ΧΩΡΟΚΑΤΑΚΤΗΤΙΚΕΣ ΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ ΕΓΚΕΦΑΛΟΥ

Transcript

1 ΧΩΡΟΚΑΤΑΚΤΗΤΙΚΕΣ ΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ ΕΓΚΕΦΑΛΟΥ MΗ ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΤ ΠΑΠΑΔΑΚΗ ΕΥΦΡΟΣΥΝΗ ΕΠΙΚ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ AKTINOΛΟΓΙΑΣ- ΝΕΥΡΟΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΚΡΗΤΗΣ

2 Τ1SE ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΤ ΣΤΟΥΣ ΕΝΔΟΚΡΑΝΙΟΥΣ ΟΓΚΟΥΣ Τ2ΤSE FLAIR GRE ΤΙ ΑΝΑΔΕΙΚΝΥΕΤΑΙ? Ανατομία Μορφολογικές μεταβολές Διαφοροποιήσεις στην ένταση σήματος Βλάβες του αιματεγκεφαλικού φραγμού

3 MH ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΤ BIΟΛΟΓΙΚΟΙ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ ΤΕΧΝΙΚΗ Diffusion Weighted Imaging (DWI) Diffusion Tensor Imaging (DTI) ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ADC FA ΤΙ ΑΝΑΔΕΙΚΝΥΕΤΑΙ? Κυτταροβρίθεια Ακεραιότητα νευρικών ινών DSC-Τ2* Perfusion rcbv Αγγειοβρίθεια DCE-Τ1 Perfusion Ktrans Διαπερατότητα των αγγείων Magnetic Resonance Spectroscopy Magnetic Resonance Spectroscopy Cho NAA Μιτωτική δραστηριότητα Ακεραιότητα νευρώνων

4 ΤΕΧΝΙΚΗ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΚΑΙ ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ Οι χαμηλές τιμές ADC συσχετίζονται με αυξημένη κυτταροβρίθεια, αυξημένο Ki-67 index και αυξημένη κακοήθεια Rumboldt A et al, AJNR 2006, Mills SJ et al. AJNR 2010, Gupta A et al..ajnr 2011, Cruz et al. Neur Clin N Am 2011 ΚΥΤΤΑΡΟΒΡΙΘΕΙΑ-ΑΤΥΠΙΑ ΔΙΗΘΗΤΙΚΟ ΟΙΔΗΜΑ ΚΦ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ ΑΓΓΕΙΟΓΕΝΕΣ ΟΙΔΗΜΑ ADC, DWI ADC, ποικίλλει DWI

5 Ryu YJ, et al,. PLoS ONE 2014 SD

6 TEXNIKH ΤΑΝΥΣΤΗ ΤΗΣ ΔΙΑΧΥΣΗΣ (DTI, ΤRACTOGRAPHY) ΚΑΙ ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ

7 DTI pattern FA Tractography FA color encode map ΔΙΑΓΝΩΣΗ displaced normal Intact tracts Glioma, meta edematous Intact tracts meta infiltrated Identifiable tracts Glioma III, IV disrupted Non-identifiable tracts Glioma IV Isotropic diffusion adjusted from BJ Jellison, et al: AJNR 2004

8 T2* DSC ΚΑΙ ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ :ΒΛΑΒΗ BBB ψευδώς ελαττωμένο CBV Image Intensity Image Intensity ΠΑΡΑΔΟΧΗ ΟΤΙ ΤΟ ΣΚΙΑΓΡΑΦΙΚΟ ΠΑΡΑΜΕΝΕΙ ΣΤΑ ΑΓΓΕΙΑ 0 seconds 20 seconds 50 seconds ΛΥΣΕΙΣ Φιτάρισμα της καμπύλης (gamma variate function) Leakage correction Dual-Echo DSC MRI USPIO agents Κορεσμός με σκιαγραφικό T 2* - effect: normal tissue T 1 - effect: tumor Τ1 DCE Image no. Image no. Leif Østergaard, ECR 2006

9 ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΗ ΑΙΜΑΤΙΚΗΣ ΔΙΗΘΗΣΗΣ Υποξία όγκου προκαλεί αύξηση των VEGF(vascular endothelial growth factor)/ VPF(vascular permeability factor) νέα ανώριμα αγγεία CBV Ktrans Angiogenesis Υπερπλασία ενδοθηλίου- αυξημένη συγκέντρωση αγγείων CBV Ktrans Ωρίμανση αγγείων, ελάττωση διαπερατότητάς τους CBV Ktrans

10 T2*DSC KAI T1DSC PERFUSION CBV και Ktrans συσχετίζονται με τους μοριακούς δείκτες VEGF/VPF και ιστοπαθολογικές μεταβολές υψηλής CBV map αγγειοβρίθειας και αυξημένης διαπερατότητας Ktrans map αντίστοιχα, ενδεικτικούς υψηλής κακοήθειας Sugahara, et al. AJR 1998, Provenzale, et al. AJR 2002,, Law et al. AJNR 2003, Maia et al. AJNR 2005, Zhang et al J Magn Reson Imaging. 2012,Chu et al. Cancer Imaging Liu HL, et al NMR Biomed CBF map Kep map

11 ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ Normal vs Tumor Angle Normal Angle Reversed

12 MRS Τ1+Gd

13 MRS είναι ακριβής μέθοδος στην διάγνωση των εγκεφαλικών όγκων, αλλά προϋποθέτει την χρήση κατάλληλης τεχνικής (CSI) και την επιλογή κατάλληλου ΤΕ Wang W et al. PLoS One. 2014

14 ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΗΣ ΜΤ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΝΕΟΠΛΑΣΜΑΤΙΚΩΝ ΠΑΘΗΣΕΩΝ ΤΟΥ ΚΝΣ Διάγνωση Διαφορική διάγνωση ενδο-εξωπαρεγχυματικού όγκου από μη νεοπλασματικές νόσους ( λοίμωξη, Stroke, TDL) πρωτοπαθούς δευτεροπαθούς όγκου Χαρακτηρισμός Βαθμονόμηση (grading) Πρόγνωση Συμβατικές + νεότερες Τεχνικές ΜΤ Προ Θεραπείας Εντοπισμός κατάλληλης θέσης για βιοψία Εκτίμηση επέκτασης της βλάβης Προεγχειρητικός σχεδιασμός Παρακολούθηση Μετεγχειρητικές αλλοιώσεις ή Υπολειμματικός όγκος Υποτροπιάζων όγκος ή μετακτινική νέκρωση Ανταπόκριση στην θεραπευτική αγωγή (pseudoprogression-pseudoresponse) νεότερες Τεχνικές ΜΤ

15 Τ2*DSC ΚΑΙ ΕΝΔΟΚΡΑΝΙΟΙ ΕΞΩΠΑΡΕΓΧΥΜΑΤΙΚΟΙ ΟΓΚΟΙ TE 30 ms Alanine doublet CBV map ΜΗΝΙΓΓΙΩΜΑ

16 AΠΟΣΤΗΜΑ ADC map ΜRS ΝΕΚΡΩΤΙΚΟΣ ΟΓΚΟΣ

17

18 CBF CBV MTT Eλάττωση χολίνης ΥΠΟΞΕΙΑ ΙΣΧΑΙΜΙΚΗ ΒΛΑΒΗ

19

20 ΜΟΝΗΡΗΣ ΜΕΤΑΣΤΑΣΗ Σε σύγκριση με το γλοιοβλάστωμα οι μεταστάσεις χαρακτηρίζονται από: Μη διηθητικό περιεστιακό οίδημα Απουσία ΒΒΒ Απουσία ΝΑΑ Cha et al. AJNR 2007,.Tsougos et al Cancer Imaging 2012, Kimura et al Magn Reson Imaging Clin N Am 2016 CBV map ΓΛΟΙΟΒΛΑΣΤΩΜΑ

21 TUMOR GRADING FLAIR Σημαντικό διηθητικό οίδημα Ετερογενής Κυστική νέκρωση Ανομοιογενής πρόσληψη Διήθηση μεσολοβίου γλοιοβλάστωμα (GBM) (WHO grade IV) T2TSE Τ1+Gd

22 TUMOR GRADING GRADE II GRADE IV

23 TUMOR GRADING HGGs exhibit a very high rcbv ( ), whereas low-grade gliomas (LGGs) exhibit a relatively lower rcbv ( ). An rcbv threshold of 1.75 can be used to differentiate HGGs from LGGs with 95% to 100% sensitivity Law M, et al. AJNR Law M,. AJNR MRS accuracy has been reported to be 96% accurate for differentiation between LGG and HGG, where HGGs have higher Cho/Cr and Cho/NAA ratios than LGG; the former is the most frequently used ratio for LGG- HGG differentiation. The suggested cutoff value for this differentiation varies between studies, ranging from 2.0 to 2.5. Senft C, et al. Neurosurgery K(trans) is sensitive and specific parameter in noninvasive grading, distinguishing the high (III and IV) from the low (I and II) grade and high grade III from low grade II gliomas Zhang N, et al. J Magn Reson Imaging. 2012

24 GRADE II GRADE III GRADE IV the sensitivity of the histogram technique is 95.1%, which is comparable with that using ROI-based methods. However, the specificity of the histogram method is in the range of 96.8% to 100%, indicating a test with very high diagnostic performance characteristics. Law et al. AJNR Apr 2007 mean and peak height were significantly different between grades Kim et al. PLOS ONE 2013

25 ΠΡΟΓΝΩΣΗ 473 days rcbv = 1.42 stable volume Courtesy Prof. Meng Law USC rcbv= 1.01

26 ΠΡΟΓΝΩΣΗ. 127 days rcbv = 4.23 Courtesy Prof. Meng Law USC

27 ΠΡΟΓΝΩΣΗ Γλοιώματα με χαμηλό αρχικό CBV (<1.75) τείνουν να έχουν σταθερό όγκο και στο follow-up, και καλή κλινική πορεία Γλοιώματα με υψηλό αρχικό CBV (>1.75) τείνουν να έχουν προοδευτικά αυξανόμενο όγκο και κακή κλινική πορεία Law et al. Radiology 2006, Mills S et al. AJNR 2006;27: Υψηλές τιμές lactate και λιπιδίων σε συνδυασμό με υψηλό Cho/NAA index (>2) έχουν αρνητική συσχέτιση με τον χρόνο επιβίωσης have been reported to correlate inversely with survival time Saraswathy S et al. J Neurooncol 2009 Ασθενείς με κακοήθεια που χαρακτηρίζεται από χαμηλές τιμές ADCs (<1.01 x 10(-3) mm) έχουν χειρότερη πρόγνωση Higano S, et al Radiology 2006, Murakami R, et al. Radiology 2009

28 ΚΑΘΟΔΗΓΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΤΑΚΤΙΚΗΣ ΒΙΟΨΙΑΣ T2TSE CBV map Τ1+Gd glioma grade II

29 KAΘΟΡΙΣΜΟΣ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΒΛΑΒΗΣ T2TSE FLAIR Τ1+Gd ADC map Decreased ADC FA maps tractography Destruction of neuraxons E.Papadaki, M.Law, St.Clair F et al ASNR 2006

30 KAΘΟΡΙΣΜΟΣ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΒΛΑΒΗΣ Tractography ADC map FA map FA-color map E.Papadaki, M.Law, St.Clair F et al ASNR 2006

31 ΠΡΟΕΓΧΕΙΡΗΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ high-definition fiber tractography Kumar Abhinav et al. Neuro-Oncology 17(9), , 2015

32 ΤΕΧΝΙΚΗ ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΜΕ ΠΟΛΛΑΠΛΑ B VALUES Η διπλοεκθετική συμπεριφορά της διάχυσης στο εγκεφαλικό παρέγχυμα αποτελεί συνδυασμό των: Slow diffusion component συσχετίζεται με την κίνηση των μορίων του νερού (κυτταροβρίθεια, περιεκτικότητα σε νερό) Fast diffusion component (D*) συσχετίζεται με την κίνηση των ενδαγγειακών μορίων στα μικροτριχοειδή (Microvascular flow-micro Perfusion) Sukstansii AL Yablonskiv DA, Ackerman JJ. Effects of permeable boundaries on the diffusion-attenuated MR signal: insights from a onedimensional model. J Magn Reson 2004 Sep;170(1):56-66

33 ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ ΚΑΙ MULTI-B DIFFUSION Intravoxel Incoherent Motion Diffusion-Weighted Imaging (IVIM) derived metrics are promising biomarkers in preoperative grading gliomas. Shen et al. J. MAGN. RESON. IMAGING 2016;44: F,ederau et al. AJNR Am J Neuroradiol 35: Feb 2014, Bisdas et al.neuroradiology (2013) 55: IVIM-Metrics Predict Survival ADC in Glioblastoma Patients Ktrans Josep Puig et al. PLOS ONE July 7, 2016 D* CBV CBF

34 HGG D* META

35 MULTI-ECHO T2 RELAXATION TECHNIQUE Multi-exponential behavior of T2 relaxation time in brain : 1. The myelin water (Short T2 Component = msec) 2. Intra-Extracellular water space (Long T2 Component = msec ) 3. CSF (Very long T2 Component > 1 sec ) Mackay A, et al. 1994; Oh J, et al Akhondi-Asl A, et al Myelin Water Fraction (MWF) : the ratio of myelin water amplitude (short T2 component) to the total signal corresponds to the anatomical distribution of myelin

36 ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ ΚΑΙ MULTI-ECHO T2 GBM Long T2 Δ.Δ. ΑΠΟ ΜΕΤΑ? Short T2 MWF

37 CHEMICAL EXCHANGE SATURATION TRANSFER ΜRI (CEST- MRI) Amide Proton Imaging amine-weighted MRI Temperature ph-weighted MRI Amide Proton Imaging Ruben E. Nechifor, et l. Top Magn Reson Imaging 2015;24:

38 ADC map CBV map Ktrans map MRS-CSI choline map ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ ΜΤ ΣΤΟΥΣ ΕΝΔΟΚΡΑΝΙΟΥΣ ΟΓΚΟΥΣ Gd Gd D T1w MRS Multi-T2 Multi b DWI DCE T2w TSE FLAIR GRE DTI DSC 3D T1w post Gd snap snap snap snap snap snap MWF map D* map A multifunctional approach with diffusionweighted imaging, perfusion-weighted imaging, and permeability maps, along with H-MRS, may enhance the accuracy of the diagnosis and characterization of brain tumors and estimation of therapeutic response Brandão LA, Castillo M. Magn Reson Imaging Clin N Am. 2016