. PNAS 2005;102:16759-16764
©2005 by National Academy of Sciences
A–C, Another functional DM of two metastases in patient 4 defined on the ADC images at a single level through the bone metastases at, A, 1 month, B, 2 months, and, C, 3 months after
therapy with respect to the pretreatment values.
Reischauer C et al. Radiology doi:10.1148/radiol.10092469
©2010 by Radiological Society of North America
The multiparametric imaging paradigm.
Padhani A R , Miles K A Radiology 2010;256:348-364
©2010 by Radiological Society of North America
Carcinogenesis: hallmarks and metabolic reprogramming.
Padhani A R , Miles K A Radiology 2010;256:348-364
©2010 by Radiological Society of North America
Relationships between Degree of Tumor Hypoxia, Perfusion, and Glucose Metabolism and Their Putative
Biologic Significance at the Whole-Tumor Level
Padhani A R , Miles K A Radiology 2010;256:348-364
Tratamiento con Anticuerpos mediados por Células Madre
Frank, Najbauer, Aboody STEM CELLS 2010;28:2084–2087
Thu et al. (2009) Iron Labeling and Pre-Clinical MRI Visualization of Therapeutic Human Neural Stem Cells in a Murine Glioma Model. PLoS ONE 4(9)
MARCAJE CELULAR “CELL TRACKING”
MARCAJE CELULAR “CELL TRACKING”
Daldrup-Link et al. Clin Cancer Res; 17(17) September 1, 2011
Daldrup-Link et al. Clin Cancer Res; 17(17) September 1, 2011
MARCAJE CELULAR “CELL TRACKING”
MACRÓFAGOS Y CÉLULAS MADRE
• Respuesta inflamatoria al rechazo de células madre va ligada a los macrófagos
• Detección de macrófagos en implante indicador precoz de fracaso del implante
• Otra aplicación de marcaje con partículas
RM EN ONCOLOGÍA
VICENTE BELLOCH ERESA
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