rm en oncologÍa - farmaindustria

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


Koh, D.-M. et al. Am. J. Roentgenol. 2007;188:1622-1635

DIFUSION RESTRINGIDA EN ENTORNO HIPERCELULAR: ADC


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


The multiparametric imaging paradigm.

Padhani A R , Miles K A Radiology 2010;256:348-364


Carcinogenesis: hallmarks and metabolic reprogramming.



Relationships between Degree of Tumor Hypoxia, Perfusion, and Glucose Metabolism and Their Putative

Biologic Significance at the Whole-Tumor Level


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”

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

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