局所進行直腸癌患者における動的灌流磁気共鳴画像法の役割

Role of dynamic perfusion magnetic resonance imaging in patients with local advanced rectal cancer.

• Davide Ippolito
• Silvia Girolama Drago
• Anna Pecorelli
• Cesare Maino
• Giulia Querques
• Ilaria Mariani
• Cammillo Talei Franzesi
• Sandro Sironi

抄録

背景:

直腸癌患者の管理は、主に病期分類と再病期分類の両方の診断ツールとしての磁気共鳴画像法（MRI）の使用に基づいている。治療後、現在までのところ、完全奏効の評価は、異なる腫瘍回帰グレード（TRG）の特徴（.、DworakまたはMandard分類）を用いた病理組織学的評価に基づいている。一方、放射線学的な観点からは、化学療法後の完全奏効を予測するための主な関心事は、MRIと、動的コントラスト強調MRIに代表される拡散強調画像と灌流画像の潜在的な役割に焦点を当てている。主な目的は、病理組織学的所見と比較して腫瘍反応を予測するための信頼性の高いツールを見つけることである。

BACKGROUND: The management of rectal cancer patients is mainly based on the use of the magnetic resonance imaging (MRI) technique as a diagnostic tool for both staging and restaging. After treatment, to date, the evaluation of complete response is based on the histopathology assessment by using different tumor regression grade (TRG) features (., Dworak or Mandard classifications). While from the radiological point of view, the main attention for the prediction of a complete response after chemotherapy treatment focuses on MRI and the potential role of diffusion-weighted images and perfusion imaging represented by dynamic-contrast enhanced MRI. The main aim is to find a reliable tool to predict tumor response in comparison to histopathologic findings.

エイム:

病理組織学的に相関性のある局所進行直腸癌患者における健康な直腸壁と化学放射線療法に対する腫瘍反応の評価における動的造影灌流MRIパラメータの価値を検討すること。

AIM: To investigate the value of dynamic contrast-enhanced perfusion-MRI parameters in the evaluation of the healthy rectal wall and tumor response to chemo-radiation therapy in patients with local advanced rectal cancer with histopathologic correlation.

方法:

1.5T MRI装置（Achieva、Philips）を用いたダイナミックコントラスト強調MR試験を受けた生検で証明された直腸腺癌患者28人が、化学放射線療法前（MR1）と化学放射線療法後（MR2）に登録された。プロトコルには、軸方向平面で取得されたT1ガドリニウム強化THRIVEシーケンスが含まれていた。専用ワークステーションを使用して、カラー透視マップを作成した。関心領域は、腫瘍組織と正常な直腸壁上に手動で描かれたため、以下のパラメータが計算され、統計的に分析された。相対動脈増強（RAE）、相対静脈増強（RVE）、相対後期増強（RLE）、最大増強（ME）、ピークまでの時間および曲線下面積（AUC）。灌流パラメータは病理学的TRG（Mandardの基準；TRG1 = 完全回帰、TRG5 = 無回帰）と関連していた。

METHODS: Twenty-eight patients with biopsy-proven rectal adenocarcinoma who underwent a dynamic contrast-enhanced MR study performed on a 1.5T MRI system (Achieva, Philips), before (MR1) and after chemoradiation therapy (MR2), were enrolled in this study. The protocol included T1 gadolinium enhanced THRIVE sequences acquired on axial planes. A dedicated workstation was used to generate color permeability maps. Region of interest was manually drawn on tumor tissue and normal rectal wall, hence the following parameters were calculated and statistically analyzed: Relative arterial enhancement (RAE), relative venous enhancement (RVE), relative late enhancement (RLE), maximum enhancement (ME), time to peak and area under the curve (AUC). Perfusion parameters were related to pathologic TRG (Mandard's criteria; TRG1 = complete regression, TRG5 = no regression).

結果:

10個の腫瘍（36％）が組織学的に完全または亜全体の退縮（TRG1-2）を示し、奏効者に分類された；18個の腫瘍（64％）は非奏効者（TRG3-5）に分類された。灌流MRIパラメータは、MR1では腫瘍組織の方が健常組織よりも有意に高かった（<0.05）。ベースライン（MR1）では、奏効者と非奏効者の間で灌流パラメータに有意差は認められなかった。化学放射線療法後のMR2では、反応者は有意に(<0.05)低い血流値を示した。0.05）より低い灌流値［RAE (%) 54 ± 20; RVE (%) 73 ± 24; RLE (%): 82 ± 29; ME (%)］を示した。904±429]と非応答者に比べて[RAE (%): 129±45; RVE (%): 154±39; RLE (%): 164±35; ME (%): 1714±427]であった。さらに、反応者群ではMR2で有意に灌流値が低下した[RAE (%): 54 ± 20; RVE (%): 73 ± 24; RLE (%): 82 ± 29; ME (%).904±429]とMR1での対応する灌流値と比較して、[RAE（％）：115±21; RVE（％）：119±21; RLE（％）：111±74; ME（％）：1060±325]；（＜0．05).時間強度曲線については、MR2でのAUCは応答者と非応答者で有意な差（＝0.03）を示し[AUC (mm × 10) 121 ± 50 258 ± 86]、腫瘍組織のAUC値は非応答者に比べて応答者の方が低かった。非奏効者では、MR1とMR2での灌流値の間に有意差はなかった。

RESULTS: Ten tumors (36%) showed complete or subtotal regression (TRG1-2) at histology and classified as responders; 18 tumors (64%) were classified as non-responders (TRG3-5). Perfusion MRI parameters were significantly higher in the tumor tissue than in the healthy tissue in MR1 ( < 0.05). At baseline (MR1), no significant difference in perfusion parameters was found between responders and non-responders. After chemo-radiation therapy, at MR2, responders showed significantly ( < 0.05) lower perfusion values [RAE (%) 54 ± 20; RVE (%) 73 ± 24; RLE (%): 82 ± 29; ME (%): 904 ± 429] compared to non-responders [RAE (%): 129 ± 45; RVE (%): 154 ± 39; RLE (%): 164 ± 35; ME (%): 1714 ± 427]. Moreover, in responders group perfusion values decreased significantly at MR2 [RAE (%): 54 ± 20; RVE (%): 73 ± 24; RLE (%): 82 ± 29; ME (%): 904 ± 429] compared to the corresponding perfusion values at MR1 [RAE (%): 115 ± 21; RVE (%): 119 ± 21; RLE (%): 111 ± 74; ME (%): 1060 ± 325]; ( < 0.05). Concerning the time-intensity curves, the AUC at MR2 showed significant difference ( = 0.03) between responders and non-responders [AUC (mm × 10) 121 ± 50 258 ± 86], with lower AUC values of the tumor tissue in responders compared to non-responders. In non-responders, there were no significant differences between perfusion values at MR1 and MR2.

結論:

動的造影灌流MRI解析は、局所進行直腸癌における腫瘍組織の血管性の特徴を同定するための補完的な診断ツールであり、治療効果の評価に有用である。

CONCLUSION: Dynamic contrast perfusion-MRI analysis represents a complementary diagnostic tool for identifying vascularity characteristics of tumor tissue in local advanced rectal cancer, useful in the assessment of treatment response.

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