RM PROSTATA ANALISI MORFOLOGICA, DINAMICA E METABOLICA

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1 RM della prostata: indagine dinamica e spettroscopica RM PROSTATA ANALISI MORFOLOGICA, DINAMICA E METABOLICA A Messina

2 BOBINE PHASED ARRAY RM PROSTATA

3 BOBINE PHASED ARRAY RM PROSTATA TSE T2

4 BOBINA ENDORETTALE RM PROSTATA

5 TECNICA DI STUDIO RM RM PROSTATA

6 TECNICA DI STUDIO RM RM PROSTATA

7 RM PROSTATA ANATOMIA RM TSE T2

8 ANATOMIA RM RM PROSTATA

9 RM PROSTATA ANATOMIA RM TSE T2

10 CARCINOMA PROSTATICO SEDE RM PROSTATA Regione periferica 75% Reg. centrale / transizione 25% * McNeal S. Ultrasound CT MR 1988

11 RM PROSTATA CARCINOMA PROSTATICO DIAGNOSTICA PER IMMAGINI DIAGNOSI STADIAZIONE * Hamper, Genitourinary Radiology, RSNA 1996

12 CARCINOMA PROSTATICO DIAGNOSI RM PROSTATA VALUTAZIONE CLINICA Esplorazione rettale TEST DI LABORATORIO PSA DIAGNOSTICA PER IMMAGINI Ecografia transrettale TC RM convenzionale RM endocavitaria * Hamper, Genitourinary Radiology, RSNA 1996

13 CARCINOMA PROSTATICO DIAGNOSI RM PROSTATA ECOGRAFIA TRANSRETTALE SI NO Tecnica valida nella identificazione del carcinoma prostatico Indagine di I livello * Rifkin, Ultrasound, RSNA 1994

14 CARCINOMA PROSTATICO DIAGNOSI RISONANZA MAGNETICA RM PROSTATA Sensibilita Risonanza Magnetica con bobina endorettale 83% Confronto con le altre metodiche*: Esplorazione rettale 50% Ecografia transrettale 50% RM con bobina endorettale 83% * Beyersdorff, Radiology 2002

15 CARCINOMA PROSTATICO SEMEIOTICA RM PROSTATA SEMEIOTICA ECOGRAFICA Noduli ipoecogeni a carico della porzione periferica SEMEIOTICA RM Noduli ipointensi nelle immagini T2 Ipervascolarizzati in fase precoce negli studi postcontrastografici dinamici Coinvolgimento capsulare (Irregolarita profilo posteriore, ampia presa di contatto con la capsula >15mm) Coinvolgimento vescicole seminali (Ipointensita contenuto, potenziamento dopo mdc) del * Hamper, Genitourinary Radiology, RSNA 1996

16 CARCINOMA PROSTATICO SEMEIOTICA RM PROSTATA ACCURATEZZA SEQUENZE RM TSE T2 (52%) Sequenza dinamica convenzionale (83%) Sequenza dinamica con sottrazione (93%) * Cardone, RSNA 2006

17 CARCINOMA PROSTATICO Studio dinamico RM RM PROSTATA

18 CARCINOMA PROSTATICO STADIAZIONE RM PROSTATA ESAME CLINICO ECOGRAFIA TRANRETTALE TC RM Convenzionale Endocavitaria * Hamper, Genitourinary Radiology, RSNA 1996

19 CARCINOMA PROSTATICO STADIAZIONE ECOGRAFIA TRANSRETTALE RM PROSTATA STADIAZIONE LOCALE Accuratezza forme localizzate 46% Accuratezza forme avanzate 66% METASTASI A DISTANZA * Rifkin N Engl J Med 1990

20 CARCINOMA PROSTATICO STADIAZIONE TC RM PROSTATA STADIAZIONE LOCALE Coinvolgimento extraghiandolare 41%* Scarso contrasto intrinseco gh / lesione Valutazione esclusivamente morfologica METASTASI A DISTANZA Coinvolgimento linfonodale 80%** * Emory AJR 1983 ** Morgan Radiology 1981

21 CARCINOMA PROSTATICO STADIAZIONE RM RM PROSTATA STADIAZIONE LOCALE Accuratezza stadiazione 82%* Sensibilita infiltrazione capsulare 95% Sensibilita coinvolgimento vescicole 80% Nei pz con PSA 4-10 e con negativita clinica e US ha permesso l identificazione del nodulo nel 70% casi** METASTASI A DISTANZA Coinvolgimento linfonodale 80%** * Tempany Radiology 1994 ** Bartolozzi Eur Radiol 1996

22 CARCINOMA PROSTATICO RM RM PROSTATA

23 CARCINOMA PROSTATICO SPETTROSCOPIA RM PROSTATA Valutazione morfologica T2 cui segue la valutazione degli spettri di creatina, colina e citrato, con una immagine finale di fusione Nel tessuto neoplastico si altera il rapporto creatina - colina rispetto al citrato *Hricak, Radiology 1999

24 CARCINOMA PROSTATICO SPETTROSCOPIA RM PROSTATA

25 CARCINOMA PROSTATICO SPETTROSCOPIA RM PROSTATA

26 CARCINOMA PROSTATICO TRATTAMENTO E FOLLOW-UP RM PROSTATA PROSTATECTOMIA RADICALE RADIOTERAPIA ESTERNA BRACHITERAPIA CRIOABLAZIONE

27 RM della PROSTATA con endocoil:risultati preliminari Milano 15 ottobre 2008 D. VERGNAGHI Radiologia e Diagnostica per Immagini 1 INT - MILANO ISTITUTO NAZIONALE TUMORI MILANO

28 ANALISI MORFOLOGICA IMAGING T2 PESATO MATRICE 320 x 237 THICKNESS 3 mm PIXEL SIZE 0.8 x 0.6 x 3 mm

29 DCMRI RISOLUZIONE TEMPORALE 2.3 sec RISOLUZIONE SPAZIALE 128 x 83 VOXEL 2.4 x 6.7 x 6.6 mm 64 misure 8 min

30 ANALISI SPETTROSCOPICA Voxel 6.7 x 6.7 x 6.7 TR 690 msec, TE 120 msec

31 ANALISI DINAMICA SEMI-QUANTITATIVA

32 ANALISI DINAMICA QUANTITATIVA K TRANS VE IMAGING DI DIFFUSIONE

33 Dal maggio 2007 al giugno INDAGINI RM PROSTATA CON ENDOCOIL CASI IN SORVEGLIANZA ATTIVA 18 CASI RADIOTRATTATI 14 CASI CON PROSTATECTOMIA 7 CASI CON CONTROLLO OPERATORIO 18 CASI CON CONTROLLO BIOPTICO 18

34 Risultati della valutazione morfologica dei pazienti in prima diagnosi 26 VP, 27 FN, 6 VN e 13 FP: sensibilità di 49%, specificità di 31,5% accuratezza diagnostica di 44,4%. 2 casi di estensione alla vescicole seminali, 5 casi di estensione al fascio vascolo- nervoso, 6 casi di infiltrazione capsulare, 2 casi di FN d invasione capsulare iniziale, FP: iperplasia fibroleiomatosa, atrofia fibrosa (aree ipo in zona periferica in presenza dell adenoma) ed atrofia proliferativa (ipo di morfologia triangolare o a stria in periferia).

35 Risultati della valutazione morfologica e dinamica dei pazienti in prima diagnosi Esclusi 2 pz per artefatti da movimento 38 VP, 8 FN, 14 VN e 4 FP sensibilità di 82,6 %, specificità di 77,7 % e accuratezza diagnostica di 81%. onset of enhancement delle aree sospette di 27,5 sec (range sec) R medio=0,36 della zona periferica normale e R medio=3,47 dell area periferica sospetta con p<0,001 R medio=1,74 dell area centrale-adenomatosa R medio=3,8 dell area centro sospetto con p<0,001

36 Risultati della valutazione morfologica e spettroscopica dei pazienti in prima diagnosi esclusi 2 pz per problemi tecnici 31 VP, 17 FN, 14 VN, 2 FP : sensibilità di 64,6%, specificità di 87,5%, accuratezza diagnostica di 70% i valori dei rapporti Cho+Cr/Ci: voxels sani di 0,24-0,40, voxels patologici di 1-2,95 (p<0,001). L analisi statistica effettuata utilizzando la curva ROC per specificità e sensibilità ha rilevato il valori dei rapporti dei metaboliti Cho+Cr/Ci di 1.

37 Risultati della valutazione complessiva dei pazienti in prima diagnosi 43 aree anatomiche dove l esame spettroscopico e l esame dinamico mostrano gli stessi sospetti diagnostici: 25 VP, 5 FN, 12 VN ed 1 FP sensibilità è di 83%, specificità di 92%, accuratezza diagnostica di 86%.

38 Risultati della valutazione complessiva dei pazienti in prima diagnosi Morfologica Dinamica Spettro Complessiva SENSIBILITA 49%. 82%. 64%. 83%. SPECIFICITA 31% 77%. 87%. 92%. ACC. DIAGN. 44 %. 81 %. 70 %. 86%.

39 Risultati della valutazione morfologica dei Pazienti radiotrattati 6 aree ipointense sospette per la recidiva di malattia, di cui 3 VP sensibilità di 60%, specificità di 66% e accuratezza diagnostica di 64% Esame spettroscopico NON ha mostrato concordanza con i dati anatomo-patologici

40 Risultati della valutazione morfologica e dinamica dei Pazienti radiotrattati Precoce enhancement in 6 aree, di cui 5 VP ed 1 FP prostatite post RT : sensibilità di 100%, specificità di 88% ed accuratezza diagnostica di 92,8%. R medio dell area di recidiva di 2,38 R medio della zona periferica con cambiamenti postrt di 0,3, p<0,001, Non è considerata la parte centrale!

41 Risultati della valutazione morfologica e dinamica dei Pazienti prostatectomizzati 7 casi : in 3 casi si è osservato il tessuto sospetto con segnale ipointenso nelle immagini T2 pesate enhancement con caratteristiche di tessuto infiammatorio: Tm media 202,5 (range ), SI max media 221,7 (range ), R medio 0,87 (range 0,47-1,28). la spettroscopia risulta un esame poco diagnostico l esame dinamico è indispensabile nel caso di sospetto di recidiva di malattia

42 Conclusioni L imaging funzionale gioca un ruolo fondamentale nella localizzazione del tumore nella ghiandola in prima diagnosi Nel gruppo dei pazienti dopo RT, lo studio dinamico sembra avere un ruolo rilevante nel sospetto di recidiva. L enhancement focale nella zona periferica deve essere considerato sospetto. Lo studio spettroscopico non aggiunge informazioni significative nella diagnosi di recidiva tumorale e deve essere analizzato dai futuri studi, utilizzando alti campi magnetici dove sia possibile distinguere i picchi della colina e della creatina. Nel gruppo dei pazienti prostatectomizzati la spettroscopia risulta un esame poco diagnostico, mentre l esame dinamico è da considerare indispensabile nel caso di sospetto di recidiva di malattia.

43 Spettroscopia MR 1 H della prostata M.Borroni S.C. Fisica Sanitaria

44 Spettroscopia MR: che informazioni si ottengono Permette di ottenere, con una metodica non invasiva, informazioni sulla presenza e relativa concentrazione dei metaboliti presenti nel cytosol della cellula e nei canali extracellulari Importante per la prostata perche molti dei meccanismi biochimici che portano alla modificazione dei metaboliti osservati sono conosciuti e correlati allo stadio di carcinogenesi e alla risposta alla terapia

45 Spettroscopia MR : cosa è uno spettro Frequenza di Larmor B 0 = intensita del campo magnetico γ = costante giromagnetica caratteristica della specie nucleare

46 Spettroscopia MR : cosa è il chemical shift Nelle molecole reali il segnale NMR di ogni nucleo risulta spostato nello spettro a frequenze più alte o più basse a seconda del suo intorno chimico (chemical shift) Questo è dovuto agli elettroni di legame che muovendosi generano un campo magnetico B 1 che interagisce con il campo magnetico applicato

47 Spettroscopia MR : come si utilizza il chemical shift Frequenza di risonanza delle molecole reali B 0 = intensita del campo magnetico γ = costante giromagnetica caratteristica della specie nucleare ϭ = chemical shift della molecola

48 Spettroscopia MR : come si misura il chemical shift Il chemical shift cresce al crescere del campo magnetico applicato Per misurare gli spostamenti non si usano le frequenze ma la differenza in parti per milione (ppm) rispetto alla frequenza scelta come riferimento a cui si assegna il valore zero. In chimica il valore zero per 1 H viene assunto la frequenza del TMS(tetrametilsilano) in vivo quella dell acqua a 37 0 C Si definisce chemical shift relativo In questo modo il chemical shift misurato è indipendente dall intensità del campo magnetico. Per 1 H la scala δ si estende da 0 a 12 ppm

49 Spettroscopia MR : le apparecchiature ex vivo Apparecchiature fino a 21.2T ( 900MHz risonanza 1 H) In vivo Apparecchiature fino a 3T (127MHz risonanza 1 H) su pazienti

50 Spettroscopia MR : spettro prostata In vivo 64 MHZ Ex vivo 700 MHZ

51 Spettroscopia MR prostata : dati in vivo La spettroscopia in vivo permette di acquisire un array di spettri sulla intera prostata e poiche l esame spettroscopico viene effettuato contemporaneamente all esame morfologico e possibile sovrapporre le informazioni dei due esami

52 Spettroscopia MR prostata : quali metaboliti si studiano Creatina (3.0 ppm) Colina (3.2 ppm) Citrato (2.6 ppm) Polyamine (3.1 ppm) Nella spettroscopia in vivo viene valutato il rapporto (creatina+colina)/citrato

53 Spettroscopia MR prostata :colina Come per altri tumori umani, la crescita del picco della colina è associato ai cambiamenti nella sintesi e degradazione della membrana cellulare che avvengono con la progressione del tumore. Studi ex vivo hanno dimostrato che molti composti coinvolti nella sintesi della fosfatidilcoline e fosfatidiletanolamine e nell idrolisi contribuiscono all innalzamento in vivo del picco della colina Il picco della colina deriva dal contributo di più composti : colina,fosfocolina,glycerofosfocolina, etanolamina, fosfoetanolamina, gliceroposfoetanolamina,inositol,taurina Questo spiega la crescita del picco della colina nella zona del tessuto periuretrale per la presenza di glicerofosfocolina nel liquido seminale

54 Spettroscopia MR prostata: citrato Le cellule epiteliali di una prostata sana sintetizzano e secernono una grande quantità di citrato. La decrescita del citrato nel tumore prostatico e dovuto ai cambiamenti che si verificano nella funzione e nella organizzazione del tessuto che porta ad una perdita della morfologia duttale. Dal punto di vista biochimico la perdita di citrato è correlata ai livelli di zinco che sono molto alti nella prostata sana : la presenza nelle cellule epiteliali di alti livelli di zinco previene l ossidazione del citrato. I livelli di zinco sono molto ridotti nel tumore della prostata e le cellule epiteliali maligne mostrano una diminuzione nella capacità di produzione e secrezione del citrato

55 Spettroscopia MR prostata : polyamine Studi ex vivo ad alta risoluzione hanno dimostrato la presenza di un picco elevato nei tessuti della zona periferica della prostata sana e nella iperplasia benigna ed una notevole riduzione nel tumore della prostata. Lo studio delle polyamine attualmente non è possibile da noi poiché in vivo con apparecchiature da 1.5T il picco appare sovrapposto a quelli della colina e creatina.

56 Spettroscopia MR prostata : utilità per la diagnosi dei tumori Stadiazione : maggiore accuratezza nella misura del volume del tumore,compatibilmente con la risoluzione della metodica ( volumi > 0.5 cm 3 ) Localizzazione del tumore intraghiandolare : maggiore specificità e sensibilità nella localizzazione dei tumori all interno della prostata Accertamento dell aggressivita : correlazione tra l elevato valore di colina e la classificzione di Gleason

57 Spettroscopia MR prostata : dopo trattamento Dopo trattamento ormonale o radioterapico il quadro metabolico appare alterato I criteri di valutazione degli spettri delle prostate non trattate(colina+creatina/citrato) non e applicabile Alcuni autori valutano i livelli di colina rispetto alla creatina o al fondo dello spettro come indice di presenza di malattia