ZOBRAZENÍ NÁDORŮ MOZKU NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI Jiří Ferda, Eva Ferdová, Jan Kastner, Hynek Mírka, *Jan Mraček, *Milan Choc **Ondřej Hes KLINIKA

Transkript

1 ZOBRAZENÍ NÁDORŮ MOZKU NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI Jiří Ferda, Eva Ferdová, Jan Kastner, Hynek Mírka, *Jan Mraček, *Milan Choc **Ondřej Hes KLINIKA ZOBRAZOVACÍCH METOD *NEUROCHIRURGICKÉ ODDĚLENÍ **ŠIKLŮV ÚSTAV PATOLOGICKÉ ANATOMIE Lékařská fakulta UK a Fakultní nemocnice Plzeň

2 NÁDORY MOZKU KLINICKÉ OTÁZKY s ohledem na volbu terapie Jedná se o nádorové onemocnění? O jaký typ nádoru jde? Nejde o vysokostupňový gliom?, o lymfom?, o metastázu? Odkud odebrat vzorek při biopsii? Jaký je vztah k okolním strukturám? Rozsah peritumorální infiltrace, vztah k funkčním centrům

3 MOLEKULÁRNÍ ZOBRAZENÍ Změny struktury či funkce na úrovni mikrostruktury jsou detekovány pomocí změn signálu na makroúrovni Magnetické rezonance (MRI) Pozitronové emisní tomografie (PET) Sledování pohybu a tkáňové distribuce molekul Indikátorový princip po nitrožilním podání látky Sledování endogenních molekul Možnosti molekulárního zobrazení Uspořádání tkání Buněčná integrita Buněčné funkce a metabolismus Proliferace buněk Prokrvení tkání Fibrilární astrocytom gr. II.

4 MRI - DIFÚZNÍ ZOBRAZENÍ Při zobrazování nádorů mozku je nejdůležitější buněčnatost tkáně vysoká u maligních nádorů sledování integrity svazků axonů v bílé hmotě v okolí nádoru ZOBRAZENÍ DIFÚZE MOLEKUL VODY MRI, kalkulace ADC, frakční anizotropie a tenzoru difúze Glioblastom gr. IV

5 ENERGETICKÝ METABOLISMUS Neurony mozkové tkáně mají velmi vysokou úroveň glykolytické aktivity, Vysoký obrat glukózy v maligních gliomech ZOBRAZENÍ ÚROVNĚ OBRATU GLUKÓZY Obrat 18F-fluorodeoxyglukózy a PET Chen W, et al. Imaging proliferation in brain tumors with 18F-FLT PET: comparison with 18F-FDG. J Nucl Med Jun;46(6): Fibrilární astr. gr. II Fibrilární astr. gr. II Glioblastom gr. IV DLBCL

6 F-FDG-PET/CT 18 F-fluorodeoxyglukóza analogon glukózy označené radionuklidem s β+ rozpadem detekce anihilačního záření Transportována do buňky stejným mechanismem jako glukóza, fosforylována, ale není již metabolizována, u maligních nádorů chybí fosfatáza a FDG se hromadí v cytosolu 18 Glioblastom gr. IV

7 PROLIFERAČNÍ AKTIVITA Vyjádřením biologické agresivity intracerebrálních nádorů zlatý standard imunohistochemie s markerem Ki-27 Mírou proliferační aktivity je buněčnatost tkáně, úroveň syntézy DNA a výstavby buněčných membrán ZOBRAZENÍ DIFÚZE MOLEKUL VODY Difúzní zobrazení MRI - buněčnatost ZOBRAZENÍ ÚROVNĚ SYNTÉZY DNA Obrat 18F-fluorodeoxythymidinu při PET ZOBRAZENÍ ÚROVNĚ VÝSTAVBY MEMBRÁN Detekce cholinu ve tkáni MR-spektroskopií Obrat 18F-metylcholinu při PET

8 F-FLT-PET/CT 18 F-fluorodeoxythymidin analogon thymidinu označené radionuklidem s β+ rozpadem, detekce anihilačního záření V prvních 15 min. neprochází hematoencefalickou bariérou, po konjugaci v játrech ano, do buňky v S fázi cyklu prochází facilitovanou difuzí, v neuronech v G fázi se nehromadí Porušení hematoencefalické bariéry a současné syntézy DNA 18 Hatakeyama T, et al. 11C-methionine (MET) and 18F-fluorothymidine (FLT) PET in patients with newly diagnosed glioma. Eur J Nucl Med Mol Imaging Nov;35(11): Glioblastom gr. IV

9 MRI - SPEKTROSKOPIE Pomocí jevu magnetické rezonance 1H je stanovena v objemové jednotce tkáně koncentrace metabolitů V mozku koncentrace cholinu, kreatinu 1+2 a N-acetylaspartátu Míra úrovně překotného tvoření fosfolipidových dvojmembrán je vyjádřena koncentrací cholinu Glioblastom gr. IV

10 MRI + F-FDG-PET/CT 18 Low-grade versus high-grade, 12 měsíců, biopsie nebo resekce, biopticky ověřené nálezy Soubor (vyloučeny 3 lymfomy) 13 nemocných - 5 nádory gr. III IV, 8 nádorů gr. II Histologicky vyšetřena proliferace pomocí Ki-67 Výsledky Senzitivita 100% (5/5), specificita 75% (6/8) 5x vysoá glykolitická aktivita u nádoru gr. III - IV 2x vysoká glykolytická aktivita u tumoru gr. II 6 x nízká aktivita u nádoru gr. IV

11 MRI + F-FDG-PET/CT 18 Low-grade versus high-grade, 12 měsíců, biopsie nebo resekce, biopticky ověřené nálezy Soubor (vyloučeny 3 lymfomy) 13 nemocných - 5 nádory gr. III IV, 8 nádorů gr. II Histologicky vyšetřena proliferace pomocí Ki-67 Výsledky Senzitivita 100% (5/5), specificita 75% (6/8) 5x vysoá glykolitická aktivita u nádoru gr. III - IV 2x vysoká glykolytická aktivita u tumoru gr. II 6 x nízká aktivita u nádoru gr. IV Fibrilární astr. gr. II Fibrilární astr. gr. II Glioblastom gr. IV DLBCL

12 MRI + F-FLT-PET/CT 18 Low-grade versus high-grade, 12 měsíců, biopsie dle nebo resekce, biopticky ověřené nálezy Soubor: 13 nemocných, 8 nádorů gr. III IV, 5 nádorů gr. IV Histologicky vyšetřena proliferace pomocí Ki-67 Výsledky : Všechna vyšetření správně hodnotila grade tumoru 8 nádorů s vysokou proliferační aktivitou 100% shoda 5 nádorů s nízkou aktivitou 100% shoda

13 MRI + F-FLT-PET/CT 18 Low-grade versus high-grade, 12 měsíců, biopsie dle nebo resekce, biopticky ověřené nálezy Soubor: 13 nemocných, 8 nádorů gr. III IV, 5 nádorů gr. IV Histologicky vyšetřena proliferace pomocí Ki-67 Výsledky : Všechna vyšetření správně hodnotila grade tumoru 8 nádorů s vysokou proliferační aktivitou 100% shoda 5 nádorů s nízkou aktivitou 100% shoda Fibrilární astrocytom gr. II Gemistocytární astrocytom ložiskově gr. III

14 MRS Low-grade versus high-grade, 12 měsíců, navigovaná biopsie dle PET/CT a resekce, biopticky ověřené nálezy MRS +18F-FLT-PET/CT Soubor : 9 nemocných, 5 nádorů gr. III IV, 4 nádory gr. II Všechny nádory měly patologickou koncentraci cholinu!!! NÁLEZ VYSOKÉ KONCETRACE CHOLINU JE NESPECIFICKÁ ALE VYSOCE SENZITIVNÍ ZNÁMKA GLIOVÉHO NÁDORU

15 MRS Low-grade versus high-grade, 12 měsíců, navigovaná biopsie dle PET/CT a resekce, biopticky ověřené nálezy MRS +18F-FLT-PET/CT Soubor : 9 nemocných, 5 nádorů gr. III IV, 4 nádory gr. II Všechny nádory měly patologickou koncentraci cholinu!!! NÁLEZ VYSOKÉ KONCETRACE CHOLINU JE NESPECIFICKÁ ALE VYSOCE SENZITIVNÍ ZNÁMKA GLIOVÉHO NÁDORU Fibrilární astrocytom gr. II.

16 SPEKTRA U GLIOMŮ Glioblastom gr. IV Fibrilární astrocytom gr. II

17 DISKUSE Jaký je optimální algoritmus zobrazení? MRI difúzní zobrazení buněčnost a rozsah infiltrace Posouzení buněčnosti míra restrikce pohybu molekul H20 Expanzivní chování nebo infitrativní růst organizovanost difúze MRI - spektroskopie odlišení nádorů a zánětů Sama o sobě bez možnosti rozlišit stupeň diferencovanosti F-FDG-PET/CT rozlišení multifokálních procesů 18 Extrémní úroveň akumulace intrakraniálních lymfomů Celotělové zobrazení k odlišení sekundárního postižení mozku F-FLT-PET/CT rozpoznání maligního zvratu 18 Porušení hematoencefalické bariéry Vysoká úroveň proliferace = úroveň dediferencovanosti (grade) Chen W, et al. DH. Imaging proliferation in brain tumors with 18F-FLT PET: comparison with 18F-FDG. J Nucl Med Jun;46(6):

18 Fibrilární astrocytom gr. II

19 Fibrilární astrocytom gr. II se zvratem v anaplastický astrocytom gr. III

20 Fibrilární astrocytom gr. II se zvratem v anaplastický astrocytom gr. III

21 Fibrilární astrocytom gr. II se zvratem v anaplastický astrocytom gr. III

22 Glioblastom gr. IV

23 MULTIFOKÁLNÍ POSTIŽENÍ Buněčnatost a glykolytická aktivita Restrikce difúze vs akumulace FDG Multifokální high-grade astrocytomy, lymfomy, metastázy Zobrazení pomocí FDG v celotělovém rozsahu Fibril. astrocytom gr. II DLBCL Adenokarcinom plic DLBCL

24 MULTIFOKÁLNÍ POSTIŽENÍ Buněčnatost a glykolytická aktivita Restrikce difúze vs akumulace FDG Multifokální high-grade astrocytomy, lymfomy, metastázy Zobrazení pomocí FDG v celotělovém rozsahu Fibril. astrocytom gr. II DLBCL Adenokarcinom plic DLBCL

25 ZÁVĚR Odlišení maligních forem Posouzení rozsahu nádorové infiltrace Posouzení charakteru růstu expanzivní vs. infiltrativní Přesná navigace biopsie 18F-FLT-PET/CT Detekce recidiv 18F-FLT-PET/CT Detekce lymfomu, hledání původu metastáz - 18F-FDG-PET/CT

26 ZOBRAZENÍ NÁDORŮ MOZKU NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI Jiří Ferda, Eva Ferdová, Jan Kastner, Hynek Mírka, *Jan Mraček, *Milan Choc **Ondřej Hes KLINIKA ZOBRAZOVACÍCH METOD *NEUROCHIRURGICKÉ ODDĚLENÍ **ŠIKLŮV ÚSTAV PATOLOGICKÉ ANATOMIE Lékařská fakulta UK a Fakultní nemocnice Plzeň