MRI in Oncology
I n t e g r a t e d B r e a s t A n d C e r v i c a l C a n c e r M a n a g e m e n t S u r a b a y a , 3 0 N o v e m b e r 2 0 1 9
Wahyu Widhianto, Template from HiSlide.io
Di bidang Onkologi
Profile MRI
Statistik trend pemeriksaan MRI, jumlah instalasi MRI yang
diperuntukkan dalam perencanaan terapi kasus Onkologi dan trend kematian akibat cancer di ASEAN
1
MRI Profile
Pemeriksaan MRI per 1 juta penduduk dalam 10 tahun terakhir
MR in Oncology
OECD (2019), Magnetic resonance imaging (MRI) exams (indicator). doi: 10.1787/1d89353f-en (Accessed on 25 November 2019)
25 21
19 12
11 6
0 5 10 15 20 25 30
2016 (N=1030K)*
2013 (N=1017K)*
2012 (N=966K)*
2009 (N=907K)*
2007 (N=923K)*
2006 (N=843K)* 6%
From 2006 to 2016, the proportion of treatment plans using MR images has increased from 6% to 25%
11%
12%
19%
21%
25%
• *N refers to total number of treatment plans
• Source: IMV Medical Information Division – 2017 Radiation Therapy Market Summary Report. Taken from Siemens Healhineers
MR in Oncology
3
Medical imaging and clinical lab tests enable optimized, individualized treatment
Potential spending – optimal integration of diagnostics into therapy Spending during conventional treatment path
Time Early diagnosis
Image-guided therapy
Stratification
Laboratory test Long-term monitoring
MRI Profile
Angka kematian (%) akibat cancer dari penduduk ASEAN dari 1990-2016
MR in Oncology
Source : IHME/WHO
5
MR in Oncology
Secara global jumlah pemeriksaan pencitraan medis dengan menggunakan MRI meningkat. Instalasi MR yang diperuntukkan untuk perencanaan terapi kasus Onkologi dalam 10 tahun meningkat dengan angka rata-rata 25% per tahun. Angka kematian penduduk akibat Cancer di ASEAN meningkat setiap tahun.
Di bidang oncology Profile MRI
M R I i n O n c o l o g y
Di bidang Onkologi
MRI dan CT
Perbedaan kontras jaringan citra MRI dan CT, Hounsfield Unit (HU) di CT dan Relaksasi di MRI
MR in Oncology
7
Komparasi Citra tumor otak tanpa injeksi media contrast IV antara CT (kiri) dan MR (Kanan). Pada citra MRI batas lesi dan edema di sekitarnya bisa terlihat dengan jelas
Komparasi Citra regio pelvis antara CT (kiri) dan MR (Kanan) pada citra MR tampak lesi hipo intense pada daerah Pheriperal Zone yang sangat mencurigakan sebagai Prostate Cancer (PCA)
MR in Oncology
9
Kontrast jaringan
MRI dan CT
Kontras jaringan pada CT dipengaruhi oleh salah satunya Electron Density dan dituliskan dalam Hounsfield Unit (HU), sementara pada MRI kontras jaringan dipengaruhi salah satunya oleh waktu relaksasi jaringan, dan bisa dituliskan dalam T1 dan T2 (ms).
MR in Oncology
Source : Med Phys 1984;11:425-448.
Tissue CT (HU) MR
T1 (ms) T2 (ms)
Gray matter 35 950 100
White mater 25 600 80
CSF 0 4500 2200
muscle 20-40 900 50
fat -40 250 60
Electron Density
CT
Diperlukan untuk penghitungan distribusi dosis radiasi.
Pada MRI pixel intensity tidak secara langsung berhubungan dengan Electron Density
11
Pengembangan synthetic CT dari citra MRI memungkinkan mendapatkan data electron density untuk kalkulasi dosis. Hasil kalkulasi dosis dari CT (atas) dan MR (bawah)
MR in Oncology Merupakan modalitas pilihan utama untuk
perencanaan radiotherapy, memiliki banyak kelebihan karena cepat dan nilai HU untuk menghitung distribusi dosis radiasi
CT Scan
Rentang kontras citra untuk jaringan lunak sangat tinggi, mekanisme kontras citra dipengaruhi banyak variable (T1, T2, PD, Diffusion, DCE)
MR Imaging
Metal obyek akan menghasilkan susceptibility artifact
MR Imaging
Metal obyek akan menghasilkan streak artifact
CT Scan
13
M R I i n O n c o l o g y
Kontras MRI
Mekanisme
Basic MRI, Relaxation time, diffusion, DCE
MR in Oncology
MRI Basic
inti atom Hidrogen dalam tubuh akan mengalami precession ketika berada dalam pengaruh medan magnet. Radio Frekuensi (RF) dengan frekuensi yang sesuai akan menyebabkan inti atom tersebut ter-eksitasi dan menghasilkan sinyal
listrik Source = https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/mri
MR in Oncology
15
MRI Basic
Eksitasi hanya terjadi jika RF yang diberikan sesuai dengan frekuensi precession atom H disebut RESONANCE, nilainya sesuai dengan persamaan Larmor.
Source = http://www.drcmr.dk/BlochSimulator/
MRI Basic
Relaksasi terjadi setelah RF dihentikan.
Precession akan kembali ke keadaan awal. Inti atom H yang terikat pada jaringan yang berbeda (cth: H20 = fluid, dan Ch3COOH = fat) memiliki laju relaksasi yang berbeda
Source = http://www.drcmr.dk/BlochSimulator/
MR in Oncology
17
Laju relaksasi setiap jaringan dalam tubuh jika dilihat dari Magnetisasi pada sumbu Z disebut relaksasi T1, jika dilihat dari Megnetisasi pada sumbu XY disebut T2. kedua kejadian ini terjadi bersamaan.
Fluid memiliki laju relaksasi paling lambat.
MR in Oncology
weighted
T1
Kombinasi Time Repetition (TR) pendek dan Time Echo (TE) pendek akan menghasilkan citra yang kontras jaringan dipengaruhi secara dominan oleh relaksasi T1, disebut T1 weighted (pembobotan T1)
MR in Oncology
19
weighted
T2
Kombinasi TR Panjang dan TE Panjang akan menghasilkan citra yang kontras jaringan dipengaruhi dominan oleh relaksasi T2, disebut T2 weighted (pembobotan T2)
T1w (kiri) dan T2w (kanan). Sinyal fluid terlihat saling terbalik pada kedua citra di samping, namun sinyal fat tetap tinggi.
MR in Oncology
21
Diffusion MR
Diffusion adalah proses perpindahan partikel yang terjadi secara alamiah melalui gerakan acak molekul air (Brown)
MR in Oncology
Diffusion MR
Perpindahan tergantung koefision difusi medium dan lamanya waktu pengamatan
X ² = perpindahan partikel D = Koefisien diffuse (ADC)
∆ = Waktu
MR in Oncology
23
Di dalam tubuh, gerakan acak molekul air tidak bebas seperti di luar melainkan dibatasi oleh membran sel dan macromolecule
• ekstraseluler
• intraseluler
• Intravaskuler
Source : Koh et.al 2007;188: 1622-1635.
10.2214/AJR.06.1403
Diffusion MR
Jaringan dengan kepadatan sel (Cellular Density) rendah sehingga daerah extra-cellular yang luas akan memiliki koefision difusi tinggi, artinya molekul air lebih bebas bergerak.
Kerusakan membrane sel juga menyebabkan perpindahan molekul air dari extra ke intra seluler.
MR in Oncology
2007;188: 1622-1635. 10.2214/AJR.06.1403
Source : Koh et.al 2007;188: 1622-1635.
25
Diffusion MR
Diagram skematis menampilkan variasi Koefision Diffusion (ADC) selama masa terapi.
MR in Oncology
Source : Koh et.al 2007;188: 1622-1635.
10.2214/AJR.06.1403
Contrast Enhancement
Dynamic
Pemeriksaan dengan akuisisi data berulang dengan cepat disertai penyuntikan Gadolinium contrast agent secara intra vena
MR in Oncology
Source : Dynamic Contrast-Enhanced Magnetic Resonance Imaging in Oncology
27
Contoh di pemeriksaan dynamic pada Liver, dan pada prostate (bawah)
MR in Oncology
MRI
Mekanisme Kontras
Sinyal MRI dihasilkan dari precession inti atom H yang terjadi akibat pengaruh medan magnet eksternal. Laju relaksasi setiap jaringan adalah unik, di MRI dikenal citra pembobotan T1, T2 (dan juga PD).
Gerakan acak molekul air (difusi) bisa dideteksi dengan MRI, jaringan dengan kepadatan sel yang berbeda memiliki koefisien difusi yang berbeda sehingga menghasilkan kontras citra. Akuisisi citra cepat dan berulang bersamaan dengan injeksi Gd, disebut Dynamic Contrast Enhancement (DCE) dapat menilai keadaan vascular jaringan tubuh.
29
M R I i n O n c o l o g y
Klinis
Aplikasi
Breast MRI, Pelvic MRI, Whole body DWI
MR in Oncology
MRI
Breast
Posisi pasien selalu prone (tengkurap) menggunakan coil khsus. Durasi pemeriksaan antara 15 – 35 menit
MR in Oncology
Source : mayoclinic
31
T1w
Pre contrast Subtracted T1w
Post contrast Phase 1
Subtracted T1w Post contrast Phase 4
T2w
MRI Breast
Protokol pemeriksaan umumnya terdiri dari beberapa seri potongan axial T2w, dan DCE.
Seperti pada citra di samping
On Breast
MR in Oncology
DWI
Menambahkan DWI dalam protocol pemeriksaan dapat menambah informasi
Pada ADC terukur nilainya adalah 1.72 x 10^-3 mm2/s
Fibroadenoma • T1w post contrast phase
• DWI b-1000
• Pemeriksaan Histologi
Source : Top Magn Reson Imaging. 2017 Oct; 26(5): 201–209.
33
On Breast
MR in Oncology
DWI
Menambahkan DWI dalam protocol pemeriksaan dapat menambah informasi
Pada ADC terukur nilainya adalah 0.83 x 10^-3 mm2/s
Ductal Carcinoma
C
• T1w post contrast phase
• DWI b-1000
• Pemeriksaan Histologi
Source : Top Magn Reson Imaging. 2017 Oct; 26(5): 201–209.
On Breast
MR in Oncology
DWI
Menambahkan DWI dalam protocol pemeriksaan dapat menambah informasi
Pada ADC terukur nilainya adalah 0.83 x 10^-3 mm2/s
Ductal Carcinoma
A B
C
• T1w post contrast phase
• DWI b-1000
• Pemeriksaan Histologi
Source : Top Magn Reson Imaging. 2017 Oct; 26(5): 201–209.
35
MR in Oncology
37
On Breast
MR in Oncology
DCE
Tiga tipe variasi kurva intensitas sinyal terhadap waktu dari DCE.
Type 1 : continuous uptake Type 2 : rapid uptake and plateau Type 3 : rapid uptake and washout
Source : Hendrick, Breast MRI, Fundamentaland Technical Aspects
On Breast
MR in Oncology
DCE
Beberapa pengembang aplikasi dicom viewer untuk kasus Breast meng-integrasikan informasi kurva dalam citra anatomy sehingga bisa diketahui distribusi tipe kurva
Source : Siemens Brevis
39
H Spectroscopy of Breast dengan Teknik Single Voxel sempat cukup popular karena mampu menampilkan informasi metabolite Choline sebagai tumor marker.
Source : Siemens GRACE
American Journal of Roentgenology. 2012;198: W488-W497.
10.2214/AJR.11.7292
MRI
Pelvic
MR in Oncology
Source : https://www.freepik.es/vector-premium/dibujos-animados-hombre-paciente-
41
MRI Pelvic
MR in Oncology
Pemeriksaan pelvic dan abdomen untuk kebanyakan RS hanya menyumbang 7% dari total pemeriksaan MRI
MRI Pelvic
MR in Oncology
Diagnosa kelainan pada endotrium dengan DWI membantu klasifikasi lesi. Pada citra di samping, panah menunjukkan adenocarcinoma pada endometrium.
43
DWI dengan B value yang tinggi membantu mendeteksi Prostate Cancer
B-50 B-100 B-1000 B-1400
Body whole
MR in Oncology
Whole Body DWI membantu evaluasi distance metastasis
Sumber : Padhani, 2016
45
MR in Oncology
Kuantifikasi nilai ADC pada whole body DWI membantu menilai progress terapi pada kasus bone metastasis
Sumber : Padhani, 2017
Body whole
INFORMATION CONTACT
wahyu.widhianto@siemens-Healthineers.com
47
