eRapport

MR teknologi ved brystkreft med spredning til hjernen

Prosjekt
Prosjektnummer
46007200
Ansvarlig person
Roar Johansen
Institusjon
NTNU, IKM
Prosjektkategori
Phd-stipend 2005
Helsekategori
Cancer
Forskningsaktivitet
6. Treatment Evaluation
Rapporter
2010
Vi har særlig fokusert på bruken av MR ved lokalavansert brystkreft og ved spredning til hjernen. Begge sykdomstilstandene har i sin ytterste konsekvens liten terapi-respons og kort overlevelse. Tradisjonell tumor evaluering fokuserer hovedsaklig på tumorens volum og morfologi. Med introduksjon av stadig ny medisinsk teknologi åpnes nye muligheter for karakterisering av svulster.Vi studerte vaskulære og metabolske forandringer i svulstene med avansert MR teknologi, og evaluerte parametrene med ulike statistiske metoder. Målsettingen var å undersøke kliniske og MR målte parametre fra lokalavansert brystkreft og hjernemetastaser. Fire vitenskapelige arbeider basert på data fra brystkreft/hjernemetastaser-studier med MR teknologi inngår i prosjektet. Metoder • For flere år siden startet en studie der dynamisk kontrast MRI (DCE-MRI) ble benyttet for å studere vaskulære egenskaper i lokalavanserte brystkreftsvulster. Vi undersøkte 24 pasienter med lokalavansert brystkreft, og analyserte dataen med empiriske og multivariat analyser, både før og etter første neoadjuvant kjemoterapi-behandling. Pasientene ble delt opp i 2 grupper, respons- versus ikke-respons-gruppe. (Artikkel I) • I løpet av 1994-2004 ble mer enn 99 brystkreftpasienter med hjernemetastaser strålebehandlet ved St. Olavs Hospital i Trondheim. Vi gjorde en retrospektiv studie av disse pasientene, der vi systematisk evaluerte alle pasientjournaler og samlet data om kliniske funn, samt overlevelse etter total hjernebestrålning. Ulike kliniske funn ble satt i prognostiske subgrupper, og evaluert i forhold til sykdomsutbredelse. (Artikkel II) • I artikkel III undersøkte vi mulighetene med in-vivo MRS, for å evaluere forandringer i spektrene under strålebehandling. 26 pasienter ble inkludert og undersøkt med et 3T klinisk MR system. PCA og PLS ble benyttet for å kunne identifisere sammenfall av spektrene og korrelere disse til overlevelse. (Artikkel III) • I artikkel IV ble 16 pasienter inkludert, og vevsprøver fra deres hjerne metastaser ble undersøkt med HR MAS MR. Data fra disse teknikkene ble vurdert med hjelp av prinsipalkomponentanalyse og regresjonsanalyse. Spektrene ble klassifisert i forhold til primær tumor og klinisk utfall fem måneder etter start av behandling. (Artikkel IV) Resultater • Vi identifiserte flere subgrupper av brystkreftpasienter, som hadde lengre overlevelse etter total hjernebestrålning. Pasienter med 1-3 hjernemetastaser og god klinisk funksjonsstatus hadde signifikant lengre overlevelse. • Totalt 16 pasienter med lokalavansert brystkreft av 24 var fortsatt i live 5 år etter neoadjuvant kjemoterapi-behandling. Pasienter som hadde svulster med verdier under gjennomsnitts RSI og under 10 percentil RSI, viste tendens til bedre terapi respons og derav bedre prognose. Ved å bruke data fra DCE-MRI og multivariat analyser, kunne vi beregne med 80-90% sensitivitet hvilke av de 16 pasientene som kunne antas å oppnå 5 års overlevelse allerede før første kur. • Resultatene etter PCA indikerte at hjernemetastaser fra lunge- og brystkreft kan deles opp i 2 separate grupper, mens hjernemetastaser fra malignt melanom viste spektre med et mer heterogent mønster. PLS analysene av spektrene demonstrerte en signifikant korrelasjon mellom MR data og overlevelse 5 måneder etter oppstart med behandling. • PCA oversikt av data fra HR MAS viste en trend til gruppering fra metastasenes primære svulsttyper, hovedsakelig basert på lipidsignalene. PLS demonstrerte også en trend til gruppering av spektrene blant de pasientene som døde innen 5 måneder etter hjernekirurgi. Konklusjon • DCE-MRI av pasienter med lokalavansert brystkreft har potensial for å gi prognostisk informasjon før første behandling med neoadjuvant kjemoterapi. I tillegg kan endring av tumor vaskulatur evalueres etter første behandling. • Pasientene med lengst overlevelse etter hjernebestrålning, var pasienter yngre enn 40 år med god funksjonsstatus, og med begrenset antall metastaser i hjernen. • MRS baserte metabolske profiler analysert med PCA and PLS, kan gi klinisk informasjon der planlegging og evaluering av hjernemetastaser har betydning. • Ved anvendelse av HR MAS, observerte vi muligheten for klassifisering av hjernemetastaser i forhold til type primærtumor og sannsynligheten for overlevelse. Man utelukker ikke at denne metoden kan anvendes i klinisk sammenheng for diagnostikk og planlegge behandlinger for hjernemetastaser.
2009
This project has focused on patients having poor cancer prognoses, and how various MR properties might improve their treatment options and time of survival. Several parameters in DCE-MRI in Locally Advanced Breast Cancer patients predicted treatment effect and clinical outcome after NAC.A major shift is expected in clinical cancer treatment over the next few decades as we start to move away from currently practised, population-based approaches to more personalized medicine. One of the key steps in this process will be the identification and validation of different prognostic and predictive biomarkers. It is necessary to develop markers with high sensitivity and specificity. Here, we assess the role of clinical characteristics, imaging techniques and spectroscopy in the validation of biomarkers in breast cancer and brain metastases (BM), with emphasis on their potential application to determine more personalised therapy in the future. Magnetic Resonance Imaging (MRI) was initially used to study organ morphology; however, it appeared that MRI could be used not only to reveal tissue structure, but also to indicate the function as well as the physiology of the tissue. This thesis studies the clinical context of MR with a focus on patients with breast and cancer having a poor prognosis. In order to select the most effective treatment at an early stage, we need to identify and standardize tools to evaluate therapy-response. In Paper I we studied Dynamic Contrast Enhanced MRI (DCE-MRI) to predict a response to neoadjuvant chemotherapy (NAC) in locally advanced breast cancer. DCE-MRI has the potential to predict a 5 year survival rate by assessing tumor vascularity. BM changes the clinical situation dramatically for the patient, and currently, treatment options are limited. In Paper II, it was revealed that information from both clinical characteristics and imaging may provide prognostic factors to indicate survival rate. The result suggested that Karnofsky Performance Status (KPS) and, in particular the extent of BM, were the most important factors in determining a prognosis for survival. BM occasionally has an unknown origin, and may result from various primary cancers. Accurate tumor diagnosis and grading have important implications for treatment planning. In Paper IV, we evaluated whether MR spectroscopy (MRS) could provide metabolic information to characterize BM and predict clinical outcome. The results demonstrated a significant correlation between spectral findings and clinical outcomes of BM patients. By applying High Resolution Magic Angle Spectroscopy (HR MAS) spectra analysis of tissue samples in Paper IV, multivariate analyses supported the results in Paper III, showing a significant correlation between MR spectral data and five months survival, when using the information of the pre-treatment MRS. Metabolic profiles determined by MRS might give valuable clinical information when planning and evaluating the treatment of BM. In conclusion, prognostic and predicative biomarkers determined by MR correlates to treatment response and clinical outcome, both in primary and metastatic cancer. In addition to conventional MRI, DCE-MRI and MRS can potentially contribute to the high demand of identifying new biomarkers in the oncological field.
2008
Vi studerte ulik avansert MR-metoder for bruk i den daglig kliniske onkologi-praksis. Vi påviste her en betydelig forbedring i potensialiet for diagnostikk og tumor-evaluering.Brystkreft i Norge har en økende tendens, med ca 2800 nye tilfeller hvert år. Omtrent 20% av disse har aggressive svulster som sprer seg til ulike deler av kroppen, og 15% av disse pasientene med dårlig prognose, får spredning til hjernen. Denne tilstanden gir pasienten ofte akutte og plagsomme symptomer, og ofte en rask og dødelig utgang. Pr. i dag er det svært vanskelig å forutsi hvilke pasienter som kan utvikle hjernesvulster, og å anslå overlevelsestid. Behovet for å studere disse svulstene er derfor viktig og behovet for nye effektive behandlinger er høyt ønsket. Vi har benyttet MR teknologi for å gjøre raskere og nøyaktig diagnostikk, samt bedre evalueringsmetoder. I det første prosjektet, studerte vi faktorer for overlevelse ved brystkreft og hjernespredning behandlet med bestrålning. I studien deltok 99 pasienter behandlet ved kreftavdelingen St.Olavs hospital. Faktorene som ble evaluert var alder, fysisk tilstand, aksille-lymfeknuter og utbredelse av hjernesvulstene. Den fysiske tilstanden under behandlingen samt antall hjernesvulster viste seg klart å ha mest påvirkning av behandlings-resultatet og overlevelse. Konklusjon; Ved å bruke MR som en evalueringsmetode under hjernebestrålning, kan vi både anslå risikofaktorer og anslå overlevelse etter behandling. I vårt andre prosjekt så vi på den metabolske profilen i hjernesvulstene ved hjelp av in-vivo proton MR spektroskopi. Enkelt sagt kan denne spesielle teknikken gi en nøyaktig informasjon for den biokjemiske sammensetningen i et begrenset vevsområde i hjernen. Denne metoden ga oss muligheten til å studere sammensetningen av metabolittene i ulike hjernesvulster. Analyser basert på denne dataen ble brukt i sammensatte statististiske metoder for å kunne karakterisere de ulike svulstene og samle dem i grupper. I tillegg kunne vi studere forandringer av metabolitt-sammensetningen under behandling, og å korrelere dette opp mot overlevelses-tid. Vi inkluderte 26 pasienter med spredning til hjernen, og disse hadde primærsvulster både fra bryst, lunge, føflekker samt mage/tarm. Statistiske utregningsmetoder bestod hovedsaklig av multivariate utregninger. Vi kunne med disse indikere en mulighet å skille hjernesvulster fra lunge- og bryst-kreft i en gruppe, mens hjernesvulster fra føflekksvulster viste mindre samlingsmønster. Vi kunne også med data-analyser fra våre undersøkelser vise en signifikant sammenheng mellom MR data og overlevese etter behandling Konklusjon; Ved å benytte en MR teknikk uten noen form for inngrep i hjernen, kunne vi studere sammensetningen av svulstene, samt å bruke denne dataene for å anslå overlevelsestid etter behandlingen. I vårt tredje projekt, gjennomførte vi MR undersøkelse (HR-MAS) av små vevsbiter operert ut fra hjernesvuslter. Vårt formål var både å analysere innholdet av den metabolske sammensetningen av vevsbitene, samt å sammenligne disse funnene mot de opprinnelige svulsttypene andre steder i kroppen. Igjen brukte vi disse MR baserte dataene for å gruppere de ulike svulstene basert på opprinnelse og kalkulere overlevelsestid. Vi kunne spesielt påviste svulster der pasientene hadde kortere overlevelse enn 5 måneder. Konklusjon; MR av små vevsbiter kan gi svært verdifull informasjon om hvilke pasienter som har svært kort overlevelses-prognose. Våre studier har klart demonstrert muligheter for å finne risikofaktorer og å anslå overlevelsestid med MR. Dette er viktig informasjon for å kunnne prioritere pasientgrupper og behandlingsmetoder.
Vitenskapelige artikler
Johansen Roar, Jensen Line R, Rydland Jana, Goa Pål E, Kvistad Kjell A, Bathen Tone F, Axelson David E, Lundgren Steinar, Gribbestad Ingrid S

Predicting survival and early clinical response to primary chemotherapy for patients with locally advanced breast cancer using DCE-MRI.

J Magn Reson Imaging 2009 Jun;29(6):1300-7.

PMID: 19472387

Johansen Roar, Westin Andreas A, Bofin Anna M, Lundgren Steinar

Outcome of whole-brain irradiation for breast cancer patients.

Acta Oncol 2008;47(2):261-6.

PMID: 17882559

Sjøbakk Torill E, Johansen Roar, Bathen Tone F, Sonnewald Ursula, Juul Roar, Torp Sverre H, Lundgren Steinar, Gribbestad Ingrid S

Characterization of brain metastases using high-resolution magic angle spinning MRS.

NMR Biomed 2008 Feb;21(2):175-85.

PMID: 17542042

Doktorgrader
Roar Johansen

MR Evaluation of Breast Cancer Patients ith a poor Prognosis

Disputert:
oktober 2010
Hovedveileder:
Steinar Lundgren
Line Rørstad Jensen

Evaluation of treatment effects in cancer by MR imaging and spectroscopy

Disputert:
mars 2010
Hovedveileder:
Ingrid S. Gribbestad

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til Helse Midt-Norge RHF - Samarbeidsorganet og FFU

Personvern  -  Informasjonskapsler