Multiparametric quantification by 18F-Choline PET and MRI in prostate cancer

Abstract

Problématique : Les paramètres fonctionnels extraits en Tomographie par Émission de Positons (TEP) à la 18F-Choline (FCH) et en Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) apportent-ils une information supplémentaire par rapports aux informations déjà connues pour caractériser l’agressivité du tissu tumoral ? Objectifs : Notre travail avait pour objectifs tout d’abord (i) de mettre en évidence un éventuel lien entre les paramètres quantitatifs extraits par TEP à la FCH et et les paramètres clinicopathologiques dans le cancer de la prostate. Après cette étude préliminaire, pour quantifier au mieux l’influx de FCH par analyse dynamique de l’acquisition précoce, la deuxième étape avait pour but (ii) d’optimiser cette acquisition. Enfin (iii), le dernier objectif était de mettre en évidence un éventuel lien entre les paramètres quantitatifs extraits par TEP à la FCH et les paramètres quantitatifs extraits par IRM multiparamétrique. Résultats : Pour la première étape (i), nous avons comparé les paramètres quantitatifs extraits par TEP à la FCH et les paramètres clinico-pathologiques de 61 patients venant en TEP à la FCH pour le bilan d’extension initial. L’influx de FCH mesuré par analyse dynamique était plus élevé pour les patients avec un score de Gleason ≥ 4+3 que pour les patients avec un score de Gleason < 4 + 3. Pour la deuxième étape (ii), nous avons tout d’abord voulu optimiser la durée de l’acquisition précoce de TEP à la FCH en comparant le contraste sur bruit de 77 lésions tumorales à 5 minutes et 10 minutes après l’injection de FCH. Le contraste sur bruit à 5 minutes n’était statistiquement pas différent de celui à 10 minutes. La deuxième phase de l’optimisation de l’acquisition précoce de la TEP à la FCH consistait à déterminer quel était le meilleur échantillonnage temporel de ces 5 minutes par la comparaison de 7 échantillonnages temporels différents avec un objectif d’influx de FCH extrait de 37 lésions. L’échantillonnage temporel 12x5”-8x30” a été retenu. Pour la dernière étape (iii), nous avons comparé les paramètres TEP et IRM extraits de 14 lésions tumorales prostatiques. L’influx de FCH et la constante de transfert du gadolinium étaient corrélés, toutefois de manière modérée (r = 0,55). Conclusion : L’influx de FCH mesuré par analyse dynamique de l’acquisition précoce en TEP semble lié à la différenciation des cancers prostatiques. Cet influx semble également lié à la constante de transfert du gadolinium. Ces 2 paramètres d’imagerie semblent toutefois quantifier des processus physiopathologiques différents. Les différents résultats obtenus justifient la poursuite des travaux pour évaluer le rôle de marqueur d’agressivité des cellules cancéreuses prostatiques des différents paramètres quantitatifs obtenus par imagerie fonctionnelle par TEP à la FCH et par IRM multiparamétrique.Research question: Do the functional parameters derived by 18F-Choline (FCH) Positon Emission Tomography (PET) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) add informations to characterize the aggressiveness of prostate cancer? Objectives: The first objective of this work was (i) to enhance a potential link between quantitative parameters extracted by FCH PET and clinicopathological parameters in prostate cancer. Then, after this preliminary study, in order to optimize the quantification of the FCH influx with a kinetic analysis, the second objective was (ii) to optimize the exam protocol of the FCH PET early acquisition. Finally, the last objective was (iii) to enhance a potential link between quantitative parameters extracted by FCH PET and quantitative parameters extracted by multiparametric MRI in prostate cancer. Results: For the first step (i), we compared FCH PET quantitative parameters and clinicopathological parameters extracted from 61 patients referred to the nuclear medicine department to perform an FCH PET/ CT with newly histologically proven prostate cancer and before any treatment The FCH influx measured using kinetic analysis was higher for patients with a Gleason score ≥ 4+3 than for patients with a Gleason score < 4 + 3. Concerning the second step (ii), firstly, we compared the contrast to noise ratio of 77 prostatic cancer lesions at 5 minutes and 10 minutes post-injection in order to optimize the length of the early FCH PET acquisition. No significant difference was observed. Secondly, we sought to define an optimal time sampling of the early FCH PET acquisition comparing 7 different time samplings with a FCH influx as objective extracted from 37 prostatic cancer lesions. The 12x5”-8x30” time sampling was selected. For the last step of this work (iii), we compared FCH PET and multiparametric MRI quantitative parameters extracted from 14 prostatic cancer lesions. The FCH influx was moderately correlated to the vessel permeability measured by the volume transfert constant of gadolinium (r = 0.55). Conclusion: The FCH influx extracted from the early FCH PET acquisition using kinetic analysis seems to be linked to the tumoral differentiation of prostatic cancers. This FCH influx seems also linked to the vessel permeability. However, due to the moderate degree of correlation, these two imaging parameters reflect two different processes. To confirm the results obtained in this work, other studies are needed to enhance the role of the functional parameters derived by FCH PET and multiparametric MRI as biomarkers for prostate cancer