Abstract
Mål
Formålet med denne studien var å prospektivt vurdere muligheten for overvåking behandlingsrespons på kjemoterapi hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft ved hjelp av funksjonell diffusjon kart (FDMS) .
Materialer og metoder
Denne studien ble godkjent av distriktsforskningsetiske komité og informert skriftlig samtykke ble innhentet fra alle pasienter. Ni pasienter (gjennomsnittsalder = 66 år; range = 53-76 år, 5 kvinner og 4 menn) med samlede 13 lesjoner ble inkludert. Imaging ble utført i løpet av to uker før oppstart av kjemoterapi og på en, to og seks uker etter oppstart av kjemoterapi. Imaging inkluderte en luft-utløst diffusjon vektet sekvens inkludert tre b-faktorer (100, 600, og 800 s /mm
2). Behandling ble definert ved forandring i tumordiameter ved computertomografi (CT) etter to sykluser med kjemoterapi. Endringer i den tilsynelatende diffusjonskoeffisient (ADC) på en per-lesjon basis og prosentandelene av volumelement med vesentlig øket eller redusert Adjutanter på FDMS ble analysert ved bruk av gjentatte målinger variansanalyse (ANOVA). Endringer i tumorstørrelse ble anvendt som kovariat for å undersøke evnen til ADCs og FDM parametere for å forutsi respons på behandlingen.
Resultatene
Gjentatte tiltak ANOVA viste at prosentandelen av voksler med økt Adjutanter på FDMS ( p = 0,002), så vel som den midlere økning ADC (p = 0,011) var signifikant høyere i gode respondere med en stor reduksjon i tumorstørrelse på CT.
Konklusjon
Våre resultater tyder på at prosent~~POS=TRUNC av lydelementer med betydelig økt adjutanter på FDMS synes å være en lovende biomarkør for tidlig prediksjon av behandlingsrespons hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft. I motsetning til gjennomsnittsverdier, gir denne tilnærmingen den romlige heterogeniteten av behandlingsrespons løses
Citation. Reischauer C, Froehlich JM, Pless M, Binkert CA, Koh DM, Gutzeit A (2014) Tidlig respons på behandling hos ikke-småcellet lungekreft pasienter som bruker Diffusion-Weighted Imaging og Funksjonell Diffusion Maps – en mulighetsstudie. PLoS ONE 9 (10): e108052. doi: 10,1371 /journal.pone.0108052
Redaktør: Andreas-Claudius Hoffmann, West German Cancer Center, Tyskland
mottatt: 5 mai 2014; Godkjent: 02.08.2014; Publisert: 07.10.2014
Copyright: © 2014 Reischauer et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet:. Den forfatterne bekrefter at alle data som underbygger funnene er fullt tilgjengelig uten restriksjoner. Dataene er tilgjengelige fra dryade Digital Repository. https://dx.doi.org/10.5061/dryad.50v83
Finansiering: Forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
Konkurrerer. interesser: forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Response til kreft narkotika av ikke-småcellet lungekreft er vanligvis vurdert som svulst krymping ved computertomografi (CT) etter to. sykluser med kjemoterapi i overensstemmelse med responsevalueringskriterier i solide tumorer (RECIST) [1]. Nye chemotherapies samt nye målrettet terapi blir gradvis innført, derfor nye biomarkører som tillater tidlig behandling overvåkning og prediksjon av behandlingsrespons er garantert slik at behandlingen kan bli raskere tilpasses, unngå unødvendige bivirkninger fra ineffektiv behandling og gjengivelse kreft terapier mer kostnadseffektiv.
Diffusion vektet imaging (DWI) er et lovende verktøy for å vurdere behandlingsrespons til kreftbehandling på et tidligere stadium enn tumorstørrelse måling, siden mobilnettet død og vaskulære endringer foran endringer i lesjon størrelse [2] . Ved hjelp av DWI, kan den tilsynelatende diffusjonskoeffisient (ADC) beregnes som har vist seg å være en nyttig kvantitativ reaksjon biomarkør til anticancermedikamenter i hjernetumor [3], brystkreft [4] – [6], hode og nakke tumorer [7 ], [8], livmorhalskreft [9], leverkreft [10], endetarmskreft [11], bløtdels sarkomer [12], benmetastaser [13], [14], og ikke-småcellet lungekreft [ ,,,0],15].
i den senere tid har funksjonelle diffusjon kartet (DM) blitt undersøkt som en fremgangsmåte for å voxelwise ADC analyse som er potensielt mer sensitivt påvise behandlingsrespons enn adjutanter gjennomsnitt over hele lesjoner [16], [17 ]. FDM karakteriserer og kvantifiserer heterogenitet av behandlingsrespons ved å segmentere svulsten på et voxelwise basis i tre forskjellige regioner med betydelig økt (røde voxel), betydelig redusert (blå voxel) og uendret ADCs (grønne voxel) under behandling. Ved hjelp av denne metoden, studier har til nå fokusert i stor grad på etterforskningen av hjernesvulster [16] – [19]. Oversettelsen til kroppen regioner utsatt for bevegelse er utfordrende på grunn av kravet om presise coregistration av pre- og postbehandlings ADC kart som en obligatorisk forbehandling skritt for beregning FDMS. Derfor er FDM analyse av lesjoner i lungen særlig utfordrende på grunn av luftbevegelse og resistensrelaterte artefakter som skyldes vev-luftgrensesnitt.
Således er målet med foreliggende pilot studien var å prospektivt vurdere muligheten for overvåking og forutsi behandlingsrespons hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft ved hjelp FDMS sammenlignet med reduksjon i tumorstørrelse på CT etter to behandlingskurer som referansestandard.
Materialer og metoder
Study Befolknings
Denne studien ble godkjent av distriktsforskningsetiske komité og informert skriftlig samtykke ble innhentet fra alle pasientene i vår prospektiv klinisk studie utført mellom august 2010 og august 2012. Ni pasienter (gjennomsnittsalder = 66 år, range = 53-76 år, 5 kvinner, 4 menn) med samlet 13 lungesvulster som oppfylte alle inkludering og eksklusjonskriterier ble inkludert. Inklusjonskriteriene var: histologisk påvist ikke-småcellet lungekreft (adenokarsinom, stadium IV) uten noen tidligere onkologisk behandling i en palliativ, ikke-kirurgisk innstilling med planlagt systemisk behandling. Eksklusjonskriterier var:. Uvilje mot å delta i studien, kontraindikasjoner magnetic resonance imaging (MRI) eller manglende evne til å tolerere MR på grunn av høy klasse dyspné eller redusert generelle helsetilstand
Diagnostisering og behandling av lungekreft
i alle pasienter, diagnostisering av lungekreft ble histologisk påvist med transbronchial biopsi av et styre-undersøkt pulmologist. Innen 14 dager etter diagnose, alle inkluderte pasienter ble undersøkt ved hjelp av en standardisert kontrastforsterket CT og en baseline MR-undersøkelse. Terapeutisk respons ble kategorisert etter en radiolog (AG) med 13 års erfaring i thorax avbildning ved hjelp RECIST 1.1 kriterier [1] ved å evaluere endringer i den maksimale svulst aksial diameter på CT etter to sykluser med kjemoterapi. Spesifikk terapi, lengde på progresjonsfri intervall, og lesjon størrelse på CT før og etter behandlingen er listet opp for hver pasient i tabell 1. Merk at pasienten to omkomne etter det andre kurset av kjemoterapi på grunn av årsaker som ikke er relatert til lungekreft. På tidspunktet for død var det ingen tumorprogresjon. Data for denne pasienten ble inkludert inntil oppsigelse av andre løpet av kjemoterapi.
MR-undersøkelse
MR ble utført på maksimalt 14 dager før utbruddet av behandling og gjentatt på en, to og seks uker etter oppstart av det første kurset av kjemoterapi. Imaging av thorax ble utført på en 1,5 T MR skanner (Achieva, Philips Healthcare, Best, Nederland, Versjon 3.2.2.0) med pasienten i liggende stilling ved hjelp av en 16-element følsomhet-koder torso får bare spole array ( Philips Healthcare, Best, Nederland) som dekker brystet.
Axial Imaging av thorax ble utført med T
1 vektet rask spin-ekko samt dual-ekko rask gradient-ekko bildebehandling, sammen med aksial DWI, ved hjelp av tre b-verdier på 100, 600 og 800 s /mm
2. Den nedre b-verdi ble valgt for å minske perfusjon effekter [2]. Imaging parametere er oppsummert i tabell 2. For å minimalisere virkningene av respiratorisk bevegelse, ble bildebehandling utført ved hjelp av en luftveisutløsende teknikk med en navigator plasseres på høyre kuppelen av mellomgulvet.
I løpet av baseline skanne før behandlingen ble DWI scan anskaffet to ganger for å tillate for beregning av tersklene for FDMS (se nærmere omtale nedenfor). Derfor er det første søkeøkten var lengre enn oppfølgings skanninger. Skanne ganger for baseline var ca 20 minutter og for en oppfølgingsundersøkelse ca 14 minutter. På grunn av luft-utløst DWI oppkjøpet, de enkelte skanne ganger varierte mellom fagene.
Diffusion Data Analysis
Dataanalyse ble utført ved hjelp av in-house programvare skrevet i Matlab (The Mathworks, Natick, MA, USA, Release 2010a). Først ble virvelstrøm induserte bilde fordreining korrigert i in-vivo-datasett ved anvendelse av en korrelasjon basert affine registreringsalgoritmen [20]. For det andre ble ADC kartene beregnes ved hjelp av en mono-eksponentiell tilpasning av alle b-faktor bilder ved hver måling tidspunkt. Dette resulterte i tilsammen fem ADC-kart per pasient, to forbehandling samt tre etter behandlingsperioden ADC-kart. Tredje, ble den andre forbehandling ADC kart og alle etter behandlingsperioden ADC kart coregistered til tilsvarende første forbehandling ADC kartet for hver enkelt pasient. Coregistration ble utført ved hjelp av en robust Fleroppløsnings justering algoritme [21] som ble implementert i Matlab. Algoritmen ble utvidet for å tillate affine transformasjoner. Som en kvalitetsindikator på coregistration, ble Pearsons korrelasjonskoeffisienter av de to forbehandling ADC kart for hver pasient beregnet før og etter coregistration. Dermed ble korrelasjonskoeffisienten beregnet over hele datasett.
Region of Interest Analyse.
lesjon grenser ble definert manuelt på ADC kartene tar hensyn til diagnostisk informasjon fra CT og tilsvarende konvensjonell anatomisk MRI. Regionene av interesse (Rois) ble trukket over hver svulst peiling skive på ADC kart over hele metastaser av en enkelt radiolog (AG). ROIs ble definert på tvers av alle lesjoner i hver pasient for hver undersøkelse separat, dvs. før oppstart av kjemoterapi (første forbehandling ADC kart) (gjennomsnittlig size = 57.16 cm
3; range = 1,46 til 253,25 cm
3) og på en (gjennomsnittlig size = 45.13 cm
3; område = 1,37 til 247,46 cm
3), to (gjennomsnittlig size = 43,40 cm
3; range = 1,30 til 231,36 cm
3), og seks ( mener size = 33.57 cm
3; range = 1,39 til 184,78 cm
3) uker etter behandling utbruddet. Care ble tatt for å utelukke hulrom områder eller atelectatic lungeområder. Deretter ble den midlere ADC for hver lesjon på hvert tidspunkt beregnes og deretter den tilsvarende ADC endres i forhold til forbehandling verdier.
FDM-analyse.
Tidligere arbeid har vist at, tiden tillater det, terskler for FDMS bør bestemmes direkte i tumoren i stedet for i referanse vev for å maksimere nøyaktigheten [22]. Derfor ble de terskler beregnet for hver pasient individuelt direkte i tumorvevet ved statistisk sammenligning av de to ADC-forbehandling kart. Derved tersklene ble satt til repeterbarhet grense av tumorvevet i hver pasient bestemmes ved hjelp av en-veis analyse av varians (ANOVA) [14]. Utover betydningen terskelen, ble en klynge størrelse beløpsgrense på seks for å utelukke isolerte lydelementer som mest sannsynlig svarer til falske positive resultater [14]. Ved å gjøre dette, andelen av lydelementer som viste en signifikant økning (rød voksler), en signifikant reduksjon (blå voxels) eller ingen endring (grønn voxels) i sine ADCs ved hver etter behandlingsperioden tidspunkt i forhold til forbehandling verdiene ble beregnet for hver og hver lesjon i studiekohorten. På denne måte ble FDMS generert for skjæringspunktet av hver grunnlinje ROI og den tilsvarende etter behandlingsperioden ROI.
Statistical Analysis
Endringer i tumordiameter på CT før og etter to sykluser med kjemoterapi ble sammenlignet på en per-lesjon basis ved hjelp av Wilcoxon signed-rank test. De gjennomsnittlige ADC endringer på en per-lesjon basis og prosenter av lydelementer med betydelig økt (røde voxel) og betydelig redusert (blå voxel) på FDMS over tid ble analysert ved hjelp av gjentatte tiltak ANOVA. For denne analysen, ble endringene i tumorstørrelse på CT først kom inn som kovariat og andre som mellom-fag faktor. For den sistnevnte hver lesjon ble klassifisert i overensstemmelse med RECIST kriterier, enten som viser stabil sykdom ( 30% reduksjon i tumorstørrelse) eller partiell respons (mer enn 30% reduksjon i tumorstørrelse) under anticancer-behandling
. på grunn av det lave antall pasienter en Kaplan-Meier overlevelsesanalyse ble ikke utført. Men for å evaluere diffusjon parametre som prediktive markører for behandlingsresultatet, Pearson korrelasjonskoeffisienter mellom lengden av den progresjonsfrie intervallet og diffusjonshastighetene parametrene (dvs. betyr ADC endringer og prosentandeler av røde og blå volumelementer på FDMS) på det første tidspunkt etter behandlingsstart ble beregnet. Hos pasienter med multiple lesjoner, i gjennomsnitt diffusjon parametere ble derfor beregnet for hver pasient som veid middel i henhold til størrelsen av hver lesjon i pasienten. For dette prediktiv analyse, ble data fra pasient to som døde før tumorprogresjon fra årsaker som ikke er relatert til lungekreft utelukket.
Statistisk analyse ble utført ved hjelp av SPSS (IBM Corporation, Armonk, NY, USA, SPSS Statistics for Windows , versjon 21.0), med p 0,05 ansett for å være statistisk signifikant for hver analyse
Resultater
CT baserte endringer i tumorstørrelse etter to sykluser av kjemoterapi
Across. studiekohorten, den Wilcoxon signed-rank test viste en meget betydelig reduksjon i tumordiameter på CT (p 0,001) etter to sykluser med kjemoterapi (gjennomsnittlig størrelse før behandlingen = 3,7 cm, rekkevidde = 1.4 til 9.3 cm; bety størrelse etter to kurs av kjemoterapi = 2,8 cm, område = 0,7 til 7,3 cm). Ingen pasienter viste en økning i tumorstørrelse etter behandling.
Diffusion Data Analysis
Ingen brudd på forutsetningene for gjentatte målinger ANOVA ble observert. For dette formål, ble analyse av restene utført ved å undersøke normale plott av residualene og plott av residualene versus montert verdier. Utover det, ble Mauchly er sphericity test beregnet.
ROI analyse av Mean ADC endringer under behandlingen.
Resultatene av ROI analyse er oppsummert i Tabell 3. Gjentatte tiltak ANOVA viste ingen signifikante endringer i endringer av gjennomsnittlig tumor ADC over tid (p = 0,554). Det var imidlertid en betydelig avhengighet av den midlere svulst ADC endring på endringen i tumorstørrelse (p = 0,011). Figur 1a viser den midlere ADC endring av hver lesjon ved en, to og seks uker etter initiering av kjemoterapi plottet mot reduksjon i tumorstørrelse på CT etter to sykluser med kjemoterapi. For å forstå denne avhengigheten bedre, ble forandringer i svulststørrelsen føres som en binær variabel, og brukt som en mellom-fag faktor for analyse. Derved hver lesjon ble klassifisert i henhold til RECIST kriterier, enten som viser stabil sykdom ( 30% reduksjon i tumorstørrelse; n = 9) eller partiell respons (mer enn 30% reduksjon i tumorstørrelse; n = 4) under kjemoterapi. Forholdet mellom størrelsesreduksjon og mener ADC endringen var fortsatt betydelig, og viste at den gjennomsnittlige ADC økningen var større i lesjoner som viste en stor reduksjon i tumorstørrelse på CT sammenlignet med lesjoner som viste bare en moderat reduksjon i tumorstørrelse etter to sykluser med kjemoterapi (p = 0,045). Faktisk, lesjoner som viste en stor reduksjon i tumorstørrelse viser i snitt en økning i gjennomsnittlig ADCs på tvers av alle måle tidspunkter (middel ved en uke = 16,2%; bety to uker = 9,4%, i gjennomsnitt på seks uker = 19,0%) mens de som har en moderat reduksjon i tumorstørrelse avslørte en reduksjon i middel ADCs på tvers av alle måle tidspunkter (middel ved en uke = -7,4%; bety to uker = -8,9%; bety at seks uker = -3,5%)
Tomter (a) var gjennomsnittlig ADC endring og (b) prosentandelen av lydelementer med betydelig økt adjutanter forhold til sine forbehandling verdier (røde voxel) på FDMS i hver lesjon på en, to og seks uker etter oppstart kjemoterapi mot reduksjon i tumorstørrelse etter to sykluser med kjemoterapi. Gjentatte målinger ANOVA viste at en stor reduksjon i tumorstørrelse på CT ble vanligvis innledes med en stor økning i den midlere lesjonen ADC (p = 0,001), så vel som en høy prosentandel av røde lydelementer på FDMS (p = 0,002).
FDM Analyse av ADC endringer Therapy.
Som en kvalitetsindikator på coregistration, Pearsons korrelasjonskoeffisienter mellom de to forbehandling ADC kartene ble beregnet før og etter coregistration. Gjennomsnittlig korrelasjonskoeffisient midlet over alle pasienter økt fra 0,74 (område = 0,56 til 0,93) før coregistration til 0,82 (område = 0,70 til 0,94) etter coregistration.
Det gjennomsnittlige terskelen for FDMS av alle pasienter utover som en betydelig ADC endringen ble ansett å ha skjedd var 0,64 • 10
-3 mm
2 /s (område = 0,26 til 0,89 • 10
-3 mm
2 /s). Som eksempel, er FDMS for to pasienter gjennom et enkelt nivå av lungesvulster ved en, to og seks uker etter initiering av kjemoterapi, så vel som de tilsvarende scatterplots over hele lesjoner vist i figurene 2 og 3. Figur 2 viser de FDMS av lesjon i pasient en som viste en stor reduksjon i tumorstørrelse på CT etter to sykluser med kjemoterapi. Store områder med betydelig økt adjutanter (vist i rødt) er observert på alle tidspunkter etter behandling begynte sammenlignet med forbehandling verdier. I motsetning til dette, Figur 3 illustrerer at bare mindre regioner med betydelig ekstra Adjutanter men større regioner med signifikant redusert ADC (vist i blått) ble observert i de to lesjoner av pasientens 7 som viste bare en moderat reduksjon i tumorstørrelse på CT.
(a) Forbehandling ADC kart som viser ROI trukket av radiolog og FDMS på, (b) en, (c) to, og (d) seks uker etter initiering av kjemoterapi lagt over den tilsvarende etter behandlingsperioden ADC kartet. De scatterplots av forbehandling versus etter behandlingsperioden vokselverdier over hele lesjonen vises under hvert bilde. Stiplede linjer = terskel utover som en betydelig ADC endring anses å ha skjedd. Store regioner i lesjonen viste signifikant økt adjutanter (vist i rødt) på alle tidspunkter etter oppstart av kjemoterapi sammenlignet med forbehandling verdier. Merk at det er voxel merket med uendret adjutanter (grønne voxel) som er utenfor betydning terskelen på scatterplots; disse ble isolert lydelementer som ble ekskludert av klyngen størrelsen terskelen.
(a) Forbehandling ADC kart som viser ROIs omskrive svulster og FDMS på, (b) en, (c) to, og ( d) seks uker etter behandling utbruddet lagt over den tilsvarende etter behandlingsperioden ADC kartet. De scatterplots av forbehandling versus etter behandlingsperioden vokselverdier over hele lesjoner vises under hvert bilde. Stiplede linjer = terskel utover som en betydelig ADC endring anses å ha skjedd. Få voxel funksjonen betydelig økt adjutanter forhold til forbehandling verdier.
Gjentatte tiltak ANOVA viste ingen signifikante endringer i andelen av lydelementer med betydelig økt adjutanter (røde voxel) over tid (p = 0,180). Det var imidlertid en betydelig avhengighet av den prosentandel av røde voksler på endringen i tumorstørrelse (p = 0,002). Prosentene av lydelementer med betydelig økt adjutanter (røde voxel) i forhold til sine forbehandling verdier på en, to og seks uker etter initiering av kjemoterapi er plottet mot reduksjon i tumorstørrelse på CT etter to sykluser med kjemoterapi i Figur 1b. Som tidligere ble endringen i svulststørrelsen dikotomisert som en binær variabel (store sammenlignet med moderate forandringer i svulststørrelsen på CT) for videre analyse. Prosentandelen av røde lydelementer var signifikant høyere i lesjoner som viste en stor reduksjon i tumorstørrelse enn i de som viste bare en moderat reduksjon i tumorstørrelse på CT etter to kurer med cellegift (p = 0,041). Til slutt gjentatte målinger ANOVA viste hverken en betydelig endring i prosentandelen av voksler med signifikant redusert ADC (blå voxels) med tiden (p = 0,070) og heller ikke en signifikant forholdet mellom andelen av blå voksler og endringen i tumorstørrelse (p = 0,181 )
de kakediagrammer i Figur 4 oppsummerer resultatene, det vil si andelen av lydelementer med betydelig økt adjutanter sammenlignet med forbehandling verdier var signifikant høyere i lesjoner som viste delvis respons (gjennomsnitt på en uke = 24,5%;. gjennomsnittet på to uker = 20,6%, mener at seks uker = 21,2%) versus lesjoner som bare viste stabil sykdom (gjennomsnittlig på en uke = 4,5%, mener to uker = 3,7%, i gjennomsnitt på seks uker = 9,4%) på CT.
prosentene i (a) en, (b) to, og (c) seks uker etter behandling innsett er vist separat for pasientene som viste partiell respons (første rad) og stabil sykdom (andre rad), respektivt . Prosentandelen av lydelementer med betydelig økt adjutanter i forhold til forbehandling verdier var signifikant høyere i lesjoner som viste en stor reduksjon i tumorstørrelse på CT etter to sykluser med kjemoterapi (p = 0,041).
Pearson korrelasjon av Diffusion Parametere og progresjonsfri intervall.
bivariat korrelasjon viste ingen signifikant sammenheng mellom ADC endre på en uke etter behandlingsstart og progresjon fritt intervall (r = 0,627, p = 0,096). Det ble heller ikke signifikante sammenhenger finnes enten mellom prosenter av de røde lydelementer (r = 0,541, p = 0,166) eller blå lydelementer (r = -0,506, p = 0,200) i en uke etter oppstart av behandling og progresjonsfri intervall.
Diskusjoner
Hos pasienter diagnostisert med lokalavansert ikke-småcellet lungekreft, er behandlingsrespons på kjemoterapi vanligvis vurdert ved hjelp RECIST 1.1 kriterier [1] basert på reduksjon i maksimal aksial svulst diameter på CT. RECIST fortsatt den mest allment akseptert metode for tumorrespons vurdering selv om dette er gjort etter avsluttet kjemoterapi, vanligvis 12 uker etter behandlingsstart. Men som dyre målrettet terapi blir gradvis introdusert for behandling av lungekreft [23], [24], er det et ønske om tidlig respons og prediktive biomarkører som ville hjelpe til å veilede pasientbehandling.
Den nåværende foreløpige studien viser at prosentandelen av voksler med betydelig ekstra ADCs (røde voxels) målt ved anvendelse av FDMS kan tillate tidlig identifisering av pasienter med partiell respons i henhold til konvensjonelle RECIST kriterier. FDMS kan forutsi utfallet av behandlingen så tidlig som på en uke etter oppstart av kjemoterapi. Av denne grunn kan dette ADC analysemetode tillate leger å foreta justeringer for å tidlige behandling av pasienten, slik som å maksimere behandling fordeler og unngå bivirkninger fra ineffektiv behandling. Videre kan tidlig behandling tilpasning potensielt gi anticancerterapi mer kostnadseffektiv.
DWI av lungene og særlig longitudinelle studier i lungekreft er svært utfordrende på grunn av luftbevegelse, tilstedeværelse av resistens-relaterte gjenstander, og den fraværet av stive landemerker som forenkler bildet coregistration. Til tross for disse utfordringene, har resultatene fra vår pilotstudie vist at bruk av luftveis-utløst DWI og avansert coregistration teknikker, FDM analyse i lungelesjoner er gjennomførbart og har vist lovende resultater. Denne tilnærmingen kan vise seg å være mer følsomme for endringer som følge av behandlingen sammenlignet med gjennomsnitts ADC endringer i gjennomsnitt over hele lesjoner som det står for heterogene endringer som skjer innenfor hver svulst med behandling. Det bør bemerkes at luft utløser hos noen pasienter er signifikant forlenget skannetiden på grunn av sterkt uregelmessige pustemønstre, er tekniske forbedringer nødvendig for å forkorte søketiden hos disse pasientene og samtidig opprettholde høy bildekvalitet. Den totale behandlingstiden utgjorde cirka 20 minutter per pasient, begrenset hovedsakelig av lokalisering og manuell definisjon av lungelesjoner. Automatiske eller halvautomatiske segmentering teknikker kan brukes til å lindre tidsstraff og lette overgangen til klinisk praksis.
I motsetning til tidligere arbeid, som støttet seg på å bruke en terskel bestemmes ut fra en referanse vev [14] for å definere nivået betydelig voxelwise ADC endring i svulster; vi bestemt denne terskelen for FDM analyse på en per-lesjon basis direkte i hver svulst ved å kjøpe et andre ADC kartet før kjemoterapi og sammenligne de to baseline ADC kart ved enveis ANOVA. Denne metoden bør forbedre påliteligheten av FDMS [22] og kan være en viktig faktor for FDM analyse i lungekreft og andre svulster bløtvev.
Resultatene av de gjennomsnittlige ADC endringer på en per-lesjon basis er i samråd med tidligere publiserte resultater, som har vist at en økning i gjennomsnittlig ADC på tre til fire uker sammenlignet med forbehandling verdier kunne forutsi god respons hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft [15]. Men vår studie vist at disse endringene kan potensielt bli observert så tidlig som en uke etter behandlingsstart. I tillegg kan den informasjon avledet fra FDMS, det vil si prosentandelen av voksler med betydelig ekstra ADC (røde voxel) være en mer følsom enn biomarkør gjennomsnitt ADC endringer ved å ta hensyn til heterogeniteten til behandlingsrespons.
Det skal bemerkes at Yabuuchi et al. [15] rapportert å øke gjennomsnittstumor ADC-verdier for nesten alle responderende tumorer. Forbløffende nok fant vi at svulster som viste 30% reduksjon i størrelse etter to sykluser med kjemoterapi var i gjennomsnitt ledsaget av en nedgang i sine gjennomsnitts ADCs på tvers av alle måle tidspunkter. Det bør nevnes på dette punktet at i motsetning til Yabuuchi et al. [15] valg av en lavere b-verdi på 100 mm /s
2 i vårt arbeid skal effektivt redusere innflytelsen av perfusjon effekter på ADC kvantifisering [2]. Ikke desto mindre, er usikkert det biologiske grunnlaget for den observerte reduksjon av de midlere ADCs i lesjoner som viser stabil sykdom. Dette kan forholde seg til den mekanismen av celledød, assosiert med mobilnettet hevelse og /eller inflammatoriske infiltrater kanskje til og med tidlig sykdomsprogresjon. Likevel ville det være interessant å se om disse observasjonene kunne være uavhengig bekreftet av andre forskere.
Det var begrensninger for vår studie. Først, et forholdsvis lite antall pasienter ble inkludert. Grunnen til dette var ofte dårlig generell klinisk tilstand for flertallet av scenen IV lungekreftpasienter, som ofte ikke var i stand til å oppfylle de studie forutsetninger. Videre har pasientpopulasjonen var svakt heterogen med hensyn til spesifikk kjemoterapi administrert. Dette kan påvirke cellulær respons, og i sin tur diffusjon egenskapene til lesjonen etter terapi. Dette kan forklare hvorfor signifikant korrelasjon med den progresjonsfrie intervall ikke ble funnet. Derved bør det bemerkes at bivariate korrelasjoner måtte bli beregnet for hver pasient nivå, ved fremgangsmåten ytterligere avtagende prøvestørrelsen. Utover at en pasient døde før tumorprogresjon og måtte bli sekundært ekskludert fra analysen. Likevel bør det bemerkes at våre resultater viste noen trend mot statistisk signifikans og videre studier med større og mer homogene pasient kohorter er garantert. For det andre, av etiske grunner, ingen kontrollgruppe uten systemisk behandling kunne inkluderes i denne studien, og ingen pasienter hadde progressiv sykdom. I tillegg kan det være interessant å undersøke hvordan resultatene ville i forhold til pasienter som behandles med antiangiogene midler i tillegg til konvensjonell kjemoterapi. For det tredje, i FDM-analyse, er en antagelse gjøres at tumorregresjon oppstår fra periferien mot sentrum av tumoren, slik at voxelwise registrering av kryssende områder av interesse før og etter behandling. Imidlertid er sannsynlig å være mer komplekst mønster av tumorregresjon. Ikke desto mindre har denne tilnærmingen gitt betydelige resultater, som kan bli ytterligere anvendt og som ble testet i fremtidige studier. På tross av disse begrensningene, etter beste overbevisning, er dette den første studien som viser mulighetene for å vurdere og forutsi behandlingsrespons ved bruk av FDMS hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft.
I konklusjonen, nåtid arbeidet viser at bruk av åndedretts-utløst DWI, tidlig behandlingsrespons kan med hell bestemmes hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft ved hjelp FDMS. Prosentandelen av lydelementer med betydelig økt adjutanter (røde voxel) på FDMS kan tillate forutsi behandlingsrespons i henhold til RECIST kriterier så tidlig som på en uke etter oppstart av kjemoterapi. Derved kan FDM potensielt utgjøre en mer sensitiv biomarkør for å forutsi behandlingsrespons enn ADCs på en per-lesjon grunnlag av regnskap for romlig heterogenitet av behandlingsrespons.
