I. Introdução às técnicas de imagem funcional A imagem funcional de tumores refere-se à exposição não invasiva de características metabólicas, bioquímicas, fisiológicas, moleculares, genotípicas e fenotípicas de tumores. As técnicas actuais de imagem funcional incluem a tomografia por emissão de positrões (PET), a tomografia computorizada por emissão de fotões simples (SPECT), a espectroscopia de ressonância magnética (MRS), e a imagem óptica (OPT). espectroscopia de ressonância (MRS), imagiologia óptica, etc. O PET mostra isótopos de emissão de positrões ou tecidos rotulados com radionuclídeos ou moléculas quimicamente específicas que podem ser absorvidos selectivamente por certos tecidos. O radionuclídeo absorvido emite pósitrons, resultando na libertação de raios gama que são detectados pelo scanner, produzindo uma imagem da radioactividade local. Os radionuclídeos mais comummente utilizados são o fluorina-18, o carbono-11 e o oxigénio-15 e o traçador mais comummente utilizado é o derivado da glucose, fluorodeoxiglicose (18F-FDG). SPECT utiliza uma câmara gama que roda em torno do paciente para produzir uma imagem somatoscópica 3D da distribuição isotópica dos raios gama injectados. a câmara gama utilizada para SPECT não consegue detectar raios gama simultâneos, bem como PET, e por conseguinte a resolução espacial da imagem é inferior à do PET. MRS mostra um maior potencial para a imagem tumoral. MRS é essencialmente uma extensão da RM convencional e pode detectar compostos que são bioquimicamente mais importantes que a água e as moléculas de gordura, comparar tecido normal e tumoral ao nível dos metabolitos celulares e reflectir a localização nuclear dentro do ambiente molecular e químico circundante. A imagem óptica permite a aplicação em tempo real e não invasiva de luz rotacional e agentes de contraste molecular específicos ao tecido epitelial para detecção precoce de lesões epiteliais e tumores superficiais de menor dimensão, bem como a avaliação em tempo real dos limites cirúrgicos no momento da cirurgia. Diferentes técnicas de imagem óptica aplicam diferentes parâmetros fisiológicos, tendo em conta a interacção entre a luz e o tecido. II. técnicas de imagiologia funcional em oncologia por radiação Por vezes a informação anatómica apresenta dificuldades em diferenciar tumores do tecido circundante, não revela completamente as características fisiopatológicas do tumor e não permite a avaliação da resposta precoce ao tratamento. Com o desenvolvimento da imagiologia funcional, a informação fisiológica ou molecular específica do tumor pode ser utilizada no planeamento da radioterapia para determinar com precisão o volume bruto do tumor (GTV) e o volume alvo clínico (CTV) e para melhorar a precisão das doses de irradiação. A imagiologia funcional tem sido utilizada em muitos aspectos da oncologia da radiação, incluindo o diagnóstico e caracterização de tumores antes do tratamento, planeamento de radioterapia, avaliação da eficácia, detecção de recorrência, etc. Tem vantagens sobre a imagiologia anatómica de muitas maneiras. 1. diagnóstico e caracterização de tumores A imagiologia anatómica tradicional é principalmente utilizada para determinar a benignidade e a malignidade pelo tamanho e forma da lesão. No entanto, os tumores do mesmo tamanho podem ter comportamentos biológicos diferentes. Por exemplo, alguns gânglios linfáticos aumentados podem ser apenas reactivos, enquanto alguns pequenos gânglios linfáticos podem também ter lesões metastáticas. Por conseguinte, o tamanho dos gânglios linfáticos não é um critério fiável para a identificação. A imagem funcional pode remover esta incerteza e fornecer uma imagem não invasiva e completa do comportamento biológico do tumor, melhorando a exactidão do diagnóstico, do estadiamento e do estadiamento. A técnica de imagem funcional mais estudada é o FDG-PET, que tem sido utilizado para o diagnóstico e estadiamento de tumores de cabeça e pescoço, cancro do esófago, cancro do pulmão, cancro colorrectal, linfoma e melanoma, cancro da mama, cancro da tiróide, etc. Numa meta-análise de 14.264 pacientes, Gambhir et al. descobriram que as gamas médias de sensibilidade e especificidade do FDG-PET em oncologia foram de 84% a 87% e 88% a 93%, respectivamente. e 88% a 93%, respectivamente. Além disso, a informação fornecida pelo FDG-PET levou a uma alteração do plano de tratamento em 26% a 48% dos doentes oncológicos. Numerosos estudos prospectivos demonstraram que o FDG-PET fornece uma avaliação mais precisa das metástases dos gânglios linfáticos mediastinais e metástases distantes do que os métodos de imagem convencionais, e fornece informações mais precisas sobre o estadiamento. Para além da localização, tamanho e conteúdo do tumor, as características biológicas conhecidas específicas do tumor também podem ser visualizadas por marcadores moleculares científicos e modulação, ou seja, características moleculares e biológicas do tumor tais como grau de tumor, proliferação celular, apoptose, angiogénese, hipoxia e estado receptor. A imagem molecular não invasiva pode ser utilizada como factor prognóstico para prever resultados clínicos ou para rastrear a população certa para terapias específicas dirigidas ao tumor. 2. planeamento de radioterapia Em técnicas de radioterapia 3D em conformidade e com modulação de intensidade, o delineamento preciso da zona tumoral é a chave para optimizar a relação de ganho do tratamento, exigindo que não se perca nenhum tecido tumoral enquanto se maximiza a protecção do tecido normal. Tradicionalmente, as imagens anatómicas, representadas por TC e MRI, são a base para orientar a radioterapia; tanto a TC como a MRI têm excelente resolução axial e radial e podem ser utilizadas para delinear a área alvo e pôr em perigo os órgãos; a TC também fornece informação de densidade física para o cálculo da dose durante o planeamento. A TC é portanto a mais amplamente utilizada e a RM complementa a TC no planeamento da radioterapia e é melhor para delinear tecidos moles, especialmente lesões cerebrais e órgãos em perigo. Contudo, a utilidade das imagens anatómicas é limitada quando a densidade e as alterações morfológicas do tecido ou tumor não são óbvias. De facto, se apenas forem utilizadas imagens anatómicas, parte do tecido tumoral pode falhar e parte do tecido normal pode ser desnecessariamente irradiado. As imagens funcionais podem acrescentar informação importante ao planeamento da radioterapia, fornecendo uma melhor imagem do microambiente tumoral e do potencial para gânglios linfáticos regionais e metástases distantes. Esta informação permite-nos mapear com maior precisão os alvos e órgãos em risco de radioterapia, reduzindo assim o risco de faltas de tumores limítrofes ou de sobreirradiação do tecido normal. Além disso, podem ser administradas doses mais elevadas de irradiação ou tratamento específico do tumor a áreas-alvo específicas dentro do tumor. Com base numa variedade de técnicas de imagem anatómica e funcional, Ling et al. propuseram o conceito de um volume alvo biológico (BTV) baseado em imagens anatómicas e numa variedade de imagens fisiológicas ou moleculares. Por exemplo, o FDG-PET pode ser utilizado para mapear áreas metabolicamente activas do tumor para permitir a dosagem durante a radioterapia; a imagem de hipoxia tumoral pode indicar a necessidade de terapia orientada para a hipoxia ou irradiação de altas doses para superar a resistência à hipoxia através de técnicas de radioterapia modulada por intensidade, cuja viabilidade foi demonstrada, mas com a ressalva de que a hipoxia pode mudar ao longo da radioterapia fraccionada. A imagem funcional pode influenciar o planeamento do tratamento por radiação de três maneiras. Em primeiro lugar, pode detectar lesões que não são detectadas por TC e MRI. Em segundo lugar, pode detectar lesões fora da área da lesão detectada pela TC e MRI. Em terceiro lugar, pode revelar sub-regiões ou lesões com aumento da actividade biológica dentro da área da lesão detectada por TC e MRI. O impacto do PET no planeamento da radioterapia para tumores cerebrais, tumores da cabeça e pescoço, e cancro do pulmão de células não pequenas (NSCLC) é mais frequentemente estudado. Com base na informação fornecida pelo FDG-PET, foram relatadas alterações na área alvo (tamanho e/ou forma) da radioterapia em 27% a 100% dos pacientes com tumores cerebrais, 10% a 100% dos pacientes com tumores na cabeça e pescoço, e 27% a 83% dos pacientes com NSCLC. É importante ter em mente que embora o PET forneça informação única sobre o metabolismo do tumor, o PET tem uma resolução espacial mais baixa em comparação com a TC e a ressonância magnética. Por conseguinte, a PET e outras imagens funcionais são actualmente utilizadas no planeamento da radioterapia como um complemento da TC. (1) Avaliação precoce da eficácia É de grande importância prever a eficácia do tratamento numa fase precoce, e identificar pacientes que não são eficazes no tratamento numa fase precoce, para que o tratamento ineficaz possa ser terminado precocemente e o plano de tratamento possa ser alterado, evitando assim o sobre-tratamento e o subtratamento. A abordagem tradicional para avaliar a eficácia da radioterapia consiste em observar alterações no tamanho do tumor através de exame físico e imagens anatómicas. Contudo, as alterações no tamanho da lesão não se manifestam até muito tempo após o tratamento. Além disso, quando há fibrose tecidual, edema ou necrose, é difícil identificar tumor residual ou recidiva usando imagens anatómicas. Por exemplo, o tecido cicatricial leva 6 meses a amadurecer, antes do qual pode ser considerado como remanescente do tumor. As alterações metabólicas precedem as alterações anatómicas do volume do tumor; além disso, as alterações moleculares e fisiológicas são teoricamente mais precisas na previsão do estado do tumor e do resultado do tratamento do que as imagens anatómicas da TC e da RM. Assim, as imagens funcionais podem compensar as deficiências inerentes às imagens anatómicas, fornecendo informação precoce sobre a eficácia dos regimes de radioterapia ou quimioterapia. As imagens funcionais para este fim devem ser realizadas numa fase precoce do tratamento, por exemplo após 1 ciclo de quimioterapia ou logo após o tratamento. O FDG-PET tem sido relatado como sendo mais preciso do que a TC na detecção da resposta precoce ao tratamento em pacientes com linfoma, cancro da mama e cancro do colo do útero. É também utilizado para avaliar a resposta ao tratamento de outros tumores, tais como tumores de cabeça e pescoço, NSCLC, e tumores cerebrais, mas os resultados são menos uniformes. Existem outros marcadores e métodos de imagem. 11C-MET é um bom marcador para avaliar a eficácia da radioterapia em pacientes com tumores cerebrais, tumores de cabeça e pescoço e NSCLC. 1H-colina, 1H lactato C ou 31P é utilizado como marcador em MRS para monitorizar a eficácia da radioterapia ou quimioterapia. Os níveis diminuídos de 1H-colina em doentes com tumores cerebrais e linfomas estão positivamente correlacionados com a eficácia da radioterapia e negativamente correlacionados com a progressão da doença. (2) Detecção de recorrência Devido a alterações na anatomia normal e relações adjacentes e formação de tecido cicatricial em resultado do tratamento, é muitas vezes difícil identificar a recorrência de tumores após cirurgia e radioterapia em imagens anatómicas, a menos que haja alterações muito significativas do volume anatómico. Em alguns casos, o diagnóstico não é feito até que o tumor seja significativamente aumentado. A identificação da recidiva com imagens funcionais pode aumentar as probabilidades de sucesso do tratamento correctivo. O FDG-PET demonstrou ser valioso na detecção de recidiva no cancro do cólon, cancro da mama, e NSCLC. Por exemplo, Staib relatou que a sensibilidade e especificidade do FDG-PET para detectar a recorrência local e metástases distantes no cancro do cólon chegaram a atingir 98% e 90%, respectivamente, significativamente melhor do que 91% e 72% para a imagiologia anatómica por TC; os testes de FDG-PET são particularmente necessários para pacientes com elevado antigénio S de cancro do soro após o tratamento ou imagens convencionais negativas e indeterminadas. O FDG-PET é útil na detecção de tumores na cabeça e pescoço, O cancro do colo do útero, e o melanoma também mostraram alguma promessa na detecção de recidiva. Por exemplo, Greven et al. relataram que a PET era superior ao exame clínico e à TC e RM na detecção de recidiva de tumores na cabeça e pescoço, e sugeriram que a biopsia deveria ser adiada e monitorizada de perto quando se suspeita de TC e RM e a PET é negativa. A área do alvo biológico refere-se à área dentro do alvo terapêutico com diferente radiosensibilidade determinada por uma série de factores biológicos do tumor. Estes factores incluem: falta de fornecimento de oxigénio e sangue; proliferação, apoptose e regulação do ciclo celular; alterações oncogénicas e oncogénicas; e características de infiltração e metastáticas. Estes factores incluem tanto as diferenças de sensibilidade intra-tumoral como as diferenças de sensibilidade normal dos tecidos. A radioterapia modulada por intensidade biomimética refere-se à utilização de técnicas avançadas de radioterapia modulada por intensidade física para fornecer diferentes doses de radiação a diferentes alvos biológicos e para maximizar a protecção dos tecidos normais, o que promete melhorar significativamente a eficácia do tratamento do tumor. No entanto, uma única técnica de imagem molecular funcional não pode reflectir totalmente as características biológicas de um tumor. Portanto, é mais viável combinar várias técnicas de imagiologia molecular funcional para construir alvos biológicos e orientar a implementação de radioterapia modulada por intensidade biomimética. De facto, existe uma relação intrínseca entre o metabolismo, falta de oxigénio e fornecimento de sangue, proliferação, expressão do receptor, apoptose, oncogenes, infiltração e características metastáticas da área alvo biológica. Espera-se que a combinação de várias imagens moleculares funcionais forneça uma imagem mais abrangente das características da área alvo biológica e permita uma radioterapia individualizada, modulada por intensidade biomimética. Esta será uma importante direcção de desenvolvimento para a aplicação da imagem molecular funcional em oncologia de radiação.