Scelta della tecnica di imaging nello studio delle metastasi ossee
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1 361 Recenti Prog Med 2013; 104: Scelta della tecnica di imaging nello studio delle metastasi ossee Eugenio Annibale Genovese 1, Vania Mallardo 2, Immacolata Rosati 2, Maria Rosaria Prisco 2, Antonio Fontanarosa 3, Nicoletta Della Vecchia 4, Gianfranco D Agosto 5, Mario Santagata 6, Angelo Basile 3 Riassunto. L osso è il terzo più comune sito di metastasi a distanza nei pazienti affetti da cancro. Le metastasi ossee possono avere implicazioni per la prognosi, la qualità della vita e la terapia locale e sistemica. Numerose modalità di imaging possono essere utilizzate per rilevare le metastasi ossee. Le due principali modalità anatomiche sono la tomografia computerizzata (TC) e la risonanza magnetica, con molte varianti proposte per le procedure di risonanza magnetica, tra cui la diffusion-weighted imaging. Le due principali modalità funzionali sono la scintigrafia e la PET/TC, anche con molte varianti nei radiofarmaci. Scopo del nostro lavoro è quello di esaminare i più importanti radio-composti che possono essere utilizzati con successo per individuare e/o caratterizzare le metastasi ossee. Parole chiave. F-fluoruro, metastasi ossee, PET/TC, scintigrafia. Choice of the imaging technique for the diagnosis of bone metastases. Summary. Bone is the third common site of distant metastases in cancer patients. Bone metastases may have implications for prognosis, quality of life, and local and systemic therapy. Numerous imaging modalities may be used to detect bone metastases. The two main anatomical modalities are computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI), with many variants proposed for the MRI procedure, including diffusion-weighted imaging. The two main functional modalities are scintigraphy and PET/CT, also with many variants in the radiopharmaceuticals. Aim of our paper is to review the most important radio-compounds that can be successfully used to detect and/or characterize bone metastases. Key words. Bone metastases, F-fluoride, PET/CT, scintigraphy. Introduzione Lo scheletro è la terza sede di metastasi dopo il fegato e il polmone. Le metastasi ossee sono diagnosticate durante il follow-up nel 70% dei pazienti con cancro della mammella o della prostata, dal 15 al 30% nei pazienti con altri tipi di tumore (tiroide, rene, polmone, stomaco, utero, vescica, colon, retto) 1. La ricerca delle caratteristiche biologiche del tumore primitivo potenzialmente predittive per lo sviluppo di metastasi ossee è stato argomento di una vasta ricerca 2. L evidenza di metastasi ossee è parte integrante della pianificazione del trattamento, per cui sono generalmente utilizzate una varietà di tecniche di imaging 3. ne del cancro o attraverso l individuazione della reazione del tessuto osseo al processo maligno. Sono disponibili diverse modalità di imaging e, come osservato in recenti raccomandazioni dell American College of Radiologists, nessuna singola modalità di imaging è considerata migliore nella valutazione della malattia metastatica ossea in tutti i tipi di tumore e situazioni cliniche. È quindi importante determinare la migliore strategia diagnostica a seconda del tumore primitivo e della situazione clinica, compreso il rischio metastatico in un dato paziente. Quando le diverse modalità sono ammissibili in un contesto definito, la medicina basata sull evidenza richiede studi comparativi delle prestazioni diagnostiche e la valutazione del rapporto rischio/beneficio. Diagnosi delle metastasi ossee: recenti studi comparativi delle metodiche di imaging METODICHE DI IMAGING E LORO CAPACITÀ DI DIAGNOSTICARE LE METASTASI OSSEE La diagnosi di metastasi ossee, attraverso l utilizzo di metodiche di diagnostica per immagini, si basa su una visualizzazione diretta della diffusio- RADIOLOGIA CONVENZIONALE Escludendo un processo osteoblastico o una reazione sclerotica, l indagine radiografica non consente di visualizzare metastasi, a meno che non sia distrutto il 50% dell osso trabecolare vertebrale; questo dato è evidentemente significativo dello scarso indice diagnostico di questa metodica nel valutare un eventuale coinvolgimento scheletrico in fase precoce 4. 1 Dipartimento di Scienze Mediche, Università di Cagliari; 2 Medicina Nucleare; 3 Diagnostica per Immagini, Seconda Università di Napoli; 4 Diagnostica per Immagini, Università di Cagliari; 5 Diagnostica per Immagini, Medicanova Polidiagnostica, Battipaglia (SA); 6 Dipartimento di Patologia del Distretto Testa Collo, Seconda Università di Napoli. Pervenuto il 10 giugno 2013.
2 362 Recenti Progressi in Medicina, 104 (7-8), luglio-agosto 2013 TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA La tomografia computerizzata (TC) mostra principalmente le lesioni in relazione ad un contenuto anormale di minerali (ridotto in caso di lesioni osteoclastiche e aumentato in caso di lesioni osteoblastiche) e fornisce una morfologia ossea dettagliata. Sebbene sia stato dimostrato che la TC sia più sensibile rispetto alla radiologia convenzionale nell identificare metastasi ossee, deve essere presente comunque una notevole distruzione corticale affinché la metastasi venga rilevata. La distruzione corticale può essere ulteriormente difficile da valutare in presenza di osteoporosi grave o di alterazioni degenerative 5. È interessante notare che la TC può anche rilevare le metastasi all interno del midollo osseo prima che la distruzione ossea si sia verificata. Pertanto la TC è in grado di rilevare la lisi ossea trabecolare e corticale, l invasione dei tessuti molli paraspinali, la crescita del tumore, individuando la reazione sclerotica peritumorale. La TC può mostrare il rapporto di crescita tumorale a partire da lisi con bordo sclerotico, quindi lisi senza bordo sclerotico-definito e, infine, lisi con bordi mal definiti. I malati di cancro sono comunemente indirizzati alla TC per valutare ulteriormente le lesioni dubbie presenti alla scintigrafia ossea. sione del midollo spinale e fratture da compressione vertebrale. Tuttavia, la RM è meno sensibile della TC per l individuazione della distruzione corticale ossea perché la corticale ossea appare nera nelle sequenze T1 e T2-pesate. La RM presenta una sensibilità elevata, circa il 95% 7,8. La specificità della RM è di solito inferiore al 90% a causa della sovrapposizione nella comparsa di metastasi di una varietà di lesioni benigne. LA SCINTIGRAFIA OSSEA Le modalità diagnostiche di medicina nucleare svolgono un ruolo unico, riflettendo l intensità di un processo metabolico che è in relazione con la presenza del tessuto tumorale. La scintigrafia ossea, utilizzando i bisfosfonati marcati con 99m Tc, riflette la reazione osteoblastica dell osso in presenza di cellule tumorali. Il coinvolgimento corticale è probabilmente la causa dei risultati positivi della scintigrafia ossea 9 (figura 1). Rispetto ai tradizionali esami radiografici, essa è sicuramente una metodica più sensibile. Un approccio più frequentemente utilizzato per aumentare ulteriormente la sensibilità della scintigrafia ossea è di eseguire la SPECT, che permette una rappresentazione tridimensionale del sistema scheletrico e il confronto o la fusione di immagini con quelle di altre modalità di imaging 10. RISONANZA MAGNETICA F-FLUORURO PET E PET/TC La risonanza magnetica (RM) può identificare precocemente il coinvolgimento del midollo osseo. È ora possibile effettuare studi whole-body con la RM, così come per la TC, ma non viene considerata una procedura di routine. La RM offre un alta risoluzione sia spaziale sia di contrasto. Si tratta di una metodica ottimale per la valutazione del midollo osseo.essa è in grado di rilevare una lesione intra-midollare maligna prima che si verifichino la distruzione corticale o processi reattivi 6. L infiltrazione midollare maligna è meglio studiata con la RM che con la TC. Inoltre, la RM ha una migliore risoluzione di contrasto per la visualizzazione dei tessuti molli e per le lesioni del midollo spinale e, quindi, è superiore alla TC nel differenziare cause benigne e maligne di compres- La tomografia a emissione di positroni (PET) si sta sviluppando rapidamente come strumento dia- Figura 1. Donna di 47 anni in follow-up per carcinoma della mammella operato 5 anni prima. Ecografia addominale negativa, netto innalzamento dei marker. Scintigrafia Total Body con 99m Tc-difosfonati e SPECT/TC. Le immagini documentano multiple piccole metastasi ossee, da malattia in rapida progressione.
3 E.A. Genovese et al.: Scelta della tecnica di imaging nello studio delle metastasi ossee 363 gnostico di routine in oncologia negli ultimi dieci anni, inclusa l individuazione delle metastasi. La PET con F-fluoruro riflette l incorporazione dello ione fluoruro nella formazione della corticale ossea, processo metabolico tracciato anche dai bifosfonati utilizzati per la scintigrafia ossea 11. La PET/TC, prevede una migliore localizzazione anatomica dei focolai ipermetabolici e migliora l accuratezza diagnostica della PET nel rilevare il coinvolgimento maligno dell osso 12. F-fluoruro PET e PET/TC sono state confrontati da Even-Sapir et al. in 44 pazienti affetti da cancro 13. La sensibilità della PET con il F-fluoruro è stata del 72% quando le lesioni dubbie sono state considerate falsi-negativi e del 90% quando le lesioni dubbie sono state considerate veri positivi. In analoghe esperienze, la sensibilità è stata dell 88% per la PET e il 100% per la PET/TC ed i corrispondenti valori di specificità sono stati del 56% e dell 88%. I dati di letteratura ci portano a concludere che la PET/TC è sicuramente necessaria per una migliore interpretazione della PET con F-fluoruro (figura 2). La sua risoluzione superiore, rispetto a quella della scintigrafia ossea planare e della SPECT, consente una migliore gestione del paziente, in particolare, rilevando lesioni fotopeniche che corrispondono a invasione dell osso da cancro metastatico, senza un intensa reazione osteoblastica 14. F-FDG PET E PET/TC Altre vie metaboliche consentono l individuazione diretta del cancro con la PET: l approccio più frequente nella pratica di routine è tracciare il trasporto del glucosio intracellulare e il suo catabolismo attraverso l analogo del glucosio FDG 15. La PET F-FDG descrive direttamente l incrementato metabolismo glucidico delle cellule neoplastiche nel midollo osseo come pure l invasione della corticale ossea. Il midollo osseo rosso normale dimostra generalmente una bassa intensità di uptake del FDG, per cui un incremento della captazione consente di identificare il precoce coinvolgimento midollare prima che si verifichi una reazione ossea 16. Queste metastasi precoci sfuggono alla scintigrafia ossea e alla TC. Diversi dati in letteratura Figura 2. PET con F-fluoruro. Multiple lesioni secondarie ossee da carcinoma polmonare in fase di stadiazione primitiva. suggeriscono che la PET F-FDG sia più sensibile nel rilevare metastasi sia litiche sia sclerotiche. Quest ultimo tipo di lesione può infatti mostrare una captazione di minor intensità rispetto alle lesioni litiche e in alcuni casi anche una captazione normale. Si presume che la maggiore avidità della PET F-FDG nelle metastasi litiche rifletta l alto tasso di attività glicolitica e la relativa ipossia che caratterizza questo tipo di lesione, in contrasto con le metastasi sclerotiche, presentanti una cellularità relativamente povera, minore aggressività, minore tendenza all ipossia 17 (figura 3). Per quanto riguarda la specificità, PET F-FDG è meno soggetta, rispetto alla scintigrafia ossea, dalle lesioni ossee benigne non specifiche che si trovano incidentalmente. Tuttavia, l artrite focale non degenerativa e le più diffuse artriti degenerative, la spondilodiscite o la sarcoidosi possono generare falsi positivi, così come i tumori benigni, soprattutto gli osteogenici tra cui l osteoblastoma e i tumori gigantocellulari tra cui l osteoclastoma e la cisti ossea aneurismatica,19. I tessuti osteogenici e gigantocellulari derivano del sistema monocita-macrofagico e svolgono un ruolo centrale nella risposta dell ospite a lesioni e ad infezioni. La loro energia è prevalentemente fornita attraverso il metabolismo del glucosio intracellulare. La modalità ibrida PET/TC non solo fornisce una migliore localizzazione anatomica delle lesioni, ma aiuta anche a ridurre i falsi positivi. I dati presenti in letteratura indicano che aumenti di captazione con FDG PET, relativi alla patologia degenerativa
4 364 Recenti Progressi in Medicina, 104 (7-8), luglio-agosto 2013 Figura 3. Stesso caso della Fig. 1. La PET con F-FDG documenta ulteriori piccole metastasi ad elevato metabolismo. della colonna vertebrale sono comuni, ancor di più nel rachide lombo-sacrale, e possono essere riconosciuti alla TC. L aumentato uptake di FDG nella malattia degenerativa non sembra possa essere confuso quindi con la malattia metastatica. Tuttavia, in tutti i casi, focolai di aumentata captazione di FDG non corrispondono ad aspetti anomali alla TC. Il panorama è destinato ad avere a breve interessanti evoluzioni con la disponibilità clinica sul territorio dei nuovi tomografi integrati PET/RM 20. PET E PET/TC CON ALTRI TRACCIANTI Per rilevare metastasi ossee, in caso di neoplasie che solitamente non accumulano FDG, sono ora registrati e utilizzati di routine traccianti del metabolismo lipidico, come acetato ( 11 C), fluorocolina F-FCH o analoghi aminoacidi come fluorodiidrossifenilalanina ( F) DOPA 21,22. Risultati interessanti sono stati segnalati anche con radioligandi dei recettori sovra-espressi in alcuni tumori, come fluoroestradiolo (FES) nel cancro al seno e nei tumori ginecologici, fluorotestosterone nel cancro della prostata, o gli analoghi della somatostatina marcati con 68 Ga, nei tumori neuroendocrini 23,24. Tutti questi traccianti funzionali del tessuto tumorale sembrano rilevare precocemente siti metastatici nell osso corticale, ma anche nel midollo osseo e nei tessuti molli 25. Scintigrafia ossea vs altre metodiche SCINTIGRAFIA OSSEA VS TC MULTIDETETTORE Dai dati presenti in letteratura emerge che la tecnologia TC multidetettore consente di effettuare un dettagliato studio scheletrico wholebody 26. Pertanto, la scintigrafia ossea potrebbe essere evitata quando la TC è indicata per la stadiazione e ristadiazione dei pazienti. Nakahara et al. 27 hanno riportato, in 383 pazienti affetti da tumore, una performance migliore della TC multidetettore rispetto alla scintigrafia ossea, con una sensibilità del 100% vs 78% e con una specificità del 69% vs 28%. In ogni caso, sia la PET/TC che la SPECT-TC integrano una TC multidetettore, superando in questo modo la TC da sola. In 43 pazienti, la scintigrafia ossea ha rilevato metastasi ossee in 14 casi e la TC in 13 casi; erano presenti sette discordanze. Gli autori hanno concluso che i pazienti che sono stati sottoposti, nella fase di stadiazione, a una TC wholebody a 16 detettori possono non aver bisogno di una scintigrafia ossea 28. SCINTIGRAFIA OSSEA VS RM La tecnica di RM WB sta evolvendo rapidamente. Immagini pesate in diffusione (DWI) sono state proposte per la rilevazione di metastasi ossee; essa è stata paragonata alla RM WB convenzionale e alla scintigrafia ossea, in 30 pazienti con vari tipi di cancro 29. In 10 pazienti su 30, sono state rilevate un totale di 52 lesioni ossee metastatiche. Con la RM in DWI, la sensibilità basata sulla lesione è stata del 96% con un valore predittivo positivo (PPV) del 98%, contro l 88% e il 95% rispettivamente della RM effettuata con sequenze standard. La sensibilità della scintigrafia ossea riportata in letteratura è del 96% (uguale a quella della DWI), con un PPV leggermente inferiore (94%) 30,31. SCINTIGRAFIA OSSEA VS F PET FDG Nei pazienti con neoplasie maligne confermate alla biopsia e con sospette metastasi ossee, la PET F-FDG risulta avere una migliore specificità, ma
5 E.A. Genovese et al.: Scelta della tecnica di imaging nello studio delle metastasi ossee 365 una sensibilità inferiore rispetto alla scintigrafia ossea planare. L individuazione di una metastasi ossea singola è un elemento importante per la stadiazione o ristadiazione della malattia 32. Secondo i risultati di Ozülker et al. 33, PET/TC F-FDG rileva il coinvolgimento osseo in 68 su 70 pazienti con una sensibilità del 97%. Al contrario, la scintigrafia ossea ha mostrato la presenza di metastasi in soli 60 pazienti (86%). PET/TC F-FDG ha rilevato 666 di 721 lesioni metastatiche correttamente (92%), mentre la scintigrafia ossea ha rilevato 506 lesioni totalmente (70%). SCINTIGRAFIA OSSEA VS PET F-FLUORURO Schirrmeister 34 ha sottolineato che il divario di sensibilità tra la scintigrafia ossea e la PET Ffluoruro dipende dalla localizzazione anatomica. Rispetto alla PET F-fluoruro, i bifosfonati marcati con 99m Tc hanno un tasso di rilevamento di lesioni benigne o maligne del 72%-89% nel cranio, nelle coste, nello sterno e nelle estremità, ma solo del 20%-43% nella colonna vertebrale e nel bacino. Più recentemente Withofs et al. 35 hanno ottenuto risultati concordanti confrontando PET/TC F-fluoruro e la SPECT ossea in 34 pazienti con tumore della mammella o della prostata, utilizzando la TC con contrasto o la RM come indagini goldstandard. In un analisi basata sulla sede (274 lesioni), il fluoruro è stato più accurato rispetto alla SPECT ossea (sensibilità 75% vs 45%, specificità 84% vs 79%), con una marcata differenza nella rilevazione di lesioni pelviche o lombari. In un analisi basata sul paziente, è stata ottenuta una diagnosi corretta con il fluoruro in 32 dei 33 pazienti (97%), rispetto ai 28 dei 33 (85%) con la SPECT ossea. Gli autori hanno concluso che la PET F-fluoruro o PET/TC sono metodiche eccellenti per la diagnosi di metastasi ossee. Conclusioni L indicazione all imaging nella ricerca delle metastasi ossee diventerà meno sistematica e piuttosto basata sulla biologia e sulla valutazione del rischio individuale. Allo stato attuale, le modalità di imaging sono sempre più sensibili e in grado di rilevare la diffusione metastatica prima dei marker tumorali in molti tipi di tumore. Le linee-guida devono essere criticamente riviste alla luce delle nuove tecniche di diagnostica per immagini, come F PET/TC fluoruro o PET/TC FCH o RM con immagini pesate in diffusione. La scelta della modalità di imaging per la diagnosi di metastasi ossee si sta evolvendo, secondo i dati pubblicati, ma anche in base alla disponibilità locale delle apparecchiature 36,37. La scintigrafia ossea non è la tecnica più sensibile ed ha una specificità limitata, anche se la sua prestazione è migliorata utilizzando macchine più moderne come la SPECT/TC. La PET/TC con F-fluoruro ha una sensibilità superiore rispetto alla scintigrafia ossea, ma è improbabile che possa essere utilizzata nei tumori avidi di FDG. L interpretazione di modalità di imaging combinate, funzionale ed anatomica, dovrebbero potenziare la loro forza e diminuire i loro svantaggi. Recenti studi che mettono a confronto la PET/TC F- FDG con la RM per il rilevamento delle metastasi ossee hanno prodotto risultati contrastanti, dal momento che la PET/TC F-FDG risulterebbe avere una sensibilità superiore, inferiore o pari alla RM. La RM con sequenze di diffusione potrebbe diventare complementare alla PET/TC offrendo immagini di aspetto simile, ma soffre per il momento di una mancanza di specificità nella diagnosi delle metastasi ossee. Il futuro vedrà la fusione di queste due modalità che hanno mostrato le migliori prestazioni nella maggior parte dei tumori. Risultati promettenti sono stati ottenuti dalla fusione di software di PET/TC e RM, mentre è in via di sviluppo la fusione di altre modalità di imaging 38. L utilizzo di macchine PET/RM per scopi clinici è appena iniziato ed è troppo presto per commentare i risultati di studi comparativi nella diagnosi delle metastasi ossee, ma si può affermare che è ormai nata una nuova modalità di imaging ibrido. Bibliografia 1. Ferlay J, Parkin DM, Stellarova-Foucher E. Estimates of the cancer incidence and mortality in Europe in Eur J Cancer 2010; 46: Cuccurullo V, Cascini G, Rossi A, Tamburrini O, Rotondo A, Mansi L. Pathophysiological premises to radiotracers for bone metastases. Q J Nucl Med Mol Imaging 2011; 55: Coleman RE. Bone cancer in 2011: prevention and treatment of bone metastases. Nat Rev Clin Oncol 2011; 9: Rybak LD, Rosenthal DI. 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