2009年10月26日
脑肿瘤成像-核磁共振成像提供了致命癌症的近距离观察
贝丝·w·奥伦斯坦著
郑重声明
第二十一卷第二十期，第24页
多形性胶质母细胞瘤(GBM)是最致命的脑癌。波士顿A. A. Martinos生物医学成像中心的联合主任、神经放射学家A. Gregory Sorensen医学博士说:“一般来说，从病人被诊断出来大约18个月后，这是致命的——这是经过治疗的。”“如果没有治疗，就更少了。”然而，脑成像和治疗的最新进展为GBM患者带来了新的希望。
今年5月，FDA批准了阿瓦斯汀(贝伐单抗)治疗复发性胶质母细胞瘤。阿瓦斯汀并不是一种新的抗癌药物，之前已经被批准用于治疗结直肠癌;晚期非鳞状、非小细胞肺癌联合化疗;还有化疗来治疗某些晚期乳腺癌。该药被批准用于治疗胶质母细胞瘤，这是十多年来治疗这种致命脑癌的第一种新疗法。
阿瓦斯汀的作用原理是抑制一种叫做血管内皮生长因子(VEGF)的蛋白质，从而抑制为肿瘤供血的新血管的生长。索伦森说:“成像在该药物被批准用于GBM的过程中发挥了重要作用，因为该药物会导致大脑图像发生巨大变化。”
在批准该药之前，FDA质疑治疗后核磁共振扫描显示的巨大变化是否真的有所改善:该药是否真的导致肿瘤缩小，还是所谓的“类固醇效应”，即类固醇可以使肿瘤暂时缩小?
在会议上作证的Sorensen说:“FDA相信咨询委员会会议上收到的建议，事实上，这种药物对人们有帮助。”
今年7月，索伦森和他的同事在《科学》杂志上发表了一篇论文癌症研究研究表明，在用另一种VEGF抑制剂西地尼布进行初始治疗后，MRI扫描显示的变化程度与患者的寿命有关。他说:“我们能够证明，核磁共振成像的即时变化与生存之间存在直接关联。”“由于我们在治疗开始后一天就进行了成像，因此我们可以非常及时地提供这些信息。如果你活不长了，那么如果你不会从治疗中受益，你想马上知道，这样你就可以换一种不同的方法或治疗。”
为了显示肿瘤的变化，研究人员使用了传统的成像技术，以及动态MRI成像，这提供了对药物作用机制的深入了解。Sorensen说:“我们使用了两种不同的动态MRI:动态对比增强(DCE) MRI和动态敏感性(DSC) MRI。”“我们的数据显示，这两种变化都与生存指标相关。”
“正常”的船只
这种药物似乎使为肿瘤供血的不规则、不正常的血管变得更加正常。“肿瘤血管似乎变得更像正常血管，”索伦森解释说。“这可以减少大脑水肿，减少肿胀，从而改善症状。在脑外，当抗血管生成药物与其他药物一起使用时，有一个额外的机制假设。矛盾的是，人们可能认为血管正常化可能会在短期内帮助肿瘤生长，但相反，这种变化似乎有助于改善细胞毒性药物或其他治疗分子的输送，这就是患者寿命延长的原因。将抗血管生成(阻断新血管发育并向肿瘤输送重要营养物质的过程)效果与传统化疗药物相结合，支持了一种假设，即净效果是更好地输送癌症药物。”
这两种类型的动态MRI都不是特别新颖，但是最近有了重要的改进，特别是在现代MRI机器的时间和空间分辨率方面。索伦森说:“这两种方法都已经存在了很长时间，但尚未得到广泛应用。”“十多年来，DCE和DSC都出现在了大脑内外的文献中，但它们大多是实验性的，而不是临床应用。但现在我们有了这些新的癌症疗法，医生们也想知道如何应用它们，我想这种情况将会改变。”
索伦森认为动态MRI研究有助于为每个胶质母细胞瘤患者找到最佳治疗方法。他说:“从传统的核磁共振转向这种新的‘机械的’核磁共振，可以让我们开始解开这些疾病是如何工作的，从而如何设计治疗方法来中断或干扰疾病。”“我们还可以使用核磁共振成像技术来监测治疗是否有效。”
阿瓦斯汀每月的费用高达2万美元，而且有明显的副作用风险，包括胃肠道穿孔、伤口愈合并发症以及严重或致命的出血。“在我们告诉病人我们要冒着这些副作用的风险，向你的保险公司收取每月2万美元的费用之前，你可能想知道，‘我能从中受益吗?值得冒这个险吗?“如果我们可以在治疗早期通过核磁共振扫描来回答这个问题，为什么不呢?”与药物成本和患者的风险相比，扫描的成本很小，”索伦森说。
标准的扫描仪
动态成像可以用大多数核磁共振扫描仪完成。索伦森说:“这需要一些额外的专业知识和大多数核磁共振扫描仪上的一些序列。”不同之处在于计算机处理图像的方式。然而，接受扫描的体验并没有什么不同。
“由于这些技术往往非常需要信号噪声，因此这种生理成像技术往往会在扫描仪的要求方面突破极限。我们(在麻省总医院)使用3T 32通道头圈系统，这是我们所能得到的最高端的系统。当7T, 32通道系统成为常规可用和临床可行时，我相信我们会使用它们。然而，目前7T成像设备很有用，但还不能用于常规临床成像。”
Sorensen和他的同事一直在使用动态MRI检查灌注成像，而加州大学洛杉矶分校的Whitney Pope医学博士和他的同事一直在使用弥散加权成像(DWI)(脑肿瘤内水运动的测量)来确定Avastin的潜在有效性。波普说:“我们可以找一个复发性GBM的病人，我们测量肿瘤的扩散，如果他们接受阿瓦斯汀治疗，我们可以以70%的准确率预测他们在6个月内是否会进展。”
利用扩散MRI，研究人员计算了肿瘤的表观扩散系数(ADC)，并预测ADC值较高的肿瘤更有可能对治疗有反应。波普指出，70%并不是100%。他说:“我们正在研究提高准确性的方法，但希望我们能够选择病人，然后说，‘你会对这种药物有反应，你会对那种药物有反应’，这样我们就可以根据病人的脑肿瘤定制治疗方案，然后在一个月后检查他们是否像我们预测的那样有反应。”
加州大学洛杉矶分校的研究人员使用了1.5T的磁铁。波普说:“我们用一种需要后处理的方法来分析扩散扫描，这种方法并不是每个人都能使用的，至少现在还不行。”“但几乎所有的机器都有能力获得弥散成像，这最初是用来观察病人是否患有急性中风。现在它被用于其他方面，几乎是大多数核磁共振成像仪的标准配置。”
预测扩散张量成像
巴尔的摩约翰霍普金斯大学放射肿瘤学和分子放射科学副教授Lawrence R. Kleinberg医学博士说，扩散张量成像也可能有助于预测脑肿瘤可能复发的位置，从而帮助更好地制定治疗计划。他说，通过成像大脑中的水流，有可能识别肿瘤可能生长的神经纤维路径或管道。他说:“我们不知道肿瘤是会沿着这些管道复发，还是会随机复发。”“但最初的研究表明，肿瘤确实倾向于沿着这些管道复发。如果我们知道哪些管道有危险，我们就可以治疗这些区域，并在肿瘤发生之前进行治疗。磁共振成像(弥散张量)可以帮助我们更清楚地识别需要用辐射照射的区域。”
在加州大学旧金山分校，研究人员已经开始使用7T扫描仪来量化脑肿瘤，并试图区分治疗效果(可以模拟肿瘤)和复发性脑癌，放射肿瘤学助理教授Igor Barani医学博士说。“我们正在开发改进图像采集的方案，并提出新的成像序列，使我们能够以更高的分辨率和质量可视化正常大脑和患病大脑。我们有一些初步的扫描，我们可以看到异常的病理与高磁场强度的磁铁，但基本上看到的是正常的大脑在常规扫描。利用光谱学，我们能够识别非增强性肿瘤，”他说。
巴拉尼说，目前治疗脑肿瘤的方案是基于解剖成像，因此主要是增强肿瘤。有了核磁共振光谱学，使用更高磁场强度的磁铁是可能的，“我们可以发现以前无法发现的非增强性肿瘤，并可能改变治疗量。”如果我们能及早发现，我们就能以更准确的方式治疗可能发展成更有攻击性、更严重疾病的肿瘤，”他说。
另一个有前景的脑成像领域是MR/PET。“MR/PET还没有投入商业生产，但几年后就会投入商业生产，”Pope说。能够结合解剖和功能成像也将帮助肿瘤学家更早地识别脑肿瘤，并制定更准确的治疗方案。
新示踪剂
Pope说，核磁共振/PET的发展还需要新的放射性示踪剂来进行脑成像。他说:“FDG对大脑的问题在于，FDG是以葡萄糖为基础的，而大脑代谢活跃，尤其是在大脑皮层，所以大脑中有一个高背景信号。”加州大学洛杉矶分校的研究人员一直在研究两种新的示踪剂:f -氟胸苷(F-FLT)和f -氟- l -苯丙氨酸(F-FDOPA)，一种多巴胺前体。
Pope说，F-FDOPA已被用于评估多巴胺能系统运动障碍的完整性，如帕金森病，但直到最近才在脑肿瘤成像中显示出前景。研究人员在《科学》杂志上发表了一项研究欧洲放射学杂志2008年，他们发现F-FDOPA对神经胶质瘤的敏感度高于传统的FDG-PET成像。为了使F-FDOPA进入脑肿瘤，它必须穿过血脑屏障。Pope说:“你需要一定程度的血管破坏，造影剂才能流出血管进入肿瘤。”“但是F-FDOPA被主动运输机制所吸收，所以你不需要血脑屏障的破坏。这就是为什么它可以增加标准MRI对比的重要价值。”加州大学洛杉矶分校的研究人员也发表了一篇论文，比较了2009年的F-FLT和FDG PET核医学杂志在2005年。
虽然GBM是最具侵袭性的脑肿瘤类型，但个体肿瘤可能非常异质性，因为某些部位可能比其他部位更具侵袭性。波普说:“所以你真的需要对最具侵袭性的部分进行活检。”“否则，你会认为这是一个低级别肿瘤，因为肿瘤的级别是基于最具侵袭性的部分。重要的是要正确识别它，以确定适当的治疗方法，而这些新的成像技术正在帮助我们做到这一点。”
——贝丝·w·奥伦斯坦是宾夕法尼亚州北安普顿的一名自由医学作家。
