Post on 15-Nov-2020
MR avbildningens rolle i persontilpasset kreftdiagnostikk og behandling Tone F. BathenProfessorInstitutt for Sirkulasjon og BildediagnostikkDet Medisinske FakultetNTNU
2
MR Cancer gruppen
• Tverrfaglig forskningsgruppe, NTNU• Det integrerte universitetssykehuset
Tone F. Bathen Professor, leder
Siver Moestue, May Britt TessemFørsteamanuenser, nestledere
8 Post Doc, 12 PhD, 2 forskerlinjestudenter2 senioringeniørermaster/hovedoppgavestudenter,
3
Visjon
«MR teknologi for bedre kreftbehandling og pasientomsorg»
Hovedfokus på bryst og prostatakreft
TEKNOLOGIGI
PASIENTFORSKNING
KLINIKK
4
Litt kort historie om MR• MRI ble «oppdaget» på 1970-tallet
(Nobelpris i 2003)
• Den første MR scanneren kom til Norge i 1985 (1986 til Trondheim)
• Ble i første omgang hovedsakelig brukt til avbildning av hjerne/sentralnervesystem. Anatomiske forskjeller i friskt og patologisk vev.
• Nå er MR avbildning standard i de fleste utredninger ved et sykehus.
Peter Mansfield og Paul Lauterbur
5
Fra anatomisk til funksjonell avbildning
MULTIPARAMETRISK MR
Anatomi Vaskularitet Celletetthet
6
T2 vektet avbildning
MRS
Diffusjon
Kontrastavbildning
?Forskning har vært nødvendig for å oppnå dette!
HardwareBildesekvenserKontrastmidlerBildeanalyse
7
Statistikk
• Befolkningsøkning, aldrende befolkning – kreftutfordringen øker
• Innføring av pakkeforløp for kreft
25% økning siden 2012
0
50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
2012 2013 2014 2015
Antall henvisninger til bildediagnostikk totalt St. Olavs Hospital
‐
5 000
10 000
15 000
20 000
25 000
2012 2013 2014 2015
Antall henvisninger til MR totaltSt. Olavs Hospital
8
Pakkeforløp for kreft
• Formål: trygghet og forutsigbarhet for pasienten ved mistanke om kreft
• Eksempel fra prostatakreft:
Tid fra behandlingsplan til f.eks. operasjon: Maks. 32 dagerTid fra henvisning til operasjon: Maks. 66 dager
1 10 15 23
Henvisning mottatt fra fastlege
20
MR undersøkelse
Biopsi BiopsisvarPlanlegge behandling
Behandling/ behandlingsplan
DAGDAG
9
• Antall krefttilfeller øker (Populasjons økning/aldring)• Antall henvisninger øker• Data pr. undersøkelse øker• Bildetolkning i stor grad basert på manuell,
erfaringsbasert, kvalitativ tolkning
Utfordringer i MR diagnostikk av kreft
Foto: Geir Mogen/NTNU
10Kreftforeningens kampanje 2013
11
Persontilpasset behandling
• Kreft er en heterogen sykdom• Kreftbehandling er utfordrende
Hvem trenger behandling?
Unngå unødvendig behandling
Bivirkninger
Kostnader
Hvem skal bestemme hvilken behandling pasienten skal få?
Rett behandling
Til den rette pasienten
Til rett tid
12
Hva trenger vi?
Metoder for:– Sikker deteksjon– Stratifisere pasienter til rett behandling– Måle tidlig respons på behandling– Påvise tilbakefall
13
Viktige områder for forskning innen MR og kreft• Utvikle MR protokoller som er tidseffektive, sensitive og
robuste
• Utvikle metoder som tar i bruk mer av informasjonen som ligger lagret i bildene
• Øke forståelsen av sammenhengen mellom informasjon som ligger i MR bildet og molekylære/strukturelle egenskaper av kreft
• Etablere metodikk som medfører mer automatisering og bedre beslutningsstøtte for radiologer/klinikere
14
Eksempler fra pågående forskning
15
Dilemmaet i prostatakreft
• Vanligste kreftform hos menn i Norge– 4889 nye tilfeller i 2014– 1093 dødsfall i 2014
• Hva er sjansen for å dø av prostatakreft?• Aggressiv versus «sovende» kreft?• Behandling versus aktiv overvåkning?
• Diagnostikk – PSA, palpasjon, MR, biopsi, Gleason Score
PSA
Prostata spesifikt antigen
Helsedirektoratet anbefaler ikke
screening bastertpå PSA i
symptomfrie menn
Gleason ScoreHistologisk verifisering/gradering
Dominerende + sekundær grad
Score 4‐5 lavgradigScore 5‐7a intermediær
Score 7b‐9 høygradig
Gleason ScoreHistologisk verifisering/gradering
Dominerende + sekundær grad
Score 4‐5 lavgradigScore 5‐7a intermediær
Score 7b‐9 høygradig
16
Deteksjon av prostatakreft• Tradisjonelt: diagnostikk ved TRUS biopsi
• Pakkeforløp: MR før biopsi
Biopsering - TRUS Biopsering - MR guidet
Identifisere mulig lesjon med mpMR
17
Foto: Geir Mogen/NTNU
Biopsien tas mens pasienten ligger i skanneren
18
Status ved NTNU/St. Olavs
• Studie med pågående rekruttering– Økt sensitivitet/spesifisitet for
deteksjon av kreft?– Færre komplikasjoner?
• Rask tatt opp i klinisk rutine for pasienter med flere runder negativ eller uavklart TRUS
– Høy treffsikkerhet– Endelig avklaring– Endret oppfølging
randomisering
TRUS MRGB
Dersom positiv MR
Mistanke om kreft basert på forhøyet PSA
Konklusjon fra retrospektiv gjennomgang
19
Deteksjon av prostatakreft forts.
• Til tross for mpMRI – å skille mellom aggressiv og «sovende» (indolent) prostatakreft er vanskelig
• Kan teksturanalyse hente ut bildeinformasjon som «et øye ikke ser»?
Entropy N i, j log N i, j
ji
321
1
2
3
1 0
1 1+1=2
2
0 3 2
1
1 3 2 3
2331
3
2222
2 1 1
Gray-scale image Gray-levels Horizontal (0°) GLCM
Abstrakte mål på hvordanintensiteten i bildene erfordelt.
b
DWI
DCE
aT2WI series
Histology slide
c
ADC map Ktrans map
0°
45°
90°
135°
T2WI texture analysis Ve map
20
Entropi skiller Gleason 3+4 fra Gleason 4+3
21
Fra MULTIPARAMETRISK til MULTIMODALFra MULTIPARAMETRISK til MULTIMODAL
NRK februar 2012
22
Fysiologi
metabolisme
Anatomi
MRI
Multi‐parametrisk MR
PET PET/MR
MRAnatomi (T2WI & T1WI)
Multi‐parametrisk MR Anatomi (T2WI & T1WI)Cellularitet (DWI)Vaskularitet (DCE MRI)
PET Metabolisme
Hybrid PET/MR
T2W PETDCEDWI
Hvorfor PET/MR?Komplementære modaliteter
23
Men i hvilke kliniske problemstillinger?
• Få pasienter henvises på klinisk indikasjon til denne scanneren
Foto: Geir Mogen/NTNU
24
PET/MR for lymfeknutestaging i høy-risiko prostatakreft
• MR: God på deteksjon og lokalisering samt påvisning av tumorvekst utenfor prostatakapselen
• MR: påvisning av spredning til lymfeknuter kan være utfordrende => PET kan være et nyttig tillegg
• Tracer: hvilken, fra hvor, halveringstid
+ PET
N‐stadie
T‐stadie
Deteksjon & Lokalisering
MRI
18F‐Fluciclovine(FACBC)
Aminosyreanalog
Halveringstid ca. 110 minutter
25
• PET/MR av hele bekkenområdet i høyrisikopasienter• Prostatektomi med utvidet
bekkenlymfeknute disseksjon (ePLND)• Histologi – gullstandard
LN metastasis~16x8 mm~1.2mm
Lymfeknutemetastaser påvist i 10 av 26 pasienter ved histologi
Studieoppsett
26
Foreløpige resultat viser at spesifisitet øker
MR PET‐MRSensitivitet 40% 40%Spesifisitet 87.5% 100%
Falsk negative lymfeknuter: median ~3.5 mm Sann positive lymfeknuter: median ~22 mm
• Fortsatt lav sensitivitet:Kan ikke erstatte den prognostiske informasjonen fra ePLND
• Men høy spesifisitet: Tilpasning av kirurgisk templatområdeEvt. ikke operere dersom lymfeknute med spredning er utenfor templatområde
27
Men hva med informasjonen fra prostata?
HistopathologyGS: 4+5
T2WI ADC Ktrans PET ‐T2 fusion
Pasient: 71 år, PSA 10.7 ng/ml, klinisk stadie T2, og Gleason score fradiagnostiske biopsier 4+5
28
• Ekstraksjon av 8 bildeparametere (fra mpMR og PET)• Klassifisering av tumor versus benigne voxler (Random
Forest )• «Leave-patient-out validering»
Overført til MR (T2W)
tumorbenigne lesjoner (BPH + inflam.)
normalt vev (alt annet)
Histologi
tumor, benign hyperplasi (BPH) og inflammasjon markert av
patolog
T2W
29
PET
MR
pet/mr
Kombinasjon av både PET og MR parametere gir best klassifikasjon
Individuelle parametere Kombinerte parameterenT2W b800 ADC Ktrans Kep SUV5-10 SUV18-23 SUV33-38 mr pet pet/mr
AUROC 0.65 0.58 0.79 0.56 0.53 0.62 0.72 0.77 0.80 0.80 0.85Sensitivity 0.67 0.51 0.68 0.56 0.51 0.58 0.63 0.70 0.70 0.72 0.76Specificity 0.57 0.63 0.77 0.53 0.52 0.61 0.69 0.73 0.75 0.74 0.78
30
Eksempel fra en av pasientene
31
ADRESSA februar2015
Nå installeres syklotron ved St. Olavs/NTNU…..Nå installeres syklotron ved St. Olavs/NTNU…..
32
Oppsummering
• Etterspørsel på bildediagnostikk i forbindelse med kreftdiagnostikk og behandling øker
• MR avbildning har en viktig rolle i dette• Kompleksiteten i den tilgjengelige bildeinformasjonen
øker • Det er behov for forskning som bidrar til optimal bruk
– Hvilke bildemodaliteter skal brukes til hvilke pasientgrupper og når!
BMR protokoller/sekvenser Bildeanalyser
Bedre beslutningsstøttePersontilpasset diagnostikk og
behandling
33
TakkSt. Olavs HospitalHelena BertilssonAnders AngelsenSverre LangørgenBrage Kruger-StokkeArne SolbergHeidi KnobelTorgrim TandstadØystein StørkersenTrond Viset
Sjukehuset i ÅlesundOlbjørn Klepp
Internasjonalt:Radboud University NijmegenJohns Hopkins School of Medicine, USUniversity of California San Francisco, US
MR Cancer gruppen, NTNU