Thèse Année : 2024

Multiparametric FDG-PET/MRI in head and neck cancerology

Imagerie multiparamétrique TEP- FDG/IRM en cancérologie ORL

Résumé

Context Head and neck cancers (HNC) are predominantly squamous cell carcinomas (HNSCC). [¹⁸F]fluorodeoxyglucose-positron emission tomography /magnetic resonance imaging ([¹⁸F]FDG-PET/MRI) combines PET and MRI. It provides information on glucose metabolism and jointly allows anatomical and advanced MRI sequences (Perfusion and permeability MRI, DCE-MRI; Diffusion-weighted MRI, DWI; Intravoxel incoherent motion diffusion-weighted MRI, IVIM-DWI). Objectives The general objectives were to optimize DCE-MRI and to study the performance of PET/MRI for the diagnosis of HNSCC of head and neck lymph nodes. The first study quantified the influence of the arterial input function (AIF) measurement method on the values of DCE- MRI pharmacokinetic parameters (PKP), for HNSCC and for head and neck muscles, considered as potential reference tissues. The second study verified the resting state of the head and neck muscles by measuring PKP and standardized uptake (SUV) values, then compared HNSCC SUV values with HNSCC PKP values and HNSCC-to-muscle PKP ratios. The third study evaluated the diagnostic performances of the lymph node parameters (volume, SUV, PKP, lymph node PKP reported to muscle PKP, DWI parameters, IVIM- DWI) from [18F]FDG-PET/MRI for the study of the benign/malignant status of head and neck lymph nodes; then described the multiparametric lymph node profile. Methods The studies adhered to ethical guidelines. All patients had histological evidence of HNSCC for the tumor and for the lymph nodes. The examinations were performed on a 3 Tesla PET/MRI (SignaTM, GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA). Image processing was performed with Olea Sphere, 3D Slicer software. Results In the first study, AIF peak values (amplitude) varied with the AIF measurement method, consequently most PKP parameters varied. PKPtumor/PKPmuscle value ratios were less sensitive to AIF variations. In the second study, head and neck muscles had PKP and SUV values corresponding to the resting state reported in the literature. There was no correlation between PKP values and SUV values, which appeared consistent with a random fluctuation around a resting state baseline value. Trends toward weak correlations between SUVmax and Ktrans, kep using absolute tumor values all became significant and moderate when using PKP tumor/muscle ratio values. In the third study, the diagnostic performances of lymph node volume and SUV were good. The performances of DCE-MRI, DWI, IVIM-DWI were lower, including using the values of the lymph node/muscle ratio of PKP. The number of lymph nodes explored simultaneously by the three techniques was too low to establish a multiparametric signature of HNSCC. Conclusion [18F]FDG-PET/MRI allows a multimodal synchronous observation of HNSCC. The thesis work explored and proposed the use of the tumor/muscle ratio of the PKP values of DCE-MRI. The use of this ratio aims to highlight a correlation between the PKP of DCE-MRI and the SUV, the results of the literature being so far inconsistent on this subject. Furthermore, this ratio could be of interest for a multicenter use of DCE-MRI and for the longitudinal follow-up of patients. The application of multiparametric [18F]FDG-PET/MRI and the lymph node/muscle ratio of PKP values confirmed the interest of lymph node volume and SUV for the search for lymph node HNSCC, the other parameters, even corrected by the muscle ratio, remained behind for our population.
Contexte Les cancers ORL sont majoritairement des carcinomes épidermoïdes (HNSCC). La tomographie par émission de positons-[18F]fluorodésoxyglucose/imagerie par résonance magnétique (TEP-[18F]FDG/IRM) combine la TEP et l’IRM. Elle donne des informations sur le métabolisme du glucose et permet conjointement des séquences IRM anatomiques et avancées (IRM de perfusion et perméabilité, DCE-IRM ; IRM pondérée en diffusion, DWI ; IRM pondérée en diffusion du mouvement incohérant intravoxel, IVIM-DWI). Objectifs Les objectifs généraux étaient d’optimiser la DCE-IRM et d'étudier les performances de la TEP/IRM pour le diagnostic de HNSCC des ganglions lymphatiques ORL. La première étude a quantifié l'influence de la méthode de mesure de la fonction d’entrée artérielle (AIF) sur les valeurs des paramètres pharmacocinétiques (PKP) de DCE-IRM, pour le HNSCC et pour des muscles ORL, considérés comme des tissus de référence potentiels. La deuxième étude a vérifié l’état de repos des muscles ORL par la mesure des valeurs de PKP et de fixation normalisée (SUV), puis comparé les valeurs de SUV du HNSCC avec les valeurs de PKP du HNSCC, et avec les valeurs de PKP du HNSCC rapportées aux valeurs des PKP musculaires. La troisième étude a calculé les performances diagnostiques des paramètres ganglionnaires (volume, SUV, PKP, PKP ganglionnaires rapportées aux PKP musculaires, paramètres DWI, IVIM-DWI) issus de la TEP- [18F]FDG/IRM pour l’étude du statut bénin/malin des ganglions lymphatiques ORL ; puis décrit le profil multiparamétrique ganglionnaire. Méthodes Travaux réalisés conformément aux recommandations éthiques. Tous les personnes avaient une preuve histologique de HNSCC pour la tumeur et pour les ganglions. Les examens étaient réalisés sur une TEP/IRM 3 Tesla (SignaTM, GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA). Les traitements d’images étaient réalisés avec les logiciels Olea Sphere, 3D Slicer. Résultats Dans la première étude les valeurs des pics (amplitude) d'AIF variaient avec la méthode de mesure d’AIF, en conséquence la plupart des paramètres PKP variaient. Les ratios de valeurs PKPtumeur/PKPmuscle étaient moins sensibles aux variations d’AIF. Dans la deuxième étude les muscles ORL avaient des valeurs de PKP et de SUV correspondant à l'état de repos rapporté dans la littérature. Il n'y avait pas de corrélation entre les valeurs des PKP et les valeurs de SUV, ce qui est apparu cohérent avec une fluctuation aléatoire autour de valeur de base d’un état de repos. Des tendances à de faibles corrélations entre SUVmax et Ktrans, kep en utilisant des valeurs tumorales absolues sont devenues toutes significatives et modérées lors de l'utilisation des valeurs de ratio tumeur/muscle des PKP. Dans la troisième étude les performances diagnostiques du volume et des SUV ganglionnaires étaient bonnes. Les performances des DCE-IRM, DWI, IVIM-DWI étaient moindres, y compris en utilisant les valeurs des ratio ganglion/muscle des PKP. Le nombre de ganglions explorés simultanément par les trois techniques était trop faible pour établir une signature multiparamétrique d’HNSCC. Conclusion La TEP-[18F]FDG/IRM permet une observation synchrone multimodale des HNSCC. Le travail de thèse a exploré et proposé l’utilisation du rapport tumeur/muscle des valeurs de PKP de DCE-IRM. L’utilisation de ce rapport tant à mettre en évidence une corrélation entre les PKP de la DCE-IRM et le SUV, les résultats de la littérature étant jusqu’à présent peu cohérents sur ce sujet. Par ailleurs ce rapport pourrait avoir un intérêt pour une utilisation multicentrique de la DCE-IRM et pour le suivi longitudinal des patients. L’application de la TEP- [18F]FDG/IRM multiparamétrique et du rapport ganglion/muscle des valeurs de PKP a confirmé l’intérêt du volume ganglionnaire et du SUV pour la recherche de HNSCC ganglionnaire, les autres paramètres, même corrigés par le rapport musculaire, restaient en retrait pour notre population.
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Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-04942012 , version 1

Citer

Wanxin Dong. Imagerie multiparamétrique TEP- FDG/IRM en cancérologie ORL. Cancer. Université Paris-Saclay, 2024. Français. ⟨NNT : 2024UPASL126⟩. ⟨tel-04942012⟩
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