Ruolo dell'imaging molecolare nella valutazione dell'ipossia nei tumori solidi
The role of molecular imaging for the evaluation of hypoxia in solid tumors
Creators: name: Lopci, Egesta <1979>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2016
Subjects: MED/21 Chirurgia toracica

description: L'ipossia è una condizione patologica determinata da un ridotto apporto di ossigeno a livello tissutale.  A partire dagli anni '60, Tomlinson e Gray hanno dimostrato la presenza di regioni di scarsa ossigenazione nel cancro del polmone e hanno osservato che questa caratteristica del microambiente tumorale è associata ad una maggiore resistenza alla radioterapia. La determinazione dell'ipossia nei tumori è pertanto della massima rilevanza clinica, in quanto l'aggressività del tumore, la deriva metastatica, il mancato controllo della neoplasia, l'aumento del rischio di recidiva e, in definitiva l'esito sfavorevole sono associati all'ipossia.
Negli ultimi decenni, c'è stato un crescente interesse nello sviluppo di metodi per la valutazione dell'ossigenazione tumorale. Questi metodi possono essere invasivi, come il sensore polarografico di O2, o non invasivi, basati principalmente sulle tecniche di imaging. Le modalità di imaging sono senza dubbio le più interessanti perché garantiscono una visualizzazione onnicomprensiva del tessuto patologico e sono in grado di identificare il fenomeno anche in luoghi inaccessibili alle procedure invasive.
Tra le modalità di imaging per la valutazione dell'ipossia, la tomografia ad emissione di positroni (PET) è una delle più studiate, in quanto offre: (a) ampio assortimento di radiofarmaci; (B) buona risoluzione intrinseca; (C) rappresentazione tridimensionale (3D); (D) (semi)quantificazione; (E) maggiore facilità per il paziente, e (f) riproducibilità dei dati.
L'oggetto della tesi attuale è quello di studiare il ruolo dell'imaging molecolare alla PET nell'ipossia tumorale. Il testo è diviso in quattro sessioni distinte incentrate nel fornire in primis una panoramica sui radiofarmaci principali (Sessione-1), poi nella valutazione della correlazione tra l'espressione tissutale d'ipossia e l'imaging alla 18F-FDG PET/TC (Sessione-2). Le altre due sessioni analizzano l'impatto prognostico del tracciante per l'ipossia (64Cu-ATSM) nei tumori solidi (Sessione-3), seguito da una sofisticata analisi frattale di confronto fra le acquisizioni precoci e tardive alla 64Cu ATSM PET/TC nei tumori solidi (Sessione-4).
description: Hypoxia is a pathological condition caused by a reduced oxygen supply at the tissue level. Since the 60’s, Tomlinson and Gray have demonstrated the presence of regions of poor oxygenation in lung cancer, and noted that this characteristic of tumor microenvironment is associated to increased resistance to radiotherapy. The detection of hypoxia in tumors is therefore of utmost clinical relevance, because tumor aggressiveness, metastatic drift, failure to disease control, increased risk of recurrence and ultimately poor outcome are associated with hypoxia. 
In recent decades, there has been an increasing interest in developing methods for the assessment of tumor oxygenation. These methods can be invasive, such as the polarographic O2-sensor, or non-invasive, mainly based on imaging techniques. Imaging modalities are undoubtedly the most appealing techniques for this purpose, because they guarantee an all-encompassing visualization of the pathological tissue and can identify the phenomenon even at sites inaccessible to invasive procedures. 
Among the image-based modalities for hypoxia assessment, positron emission tomography (PET) is one of the most extensively investigated, because it offers: (a) broad assortment of radiopharmaceuticals; (b) good intrinsic resolution; (c) three-dimensional (3D) tumor representation; (d) (semi)quantification of the hypoxic burden; (e) patient friendliness, and (f) reproducibility. 
The object of the current thesis is to investigate the role of molecular imaging with PET in cancer hypoxia. The text is divided into four different sessions focused on giving at first an insight on principal radiopharmaceuticals applied for hypoxia imaging (Session-1), then concentrating on the correlation of tissue expression of hypoxia and imaging findings on 18F-FDG PET/CT (Session-2). The next two sessions will analyze the prognostic impact of the hypoxia-specific tracer (64Cu-ATSM) in solid tumors (Session-3), followed by a sophisticated ad hoc computer-aided fractal geometry based analysis of DICOM images for early and late acquisitions on 64Cu-ATSM PET/CT in solid tumors (Session-4).