Thesis by MILOT Laurent
Imaging of colorectal cancer liver metastases in the era of complex surgical resections : can we improve its specificity?
Defended on 19 march 2019
Colorectal cancer liver metastases (CRCLM) are common and result in significant mortality. During the past decades, important therapeutic advances have improved the prognosis signficantly, especially through a marked expansion of the role of hepatic resections in liverlimited metastatic disease, leading to a radical change in management. This was naturally accompanied by an equally radical change in the imaging paradigm, now centered at the lesion level and not at the patient level, requiring very high sensitivity and specificity. While modern techniques have allowed a significant improvement in terms of sensitivity, especially through the use of hepatospecific contrast agents and diffusion imaging, the benefits in term of specificity are less clear, with only few studies focusing on and reporting the specificity of the techniques. However, specificity is equally important in this context, where diagnostic errors are costly, resulting either in unnecessary surgeries in case of false positives or in incomplete resections in case of false negatives. In this setting, our thesis will examine the results of three studies, which objective is to offer possible solutions to better understand the imaging of metastases and improve the specificity of liver imaging of CRCLM. The first study analyzes the association between high resolution MRI appearance of CRCLM and their underlying histology, showing that tumor fibrosis was in hypersignal on T2 Weighted Imaging while tumor necrosis was in hyposignal on T2 Weighted Imaging and hypersignal on T1 Weighted Imaging, which goes against the classical teaching about these lesions. The second study assesses the feasibility of using an MRI/Ultrasound fusion system in the exploration of liver lesions in patients with colorectal cancer. This study shows that more lesions were detected with ultrasound when using the fusion system, suggesting that a fusion system may allow a better characterization of lesions by combining the complementary information of MRI and ultrasound. Finally, the third study and its accompanying pictorial essay, explored the behavior of liver lesions after injection of an intravascular contrast agent. The main finding of this study was that hemangioma were accumulating the contrast over time while metastases were not, a key differentiating feature. This finding was found even in small lesions, often difficult to diagnose, suggesting that using such contrast in the exploration of liver lesions in patients with CRCLM would result in a higher specificity of the method
Imagerie des métastases hépatiques colorectales à l’ère des résections chirurgicales complexes : peut-on en améliorer la spécificité ?
Soutenue le 19 March 2019
Les métastases hépatiques du cancer colorectal (MHCR) sont fréquentes et sont associées à une mortalité significative. Ces dernières décennies, des progrès thérapeutiques importants ont permis d'en améliorer le pronostic. Plus particulièrement, le rôle des résections hépatiques s'est considérablement élargi dans la maladie métastatique limitée au foie, conduisant à un changement radical dans la prise en charge. Ceci a naturellement eu des répercussions sur l'imagerie, qui doit être très performante au niveau lésionnel, nécessitant des sensibilité et spécificité très élevées. Si les techniques modernes ont permis une amélioration très nette en termes de sensibilité, en particulier grâce aux produits de contraste hépatospécifiques et de l'imagerie pondérée en diffusion, l'amélioration de la spécificité est moins claire et moins bien évaluée. Pourtant, la spécificité est tout aussi importante dans ce contexte, où les erreurs diagnostiques sont coûteuses, avec des chirurgies inutiles en cas de faux positifs, et des résections incomplètes en cas de faux négatifs. Ces deux situations sont accompagnées d'une morbi-mortalité très importante. Le présent travail de thèse va donc explorer de nouvelles pistes dont l'objectif ultime serait d'améliorer la spécificité de l'imagerie des MHCR. La première étude confronte l'apparence des métastases d'origine colorectale en IRM de haute résolution et leur histologie sous-jacente. Cette étude originale démontre que la fibrose tumorale apparait en hypersignal T2 et la nécrose tumorale en hyposignal T2 et hypersignal T1, ce qui va à l'encontre du dogme classique. La seconde étude explore la faisabilité de la fusion d'images IRM/échographie dans l'exploration de lésions hépatiques focales chez des patients ayant un cancer colorectal. Cette étude montre qu'un nombre significatif de lésions ne peuvent être visualisées à l'échographie qu'en utilisant la fusion, ouvrant la voie à une meilleure caractérisation lésionnelle en combinant les atouts de l'échographie et de l'IRM. Enfin, la troisième étude, complétée d'une revue iconographique, analyse le comportement IRM des lésions hépatiques après injection d'un produit de contraste intravasculaire. Elle montre une accumulation progressive du contraste au sein des angiomes, mais pas dans les métastases, conduisant à des apparences très différentes sur la phase tardive. Ceci était aussi observé dans les lésions de petites tailles, ce qui devrait permettre une meilleure spécificité dans les cas difficiles
Defended on 19 march 2019
Colorectal cancer liver metastases (CRCLM) are common and result in significant mortality. During the past decades, important therapeutic advances have improved the prognosis signficantly, especially through a marked expansion of the role of hepatic resections in liverlimited metastatic disease, leading to a radical change in management. This was naturally accompanied by an equally radical change in the imaging paradigm, now centered at the lesion level and not at the patient level, requiring very high sensitivity and specificity. While modern techniques have allowed a significant improvement in terms of sensitivity, especially through the use of hepatospecific contrast agents and diffusion imaging, the benefits in term of specificity are less clear, with only few studies focusing on and reporting the specificity of the techniques. However, specificity is equally important in this context, where diagnostic errors are costly, resulting either in unnecessary surgeries in case of false positives or in incomplete resections in case of false negatives. In this setting, our thesis will examine the results of three studies, which objective is to offer possible solutions to better understand the imaging of metastases and improve the specificity of liver imaging of CRCLM. The first study analyzes the association between high resolution MRI appearance of CRCLM and their underlying histology, showing that tumor fibrosis was in hypersignal on T2 Weighted Imaging while tumor necrosis was in hyposignal on T2 Weighted Imaging and hypersignal on T1 Weighted Imaging, which goes against the classical teaching about these lesions. The second study assesses the feasibility of using an MRI/Ultrasound fusion system in the exploration of liver lesions in patients with colorectal cancer. This study shows that more lesions were detected with ultrasound when using the fusion system, suggesting that a fusion system may allow a better characterization of lesions by combining the complementary information of MRI and ultrasound. Finally, the third study and its accompanying pictorial essay, explored the behavior of liver lesions after injection of an intravascular contrast agent. The main finding of this study was that hemangioma were accumulating the contrast over time while metastases were not, a key differentiating feature. This finding was found even in small lesions, often difficult to diagnose, suggesting that using such contrast in the exploration of liver lesions in patients with CRCLM would result in a higher specificity of the method
Imagerie des métastases hépatiques colorectales à l’ère des résections chirurgicales complexes : peut-on en améliorer la spécificité ?
Soutenue le 19 March 2019
Les métastases hépatiques du cancer colorectal (MHCR) sont fréquentes et sont associées à une mortalité significative. Ces dernières décennies, des progrès thérapeutiques importants ont permis d'en améliorer le pronostic. Plus particulièrement, le rôle des résections hépatiques s'est considérablement élargi dans la maladie métastatique limitée au foie, conduisant à un changement radical dans la prise en charge. Ceci a naturellement eu des répercussions sur l'imagerie, qui doit être très performante au niveau lésionnel, nécessitant des sensibilité et spécificité très élevées. Si les techniques modernes ont permis une amélioration très nette en termes de sensibilité, en particulier grâce aux produits de contraste hépatospécifiques et de l'imagerie pondérée en diffusion, l'amélioration de la spécificité est moins claire et moins bien évaluée. Pourtant, la spécificité est tout aussi importante dans ce contexte, où les erreurs diagnostiques sont coûteuses, avec des chirurgies inutiles en cas de faux positifs, et des résections incomplètes en cas de faux négatifs. Ces deux situations sont accompagnées d'une morbi-mortalité très importante. Le présent travail de thèse va donc explorer de nouvelles pistes dont l'objectif ultime serait d'améliorer la spécificité de l'imagerie des MHCR. La première étude confronte l'apparence des métastases d'origine colorectale en IRM de haute résolution et leur histologie sous-jacente. Cette étude originale démontre que la fibrose tumorale apparait en hypersignal T2 et la nécrose tumorale en hyposignal T2 et hypersignal T1, ce qui va à l'encontre du dogme classique. La seconde étude explore la faisabilité de la fusion d'images IRM/échographie dans l'exploration de lésions hépatiques focales chez des patients ayant un cancer colorectal. Cette étude montre qu'un nombre significatif de lésions ne peuvent être visualisées à l'échographie qu'en utilisant la fusion, ouvrant la voie à une meilleure caractérisation lésionnelle en combinant les atouts de l'échographie et de l'IRM. Enfin, la troisième étude, complétée d'une revue iconographique, analyse le comportement IRM des lésions hépatiques après injection d'un produit de contraste intravasculaire. Elle montre une accumulation progressive du contraste au sein des angiomes, mais pas dans les métastases, conduisant à des apparences très différentes sur la phase tardive. Ceci était aussi observé dans les lésions de petites tailles, ce qui devrait permettre une meilleure spécificité dans les cas difficiles
