Réponse tumorale : quelle imagerie fonctionnelle
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Réponse tumorale: Quelle imagerie fonctionnelle? Mathilde Wagner Sce de Radiologie Diagnostique et Oncologique Hôpitaux universitaires Pitié-Salpêtrière – Charles Foix Soirée SFR IDF 10/04/2014 Cytotoxique Traitement anticancéreux Cytostatique Anti-angiogénique Inhibiteur de la croissance Inhibiteur de la prolifération Stimulateur de l’apoptose Diminution de la taille de la tumeur Augmentation de la survie Stabilisation tumorale Modification intra tumorale APPLICATION DE L’IMAGERIE FONCTIONNELLE Prédiction de la réponse Choix du TTT Evaluation de la réponse Poursuite du TTT Traitement anticancéreux Architecture Celllularité, Intégrité Mb, Perfusion, Tortuosité E Métabolisme Spectroscopie FDG-PET IRM de diffusion Imagerie fonctionnelle Vascularisation Imagerie de perfusion Information physiopathologique ≠ imagerie morphologique Autres Hypoxie tissulaire Propriétés visco-élastiques BOLD Elastographie IRM de diffusion • Objectif: étude des mouvements microscopiques des molécules d’eau distinguer les tissus où les protons sont mobiles de ceux où les protons sont peu mobiles Pondération de la séquence de diffusion selon le facteur b – b = γ2 G2 τ2 (Δ –τ/3) – quand b , le signal – diminution proportionnelle aux mvt signal diffusion restreinte diffusion élevée b (s/mm2) • Nécessité de calcul du coefficient apparent de diffusion ADC S(b)/S(0) = e (-bADC) S(b)/S(0) (S(b)/S(0)) Ln (S(b)/S(0)) = -ADC*b S(b)/S(0) = e (-bADC) b b Molécules en mouvement Diffusion libre Signal diminué ADC élevé Molécules immobiles Diffusion restreinte Signal élevé ADC bas APPLICATIONS DWI Prédiction de la réponse au TTT Faible ADC ADC élevé Haute cellularité Prolifération importante Présence de nécrose Perte de l’intégrité de la mb cellulaire Hypoxie →Phénotype agressif →Radio / chimio-résistance →Meilleure réponse →Moins bonne réponse Non valable pour les traitements antivasculaires APPLICATIONS DWI Prédiction de la réponse au TTT Rôle prédictif de la DWI-MR Métastases hépatiques OUI Cui, Radiology 2008 Koh, AJR 2007 Cancer du rectum OUI le + souvent Dzik-Jurasz; Lancet 2002 Sun, Radiology 2010 Jung, JMRI 2012 Ippolito, Abdom Imaging 2013 Non Cancer du sein OUI NON OUI pour cancers « triple négatif » Park, Radiology 2010 Nilsen, Acta Oncol 2010 Woodhams, Radiology 2010 Richard, Eur Radiol 2013 Cancer du col OUI NON Liu, Clinical Radiology 2009 Zhang, JCAT 2011 Kim, JMRI 2013 Cancer des VADS OUI OUI un peu NON Kim, Clin Cancer Res 2009 Kato, Eur Radiol 2009 King, Radiology 2013 APPLICATIONS DWI Prédiction de la réponse au TTT Rôle prédictif de la DWI-MR Meilleure réponse si ADC bas Métastases hépatiques OUI OUI Cancer du rectum OUI le + souvent OUI mais …. Non Cancer du sein OUI NON OUI pour cancers « triple négatif » OUI pour les cancers « triple négatif » Cancer du col OUI NON ???? Cancer des VADS OUI OUI un peu NON ???? ADC = 1,074 Réponse ADC = 1,302 Absence de réponse Richard et al. APPLICATIONS DWI Evaluation de la réponse au TTT Diminution de la cellularité Mort cellulaire / apoptose fréquence diffusion ADC Pré TTT Apparition de nécrose ADC Post TTT ADC Répondeurs ADC = réponse Non répondeurs temps Afaq, Cancer Imaging 2010 APPLICATIONS DWI Evaluation de la réponse au TTT Identification des répondeurs Carcinome hépato cellulaire OUI ou NON Jiang, J Hepatol 2013; Chan, Radiology 2006; Kamel, JVIR 2007; Schrami AJR 2009; Kamel, AJR 2003, Vouche, Hepatology 2013 Cancer du rectum OUI Monguzzi, Eur J Radiol 2013; Kim, Radiology 2009; Lambreghts, Ann Surg Oncol 2009; Curvo Semedo, Radiology 2011 Cancer du sein OUI Fanberget, Eur Radiol 2011 Wu, Breast Cancer Res Treat 2012 Cancer des VADS OUI King, Radiology 2013, Vandecaveye, Eur Radiol 2010, Kim Clin Canc Res 2009 NON King, Eur Radiol 2010 Cancer du col +/- Liu, Clinical Radiology 2009 Levy, Gynecologic Oncol 2011 Zhang, JCAT 2011 Cancer du OUI Okuma, Bristish J Radiol 2009 APPLICATIONS DWI Evaluation de la réponse au TTT Identification des répondeurs Carcinome hépato cellulaire OUI ou NON OUI mais …fct° TTT ADC après ttt Si réponse RECIST ADC si nécrose post CEL Pas si nécrose post RE/Sorafenib Cancer du rectum OUI Variation / ADC Variation que ADC Volume Cancer du sein OUI Variation / ADC Cancer des VADS OUI Variation +++ NON Cancer du col +/Plutôt OUI Cancer du OUI ???? (valeur post ttt) ADC +élevé (NS) Variation + élevée (NS) ADC +élevé LIMITES DWI • Manque de standardisation – Choix des valeurs de b • 2 au minimum = – une > 100 s/mm2 et une 500-1000 s/mm2 – Nbx facteurs influençant l’ADC • B, séquence, champ magnétique Examen sur la même machine • Reproductibilité: – CV = 14% – Ou mettre la ROI? Padhani, Neoplasia 2008 Braithwate, Radiology 2009 Kim, Radiology 2010 Lambregts, Eur Radiol 2011 EN PRATIQUE • Utilisée en routine • Aide / séquences morphologiques • Même séquence +++ DWI Imagerie de perfusion • Objectif: Analyse de la vascularisation Densité (angiogénèse) Nature (perméabilité) • Analyse des courbes de rehaussement • ROI dans la lésion étudiée C Ct(t) temps Scanner Densité directement proportionnelle à la concentration du PC IRM Signal indirectement proportionnelle à la concentration Echo PC intra vasculaire Destruction -reperfusion Nécessité d’une cartographie T1 2 approches Approche semi quantitative C Pic Wash-out Wash-in AUC Ct(t) 2 approches Approche quantitative C Ct(t) Modèle Ct(t) = Ca(t) R(t) Nécessité d’une fonction d’entrée artérielle Ca(t) Ct(t) ROI dans l’artère afférente ROI dans l’aorte AIF prédéfinie 2 approches Approche quantitative espace extravasculaire et extracellulaire CEES espace vasculaire volume de distribution interstitiel flux sanguin volume sanguin tissulaire AIF Ca perméabilité capillaire Scanner •Vp = volume sanguin •TTM = temps de transit moyen •FS = flux sanguin •PS = produit perméabilité surface IRM •Vp = volume sanguin •Ve = volume de distribution interstitielle •Ktrans = constante de transfert •Kep = constante de lavage APPLICATIONS Im. de perfusion Prédiction de la réponse au TTT •Plus la tumeur est vasculaire •Plus les capillaires sont perméables •Plus la lésion va répondre → CHC, Cancer du rein, cancer du sein, cancer du rectum, cancer du col utérin, cancer des VADS, cancer du pancréas APPLICATIONS Im. de perfusion Prédiction de la réponse au TTT Technique Paramètres CHC CT MTT, Ktrans Jiang, Invest Radiol 2012 Cancer du rein M+ IRM CT Ktrans, Vp BV, BF Flaherty, Cancer Biol Ther 2008 Hahn, J Clin Oncol 2008 Fournier, Radiology 2010 Cancer du sein CT BF, FE (PS) Li, Eur Radiol 2012 Cancer du rectum CT IRM BF, BV Ktrans Bellomi; Radiology 2007 Lim, Eur Radiol 2012 Cancer du col CT BV Li, Eur Radiol 2012 Cancer des VADS CT IRM BF, BV Ktrans Zima, AJNR 2007 Ng, PLOS 2013 Cancer du pancréas CT Ktrans Park, Radiology 2009 APPLICATIONS Im. de perfusion Prédiction de la réponse au TTT Technique Paramètres CHC CT MTT, Ktrans Jiang, Invest Radiol 2012 Cancer du rein M+ IRM CT Ktrans, Vp BV, BF Flaherty, Cancer Biol Ther 2008 Hahn, J Clin Oncol 2008 Fournier, Radiology 2010 Paramètres plus CT de perfusion BF, FE (PS) Li, Eur Radiol élevés 2012 Cancer du rectum chez CT BF, BV Bellomi; Radiology 2007 les répondeurs IRM Ktrans Lim, Eur Radiol 2012 Cancer du sein Qlq soitBVtype de ttt Li, Eur Radiol 2012 Cancer du col CT Cancer des VADS CT IRM BF, BV Ktrans Zima, AJNR 2007 Ng, PLOS 2013 Cancer du pancréas CT Ktrans Park, Radiology 2009 Ktrans Non répondeur Répondeur Lim et al. APPLICATIONS Im. de perfusion Evaluation de la réponse au TTT •Diminution de la vascularisation •Diminution de la perméabilité (normalisation capillaire) = Réponse → CHC, Cancer du rein, cancer du sein, cancer du rectum APPLICATIONS Im. de perfusion Evaluation de la réponse au TTT Technique Paramètres CHC US IRM AUCWO AUC, Ktrans Frampas, Eur J Radiol 2013 Yopp, Ann Surg Oncol 2011 Cancer du rein M+ ASL US Flux MTT, TTP, penteWI/ WO, AUC-WI, AUC-WO De Bazelaire, Clin Cancer Res 2008 Lassau, Clin Cancer Res 2010 Cancer du sein IRM Ktrans, Ve De Bazelaire, BMC Cancer 2011 Cancer du rectum IRM Ktrans Kim, Eur Radiol 2012 Gollub, Eur Radiol 2012 APPLICATIONS Im. de perfusion Evaluation de la réponse au TTT Technique Paramètres CHC US IRM AUCWO AUC, Ktrans Variation Variation Cancer du rein M+ ASL US Flux MTT, TTP, penteWI/ WO, AUC-WI, AUC-WO Variation Ratios Cancer du sein IRM Ktrans, Ve Variation Cancer du rectum IRM Ktrans Variation Valeur post-ttt Variation + importante Paramètre + bas Chez les répondeurs Qlq soit le type de ttt Frampas et al. LIMITES Im. de perfusion • Choix de l’AIF – Fonction prédéfinie – ROI dans une artère afférente • Aorte: fausse? Haute concentration: effet T2* • Artère nourricière: Petite taille: volume partiel / haute résolution spatiale • Reproductibilité inter observateur, entre les modèles et les softwares CV jusqu’à 70% Heye, Radiology 2013 EN PRATIQUE Im. de perfusion • Peu utilisée en routine • Aide / séquences morphologiques • Protocole de recherche • Pb de reproductibilité Autres techniques Spectroscopie • Objectif: étude de la composition moléculaire des tissus TF FID RF ppm Groupement chimique = molécule APPLICATIONS Spectroscopie Identification des répondeurs Tumeur cérébrale OUI Effondrement des métabolites cellulaires (choline, creatine, lactates) Réaugmentation du NAA Apparition de lipides libres Cancer de prostate OUI Hormonottt / radiottt Diminution du pic de choline Corrélée au PSA/à la SSR Cancer du sein +/- Diminution du pic de choline Lichy et al, Neuroradiology 2005 Mueller-Lisse et al, Magn Res Med 2001 Valentini IJROBP, 2012 Jagannathan, BJC 2001 Bathen, MAGMA 2011 BOLD IRM • Imagerie de susceptibilité intrinsèque • Objectif: Étude de l’oxygénation des tissus ???? /Très peu d’études = recherche Identification de Cancer du sein en réponse histo complète Elastographie • Objectif: étude des propriétés visco-élastiques des tissus Module de Young E = S/e S : contrainte externe e : déformation ???? Très peu d’études = recherche Jiang, JMRI 2013 Conclusion • Apport de l’imagerie fonctionnelle dans – Prédiction de la réponse – Évaluation de la réponse • Approche multiparamétrique • Principalement du domaine de la recherche • Sauf l’IRM de diffusion Conclusion • Méthode quantitative • Pb de chevauchement – Absence de seuil • Pb de la reproductibilité – – – – Influence de nbx paramètres Tjrs les même séquences Tjrs au même endroit Éviter le nomadisme +++ Réponse tumorale: Quelle imagerie fonctionnelle? Mathilde Wagner Sce de Radiologie Diagnostique et Oncologique Hôpitaux universitaires Pitié-Salpêtrière – Charles Foix Soirée SFR IDF 10/04/2014 BOLD IRM • Imagerie de susceptibilité intrinsèque • Objectif: Étude de l’oxygénation des tissus Oxyhémoglobine = diamagnétique Désoxyhémoglobine = paramagnétique Désoxyhémoglobine Désoxyhémoglobine •Conso en 02 •Taux de GR (perfusion) Perturbation locale du champ magnétique Décroissance du signal T2* à différents TE T2* taux de relaxation transverse R2* DésoxyHb T2* R2* Chute du signal APPLICATIONS BOLD IRM ???? Très peu d’études = recherche Identification de Cancer du sein en réponse histo complète Jiang, JMRI 2013 Elastographie • Objectif: étude des propriétés visco-élastiques des tissus contrainte S s E = 3μ déformation e Module de Young E = S/e S : contrainte externe e : déformation Module de cisaillement μ = ρVc2 APPLICATIONS Elastographie ???? Très peu d’études = recherche
