close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Магнитная резонансная томография в режиме динамического контрастирования в оценке гемодинамических характеристик опухолей головного мозга

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
НЕЧИПАЙ ЭМИЛИЯ АНДРЕЕВНА
МАГНИТНАЯ РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ В РЕЖИМЕ
ДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРАСТИРОВАНИЯ В ОЦЕНКЕ
ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА
14.01.12 онкология,
14.01.13 лучевая диагностика, лучевая терапия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва – 2018
2
Работа
выполнена
в
Федеральном
государственном
бюджетном
учреждении
«Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н.
Блохина» Министерства здравоохранения Российской Федерации (директор – членкорреспондент
РАН,
доктор
медицинских
наук,
профессор
Стилиди
Иван
Сократович)
Научные руководители:
доктор медицинских наук, профессор РАН
Долгушин Михаил Борисович
доктор медицинских наук, профессор
Бекяшев Али Хасьянович
Официальные оппоненты:
Кротенкова Марина Викторовна – доктор медицинских наук, руководитель отделения
лучевой
диагностики
Федерального
государственного
бюджетного
научного
учреждения «Научный центр неврологии».
Голанов Андрей Владимирович – доктор медицинских наук, профессор, член-
корреспондент
РАН,
заведующий
отделением
радиологии
и
радиохирургии
Федерального государственного автономного учреждения «Национальный медицинский
исследовательский
центр
нейрохирургии
имени
академика
Н.Н.
Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский научный центр
радиологии и хирургических технологий имени академика А.М. Гранова» Министерства
здравоохранения Российской Федерации.
Защита состоится «___» __________ 2018 года в 10.00 часов на заседании
диссертационного совета Д001.017.01 на базе ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н.
Блохина» Минздрава России, 115478, г. Москва, Каширское шоссе, д.23.
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ФГБУ «НМИЦ онкологии
им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, 115478, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24 и на
сайте http://www.ronc.ru/
Автореферат разослан «..........»............................2018 года
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор медицинских наук, профессор
Шишкин Юрий Владимирович
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования
Новообразования центральной нервной системы (ЦНС) составляют 4.7-8% от
общего числа опухолей человека и с каждым годом в мире отмечается увеличение
количества впервые выявленных интракраниальных опухолей (Давыдов М.И., Аксель
Е.М., 2004; Ковалев Г.И., 2006). Различия в тактике лечения больных с различными по
гистогенезу, распространенности, биологической злокачественности и др. опухолями
требуют прецизионной идентификации последних. Интракраниальные поражения могут
проявляться наличием как очаговой, так и общемозговой симптоматики, однако,
указанные симптомы неспецифичны для опухоли какого-либо типа, а также могут быть
проявлением разных неопластических, и не только, процессов (Hirsch F.R. et al., 1982). В
этой связи, без применения методов уточняющей диагностики достоверно высказаться о
причине, вызывающей данные симптомы, затруднительно. Компьютерная (КТ) и
магнитно-резонансная (МР) томография предоставляют данные о расположении
опухоли, особенностях ее структуры, однако, применение «рутинных» методик этих
технологий не обеспечивает специалистов необходимым объемом информации, что
повышает потребность в функциональных, методах лучевой диагностики (КТ- и МРперфузия, МР-спектроскопия, функциональная МРТ и др.). Исследование МР-перфузии,
основанной на Т1-ВИ (МР-ДК) позволяет измерять плотность, целостность и
проницаемость кровеносных сосудов, дифференцированно выделять субстраты и
функции, которые сопряжены с распределением и кинетикой вводимого КВ (Tofts P.S. et
al., 1999). Отличительной особенностью МР-ДК является возможность оценки
гемодинамических
параметров
с
использованием
разных
моделей
обсчета:
количественной, полуколичественной и качественной (Barnes S.L. et al., 2012).
Количественно оцениваемыми параметрами являются: а) Ktrans – константа диффузии
контрастного вещества (КВ) между плазмой крови и интерстициальным пространством;
б) Ve – объемная доля интерстициального пространства; в) Kep – константа рефлюкса из
интерстициального пространства обратно в плазму крови (Kep=Ktrans/Ve). Не все
диагностические последовательности МРТ в достаточной степени изучены и в равной
степени
распространены:
реальный
диагностический
потенциал
ряда
из
них
применительно к уточняющей диагностике опухолей ЦНС только предстоит оценить.
Продолжаются исследования возможностей частных методик КТ- и МР-перфузии
4
головного мозга (ГМ), предоставляющих информацию о локальной церебральной
гемодинамике и сосудистой физиологии (Пронин И. Н. и соавт., 2005). Важной для
идентификации опухоли без применения хирургических вмешательств, представляется
неинвазивная сравнительная оценка ее перфузионных характеристик относительно
установленного
для
различных
новообразований
ГМ
диапазона
значений
обсчитываемых параметров.
Приведенные аргументы убедительно свидетельствуют в пользу актуальности
избранной темы диссертационного исследования: «Магнитная резонансная томография
в режиме динамического контрастирования в оценке гемодинамических характеристик
опухолей головного мозга».
Степень разработанности направления исследования
Магнитно-резонансное динамическое контрастирование (МР-ДК) – одна из
методик МР-перфузии, основанная на Т1-ВИ последовательности – предоставляет
количественную характеристику плотности, целостности и проницаемости кровеносных
сосудов, объективно оценивает гемодинамические особенности исследуемых тканей,
распределение и кинетику вводимого КВ между сосудистым и интерстициальным
пространствами, широко применяется в уточняющей диагностике опухолей молочной
железы, органов малого таза, костно-мышечной системы и др. (Khalifa F. et al., 2014). В
то же время, успехи МР-ДК в уточняющей диагностике опухолей ГМ – значительно
более скромные и основаны на небольшом количестве научных исследований и
клинических наблюдений (Heye A.K., et al., 2014). Так, по состоянию на 2014 год, в мире
было выполнено всего 70 исследований, лишь 53 из которых в клинических целях, а
количество наблюдений (в среднем) составляло 27, при этом только 1 исследование
включало анализ диагностических результатов более чем в 100 наблюдениях, а 6 – было
основано менее чем на 10 клинических случаях. Лишь 30 из указанных 53 клинических
исследований были посвящены уточняющей диагностике опухолей ЦНС, в т.ч. 16 –
возможностям дифференциального диагноза между различного типа неоплазиями ГМ,
при этом, только 7 из 16 исследований показали эффективность методики МР-ДК (Heye
A.K., et al., 2014). В доступной литературе отсутствуют сведения об аналогичных
разработках,
проводимых
отечественными
исследователями.
Результаты
информационного поиска подтверждают целесообразность проведения исследования,
5
направленного на оценку гемодинамики в опухолях ГМ с привлечением бóльшего числа
клинических наблюдений.
Цель исследования
Повышение качества лучевой уточняющей диагностики опухолевых поражений
головного
мозга
с
применением
магнитно-резонансного
динамического
контрастирования (МР-ДК).
Задачи исследования:
1.
Определить количественные значения перфузионных показателей Ktrans, Kep,
Ve и iAUC для неизмененного вещества головного мозга, а также для первичных и
вторичных опухолей ЦНС.
2.
Оценить специфичность и чувствительность МР-ДК в дифференциальной
диагностике первичных опухолей головного мозга.
3.
Оценить специфичность и чувствительность МР-ДК в дифференциальной
диагностике метастатических опухолей головного мозга.
4.
Оценить специфичность и чувствительность МР-ДК в дифференциальной
диагностике внемозговых интракраниальных опухолей.
5.
Оценить
возможности
МР-ДК
в
дифференциальной
диагностике
интракраниальных опухолей различного типа.
Методы и методология исследования
Объектом
исследования
интракраниальными
опухолями:
стали
пациенты,
глиальными,
страдающие
метастатическими,
различными
системными
и
внемозговыми, первичными и вторичными, доброкачественными и злокачественными.
Клинический материал представлен 203 наблюдениями пациентов обоего пола (м/ж =
100/103) от 18 до 83 лет (средний возраст = 53.7 14.4 лет).
Основа исследования представлена совокупностью методов научного познания,
использованных с целью поиска способов повышения качества уточняющей лучевой
диагностики опухолевых поражений головного мозга.
Для этого применены универсальные общенаучные методы (анализ и синтез,
дедукция, сравнение, и др.). Метод анализа при изучении структурированного
материала, позволял на этапе синтеза восстанавливать воспроизведенный во всей
многогранности объект исследования, но уже в процессе мышления. Применение
6
метода идеализации при сравнении групп анализа заключалось в использовании в
качестве «идеала» такого диапазона значений перфузионных параметров, который
характерен для неизмененного вещества головного мозга. Тем самым, из общей массы
наблюдений вычленялись те, в которых параметрические характеристики значимо
(p<0,05) отличались от «идеальных», следовательно, представляли собой случаи
патологических поражений ЦНС. Метод формализации предоставлял возможность
отображения медицинских данных в знаковой форме (символах, аббревиатурах,
терминологических обозначениях, формулах и др.). Метод сравнения позволял нам
обнаруживать либо сходство, либо значимые различия между интракраниальными
опухолями.
Применен,
также,
метод
восхождения
от
абстрактного
к
конкретному,
позволивший: во-первых, структурировать клинический материал путем условного
расчленения объекта исследования на группы (подгруппы) с выделением их
характерных, описываемых при помощи соответствующих понятий и медицинских
терминов свойств; во-вторых, проверить в реальной практике неинвазивной лучевой
диагностики справедливость гипотезы, относящейся к механизмам происходящих в
головном мозге, но недостаточно изученных патофизиологических процессов.
В основу настоящего исследования в области клинической медицины положены
не только универсальные, но и специальные научные методы: без хорошей
информированности в современных достижениях КТ и МРТ, ультразвуковых и
радионуклидных исследований, нейроонкологии и нейрохирургии, малоинвазивных
методов диагностики и лечения нейроонкологических больных, теоретических основ
медицинской радиологии и смежных клинических дисциплин, проведение данного
научного исследования было бы невозможным.
Обоснованность и достоверность результатов исследования
Обеспечивались
соблюдением
требований,
предъявляемых
к
научным
исследованиям: убедительной аргументацией актуальности темы, корректностью
поставленных
цели
и
задач,
методологической
и
методической
«чистотой»
исследования, адекватными анализом клинического материала. Для статистической
обработки полученных результатов использован комплект компьютерных программ
Microsoft Excel 2007, пакет программ STATISTICA 10.0 for Windows. Для анализа
данных, полученных при обработке протоколов МР-исследований, применялись методы
7
описательной статистики (среднее значение, стандартное отклонение, медиана,
квантили и т.п.), сравнительного анализа (U-критерия Mann-Whitney). Посредством
корреляционного анализа с применением для расчета качественных признаков
рангового коэффициента корреляции Спирмена проводилось изучение связей между
факторами-причинами и признаками-откликами. Для классификации опухолей по
гемодинамическим параметрам (результаты измерения Ktrans, Ve, Kep, iAUC) проводили
ROС-анализ (Receiver operator characteristic) с помощью программного пакета R-project
(www.r-project.org) и библиотеки pROC (Robin X. et al., 2011).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности
Научные положения диссертации соответствуют пунктам 2 и 3 паспорта
специальности 14.01.12 – онкология и пункту 1 паспорта специальности 14.01.13 –
лучевая диагностика и лучевая терапия.
Научная новизна результатов исследования
Впервые на большом клиническом материале, в результате проспективного
исследования изучены возможности методики МР-ДК в уточняющей диагностике
опухолевых поражений центральной нервной системы (ЦНС). Уточнена роль и место
МР-ДК в комплексе диагностических мероприятий у больных с интракраниальными
опухолями ЦНС, доказаны преимущества применения этой методики в сравнении с
изолированным или комплексным использованием рутинных МР-последовательностей
(Т1-ВИ, Т2-ВИ, T2-FLAIR и DWI). Доказана возможность дифференциальной
диагностики глиальных опухолей Grade I-II от Grade III-IV, глиом Grade III-IV от
менингиом, а также последних от неврином черепно-мозговых нервов с использованием
технологии МР-ДК. Определены наиболее информативные и обладающие высокими
диагностическими чувствительностью и специфичностью перфузионные параметры
(Ktrans, Ve, iAUC), отображающие степень нарушения гематоэнцефалического барьера,
коррелирующую со степенью патологической васкуляризации опухоли в результате
неоангиогенеза. Результаты проведенного исследования определяют потенциальный
способ
повышения
эффективности
уточняющей
лучевой
диагностики
интракраниальных новообразований и разрешения дифференциально-диагностических
затруднений
при
неинвазивной
идентификации
опухолей
ЦНС,
способствуют
оптимальному выбору рациональной и обоснованной тактики клинического ведения
8
пациентов. Полученный в итоге научный результат расширяет теоретические
представления о базовых основах клинической нейроонкологии.
Теоретическая и практическая значимость работы
Применение в настоящем исследовании в качестве «рабочего» инструмента
новой, в недостаточной степени изученной применительно к неоплазиям головного
мозга, но «многобещающей» методики МР-ДК, позволило на большом числе
клинических случаев количественно оценить особенности перфузии вещества головного
мозга и ткани его новообразований различной морфологической структуры. В
теоретическом плане результаты исследования внесли определенную ясность в
патофизиологические
механизмы
неоангиогенеза,
обеспечивающего
рост
и
распространение интракраниальных опухолей, в т.ч. в понимание механизмов
внутримозгового
метастазирования
вследствие
нарушения
целостности
гемато-
энцефалического барьера (ГЭБ). В практическом плане специалисту в области
нейровизуализации предлагается «опробованный» и проверенный при выполнении
настоящего
исследования
инструмент,
позволяющий
исследовать
не
только
морфоструктурные изменения головного мозга, но и оценивать выраженность
нарушений патофизиологических процессов, протекающих в мозговом веществе в
целом или в его отдельных структурах, включая его новообразования.
Основные положения, выносимые на защиту:
1.
Методика магнитно-резонансного динамического контрастирования (в т.ч.
в сочетании со стандартными МР-последовательностями) – перспективная технология
неинвазивной индикации интракраниальных неоплазий на основании статистически
значимых (p<0,05) отличий опухолевой ткани от неизмененного вещества головного
мозга по количественно оцениваемым перфузионным параметрам Ktrans, Kep, Ve и iAUC,
что доказано результатами настоящего исследования.
2.
Методика магнитно-резонансного динамического контрастирования –
перспективная
новообразований
технология
среди
неинвазивной
известного
идентификации
множества
их
типов
интракраниальных
на
основании
не
морфоструктурных (как при использовании стандартных последовательностей МРТ)
характеристик, а морфофункциональных особенностей (в частности – на основании
коррелирующей со степенью патологической неоваскуляризации опухоли степени
нарушения гемато-энцефалического барьера). Результатами настоящего исследования
9
на клинических «моделях» дифференциального диагноза: а) глиальных опухолей Grade
I-II от глиом Grade III-IV, б) менингиом ТМО от неврином ЧМН, в) менингиом ТМО от
глиом Grade III-IV, это убедительно доказано, о чем свидетельствуют достоверно
(p<0,05) различающиеся в сравниваемых между собой новообразованиях медианы
количественных значений параметров перфузии
Ktrans, Ve и iAUC, косвенно
отображающие степень гемодинамических нарушений в интракраниальных опухолях
различного типа.
Апробация диссертации
Состоялась 15 сентября 2017 года на совместной научной конференции отделений
рентгенодиагностического и отделения ультразвуковой диагностики отдела лучевой
диагностики
и
интервенционной
радиологии
НИИ
КиЭР;
отделения
нейрохирургического отдела НИИ КО; отделения рентгенодиагностического отдела
лучевых методов диагностики и терапии опухолей НИИ детской онкологии и
гематологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России.
Публикации по теме диссертации
Опубликованы 3 печатных работы в рецензируемых журналах, рекомендованных
перечнем ВАК при Минобрнауки России.
Объём и структура диссертации
Диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста и состоит из
введения, 3 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка
литературы, который включает 217 источников, из них 37 отечественных и 180
иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 49 рисунками и 69 таблицами.
10
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Общая характеристика клинических наблюдений
В исследование включены проспективные наблюдения 203 пациентов,
обследованных в НИИ КиЭР ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина» Минздрава России (далее
РОНЦ) в период 2013-2017 гг., у которых было заподозрено и, в последующем,
подтверждено неопластическое поражение головного мозга. Прежде, никто из 203
пациентов противоопухолевого лечения не получал. Для научного анализа все
клинические наблюдения были разделены на условные группы и подгруппы – табл. 1:
Таблица 1 — Распределение наблюдений интракраниальных новообразований по
группам и подгруппам для проведения научного анализа
Группы
Подгруппы
n
Количество
Среди
Внутри
всех
группы
групп
%
I
I-A
I-Б
I-В
I-Г
II-А
II
II-Б
III-В
III
III-A
III-Б
Пациенты с метастатическим поражением вещества ГМ, в т.ч.:
с метастазами рака легкого
41
20.2
с метастазами рака молочной железы
12
5.9
с метастазами меланомы
24
11.8
с метастазами рака почки
10
4.9
Пациенты с первичными опухолями ГМ, в т.ч.:
с глиомами низкой злокачественности
13
6.4
(WHO Grade I-II)
с глиомами высокой злокачественности
41
20.2
(WHO Grade III-IV)
с первичной лимфомой ЦНС (ПЛЦНС)
4
2.0
Пациенты с внемозговыми опухолями, в т.ч.:
с менингиомами ТМО
43
21.2
с невриномами ЧМН
15
7.4
Всего: 203
100.0
%
47.1
13.8
27.6
11.5
22.4
70.7
6.9
74.1
25.9
100.0
I группа: наблюдения пациентов с интракраниальными метастатическими
опухолями (n = 87). Для изучения возможностей дифференциального диагноза между
наиболее частыми метастатическими поражениями ГМ группа была разделена на 4
подгруппы по признаку принадлежности метастазов к тому или иному первичному
источнику метастазирования: I-A – пациенты с метастазами рака легкого (n = 41); I-Б –
рака молочной железы (n = 12); I-В –меланомы (n = 24) и I-Г – рака почки (n = 10).
II группа: наблюдения пациентов с первичными опухолями головного мозга (n =
58). Группа по аналогичным соображениям была разделена на 3 подгруппы: II-А –
11
пациенты с опухолями глиального ряда Grade I-II (n = 13), II-Б – пациенты с глиомами
Grade III-IV (n = 41), II-В – пациенты с первичной лимфомой ЦНС (n= 4).
III группа: наблюдения пациентов с внемозговыми опухолями твердой мозговой
оболочки и черепно-мозговых нервов (n = 58). Группа разделена на 2 подгруппы: III-А –
пациенты с менингиомой ТМО (n = 43) и III-Б – с невриномой ЧМН (n = 15).
Суммарно, у 203 (100%) пациентов выявлены 462 интракраниальных опухоли,
среди которых наиболее частыми были солитарные поражения (у 145 пациентов, –
71.4%), в оставшихся 58 (28,6%) случаях обнаружены от 2 до 35 патологических очагов.
Наиболее крупные опухоли (ср. размер = 6.1см) выявлены во II группе (глиомы Grade III и Grade III- IV, ПЛЦНС), что, возможно, связано с их инфильтративным ростом;
опухоли наименьших размеров (ср. размер = 2.8см) – в I группе (метастатическое
поражение ЦНС): в целом, для многоочагового поражения более характерны небольшие
(относительно солитарного) размеры.
Методы исследования
МР-исследования выполнялись на томографе с напряжённостью поля 3.0 Тесла
при использовании 8-канальной головной катушки (Skyra, Siemens AG, Erlangen
Germany). МР-исследование включало в себя диагностические последовательности Т1ВИ, Т2-ВИ, Т2-FLAIR, DWI до- и T1-ВИ – после внутривенного контрастирования и
дополнялось методикой МР-ДК: последовательностью TWIST с болюсным введением
КВ.
МР-динамическое контрастирование (МР-ДК): использовалась двумерная FLASH
2D последовательность в T1-ВИ со 198 повторяющимися ультрабыстрыми сериями.
Длительность каждой серии составляла 3.0 сек и включала односрезовый протокол
импульсной последовательности «градиентное эхо» (толщина среза – 15 мм, разрешение
– 256256 при поле зрения 350-400 мм2). При всех исследованиях выбиралась
аксиальная проекция сканирования.
Контрастный препарат (Omniscan, GE Healthcare, Oslo, Norway) применяли из
расчета 0,1 ммоль/кг массы со скоростью введения 5 мл/сек при помощи
автоматического инжектора Medrad (или вручную 20 мл шприцем) и системы катетеров.
Внутривенное введение КВ дополнялось инфузией 20 мл физраствора после основного
болюса с аналогичной скоростью, что позволяло направить в венозный коллектор
оставшийся в системе катетеров объем КВ.
12
Постпроцессинговая обработка проводилась off-line на рабочей станции аппарата
Siemens Magnetom Skyra 3,0Tл, в специализированной программе «Tissue 4D» для
вычисления показателей Ktrans, Ve, Kep и iAUC с построением соответствующих
параметрических карт. На одной из серий динамического контрастирования выделялись
различные ROI: ROI-1 – магистральный сосуд, ROI-2 – наиболее интенсивно
контрастируемый фрагмент опухоли, ROI-3 – неизмененное вещество ипси- и ROI-4 –
контралатеральной стороны головного мозга. ROI3 и ROI4 выбирались для получения
группы
контрольных
значений.
Участки
кровоизлияний,
некрозов,
кистозные
компоненты были исключены из ROI. Для каждого выбранного ROI на графике
«время/повышение сигнала» строились соответствующие кривые и автоматически
вычислялись четыре параметра: Ktrans, Ve, Kep и iAUC. Количественный анализ
проводился с построением кривых «интенсивность сигнала/время», при этом исходили
из модели P.Tofts & A.Kermode с оценкой распределения КВ в интра- и
экстраваскулярном пространстве и кинетики переходов вводимого КВ из одного
пространства в другое и обратно (Tofts P.S. и Kermode A.G., 1991). МР-ДК
характеризует эти пространства в совокупности:

Ktrans (the transfer constant) – константа диффузии КВ между плазмой крови
и интерстициальным пространством. В неизмененном веществе головного мозга Ktrans
имеет практически нулевое значение, но в опухоли – может быть гораздо выше, чем в
окружающих ее тканях (Bisese J., 1992).

Ve
(extravascular
extracellular
space)
–
доля
интерстициального
пространства.

Kep – константа рефлюкса из интерстициального пространства в плазму
крови, т.е. характеризует обратное перераспределение КВ между кровеносным сосудом
и интерстициальным пространством (Kep=Ktrans/Ve).

iAUC – интеграл площади под кривой Ct(t) за фиксированное время от
момента прихода болюса.
13
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты применения стандартных МР-последовательностей
На обзорных МР-томограммах оценивалась интенсивность МР-сигнала в опухоли
относительно неизмененного вещества ГМ по шкале с 4-мя уровнями сигнала: 1 – гипо-,
2 – изо-, 3 – гетеро-, 4 – гиперинтенсивный – табл. 2.
Таблица 2 — Интенсивность МР-сигнала на нативных протоколах в опухолевых
очагах (n = 203) относительно неизмененного белого вещества головного мозга
МР-последовательность
Интенсивность
МР-сигнала в
новообразовании
Т1-ВИ
Т2-ВИ
Т2-FLAIR
DWI
n
%
n
%
n
%
n
%
1 – Гипо-
103
50.7*
8
3.9**
9
4.4**
34
16.8**
2 – Изо-
43
21.2
47
23.2
42
20.7
58
28.6*
3 – Гетеро-
41
20.2
61
30
50
24.6
48
23.7
4 – Гипер-
11
5.4**
82
40.4*
97
47.8*
58
28.6*
Не указано
5
2.5
5
2.5
5
2.5
5
2.5
Всего
203 (100%)
Примечание:
* – наибольшая частота соответствующего уровня интенсивности сигнала
** – наименьшая частота соответствующего уровня интенсивности сигнала
В режиме Т1-ВИ большинство опухолей характеризовались гипо- (n = 103, –
50.7%), реже – изо- (n = 43, – 21.2%) и гетероинтенсивным (n=41, – 20.2%) МРсигналом. В режимах Т2-ВИ и Т2-FLAIR большинство опухолей имели гипер- (n=82, –
40.4% и n=97, – 47.8%, соответственно), а реже всего – гипоинтенсивный (n=8, – 3.9% и
n=9, – 4.4%, соответственно) МР-сигнал. В режиме DWI гипер- и изоинтенсивный МРсигналы
определялись
наиболее
часто
(n=58,
–
28.6%,
соответственно),
а
гипоинтенсивный – реже всего (n= 34, – 16.8%).
Распределение наблюдений в зависимости от морфологической структуры
опухолей и особенностей накопления в них КВ представлено на рис. 1:
Количество наблюдений, n
14
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 – Нет
накопления
МТС
1 – Гомогенное
Глиома Grade I-II
2 – Гетерогенное
3 – «Кольцо»
Тип накопления КВ
Глиома Grade III-IV
ПЦНС
4 – «Кольцо +
ткань»
Менингиома
5 – "Мишень"
Невринома
Рисунок 1 — Распределение наблюдений в зависимости от морфологической
структуры опухолей и особенностей накопления в них КВ (диаграмма)
Факт и выраженность накопления КВ в опухоли в зависимости от ее
морфологической структуры визуально оценивали по 6-ти критериям: 0 – нет
накопления КВ, 1 – гомогенное накопление КВ, 2 – гетерогенное накопление КВ, 3 –
накопление по типу «кольца» (киста), 4 – накопление по типу «кольцо + ткань», 5 –
накопление по типу «мишень». Наиболее часто гомогенное накопление КВ отмечено в
менингиомах, несколько реже – в метастазах, наиболее редко – в глиомах Grade III-IV,
ПЛЦНС и невриномах. Гетерогенное накопление КВ чаще отмечалось в метастазах,
«кольцо», «кольцо+ткань» и «мишень» – встречалось значительно реже других типов
накопления КВ, в основном в метастазах и глиомах Grade III-IV. Не накапливали КВ
лишь глиомы Grade I-II.
По стандартным МРТ у пациентов с интракраниальными опухолевыми
поражениями оценивали наличие и выраженность перифокального отека вещества
головного мозга по шкале с 3-мя категориями: 0 – отека нет, 1 – умеренный отек, 2 –
выраженный отек – табл. 3.
Наличие перифокального отека было характерно для МТС-поражения ГМ (n = 72,
– 59% от общего числа новообразований, сопровождавшихся отеком) и, несколько реже,
для глиом Grade III-IV (n = 34, – 27.9%). В то же время, 18.5% (n = 15) от общего числа
новообразований, не сопровождавшихся отеком, были представлены случаями МТСпоражения ГМ.
15
Таблица 3 — Выраженность перифокального отека в наблюдениях интракраниальных
опухолей
Уровень
отека
I
MТС
Группа анализа (n/%)
II
III
Глиома
Глиома
ПЛЦНС Менингиома Невринома
Grade I-II Grade III-IV
Всего
(n/%)
0
15/18.5
13/16.1
7/8.6**
─
31/38.3*
15/18.5
81/100
1
36/60.0*
─
16/26.7
2/3.3**
6/10.0
─
60/100
2
Всего
36/58.1*
87/42.9
─
13/6.4
18/29.0
41/20.2
2/3.2**
4/1.9
6/9.7*
43/21.2
─
15/7.4
62/100
203/100
Примечание:
* – наибольшая частота перифокального отека соответствующей выраженности
** – наименьшая частота перифокального отека соответствующей выраженности
Отек отсутствовал меньшей части (n = 15, – 18.5%) наблюдений неврином и, с
сопоставимой частотой в случаях глиом Grade I-II (n=13, – 16,1%). Чаще всего отеком не
сопровождались менингиомы (n=31, – 38.3% от общего числа наблюдений опухолей без
перифокального отека вещества ГМ).
МР-ДК в исследовании неизмененного вещества головного мозга
Для суждения о различиях перфузионных характеристик интракраниальных
опухолей от «нормальных» гемодинамических показателей, в качестве последних нами
условно приняты медианы значений соответствующих перфузионных параметров,
полученные при исследовании неизмененного вещества ГМ, не накапливающего КВ
(что свидетельствует о ненарушенной целостности ГЭБ).
При анализе данных, полученных методом МР-ДК у 143 (70,4%) из 203
пациентов, медианы значений перфузионных параметров Ktrans и Ve в неизмененном
веществе ГМ стремились к нулю (0).
На ипси- и на контрлатеральной сторонах ГМ, во всех наблюдениях
интракраниальных опухолей различного типа не выявлено достоверных отличий
параметра Ktrans, медиана значений которого в группах анализа варьировала от 0.012
мин-1 до 0.017мин-1 (p>0,05), а в общей массе наблюдений составила 0.015 мин-1. Т.о.,
значения параметра Ktrans в неизмененном веществе ГМ у пациентов разных групп
анализа были сопоставимыми и не зависели от морфоструктурного типа опухоли.
Медиана значений Ve в неизмененном веществе ГМ варьировала от 0.008 до 0.015
для ипси- и от 0.009 до 0.015 для контралатеральной стороны. Статистически значимых
различий медианы значений Ve в неизменном веществе ГМ в зависимости от его
16
стороны по отношению к опухоли и от типа последней не выявлено (р>0,05). Медиана
значений показателя Kep на ипсилатеральной стороне ГМ варьировала от 0,959 мин-1 до
1,986 мин-1, а на контралатеральной – от 0,933 мин-1 до 1,464 мин-1. Медиана значений
iAUC в неизмененном веществе ипсилатеральной стороны ГМ варьировала от 0.865 до
1.189; сопоставимые результаты выявлены при оценке iAUC на контралатеральной
стороне (колебания значений от 0,857 до 1,158).
В целях оценки уровня значений каждого из перфузионных параметров в
исследуемых интракраниальных опухолях, а также для уточнения возможности
применения МР-ДК для идентификации таких новообразований, нами рассчитаны
усредненные значения каждого показателя в неизмененном веществе мозга, которые
могут быть использованы в качестве стандартизованных (норма): Ktrans = 0,015 мин-1, Kep
= 1,05 мин-1, Ve = 0.015 и iAUC = 0,946.
МР-ДК в исследовании первичных опухолей вещества головного мозга
Несмотря на высокую чувствительность стандартной МРТ в диагностике глиом
(особенно
Grade
дифференциального
I-II),
в
ряде
диагноза
случаев
для
возникает
идентификации
необходимость
степени
проведения
злокачественности
конкретного новообразования.
Медиана значений параметра Ktrans в глиомах Grade I-II была выше (0.026 мин-1),
чем в неизмененном веществе ГМ (0.015 мин-1), и достоверно ниже (p<0,05) медианы
значений Ktrans в глиомах Grade III-IV (0.052мин-1), что, очевидно, обусловлено более
развитой сетью патологических сосудов в последних, из-за чего увеличивается
количество КВ, поступающего в интерстициальное пространство – табл. 4:
Таблица 4 — Медиана значений перфузионных параметров в глиальных
опухолях разной степени злокачественности и в неизмененном веществе головного
мозга (p<0,05)
Глиальные опухоли
Неизмененное вещество ГМ (сторона)
Grade I-II Grade III-IV Ипсилатеральная
Контрлатеральная
trans
-1
K , (мин )
0,026
0,052
0,015
0,015
-1
Kep, (мин )
0,845
1,083
0,805
0,809
Ve
0,024
0,06
0,015
0,015
iAUC
1,757
2,694
0,981
0,947
Как следует из таблицы, повышение значения медианы параметра Ve отмечено по
мере возрастания степени анаплазии глиальной опухоли. Медиана значений Ve в
глиомах Grade III-IV составила 0.06 и была достоверно (p<0,05) выше, чем в опухолях
17
Grade I-II (0,024). Аналогичная закономерность обнаружена, также, для Kep (1,083 и
0,845, соответственно) и iAUC (2,694 и 1,757, соответственно).
Применена рекомендованная шкала значений AUC, отражающая качество
диагностического теста (Румянцев П.О., 2009): AUC = 0,9-1,0 – отличное качество; 0,80,9 – высокое качество; 0,7-0,8 – хорошее качество; 0,6-0,7 – среднее качество; 0,5-0,6 –
плохое (неудовлетворительное) качество.
Наилучшее качество в распознавании глиом Grade I-II от Grade III-IV показали
параметры Ktrans, Ve и iAUC, что свидетельствует об их сопоставимой эффективности в
диагностике данных типов опухоли. Наиболее информативными в дифференциальной
диагностике глиальных опухолей различной злокачественности, оказались Ktrans (cut-off
= 0.16мин-1) и Ve (cut-off = 0.13) с чувствительностью и специфичностью 90% и 100%,
соответственно – табл. 5:
Таблица 5 — Результаты ROC-анализа для дифференцирования глиальных
опухолей Grade I-II от Grade III-IV (на основе данных таблиц координат ROC-кривой)
Глиомы Grade I-II и Grade III-IV: ROC-параметры
Ktrans очаг
Ve очаг
iAUCочаг
Ve контралат. сторона Kep очаг
Параметры
AUC
0,90
0,91
1,00
0,79
0,63
Порог cut-off
0,16
0,13
8,79
0,02
1,25
Специфичность
1,00
1,00
0,11
1,00
0,00
Чувствительность
0,90
0,90
1,00
0,79
0,63
Данные таблицы подчеркивают различия изучаемых перфузионных параметров,
дающие основания рекомендовать в качестве наиболее эффективных Ktrans и Ve для
проведения дифференциального диагноза глиом разной степени злокачественности.
МР-ДК в исследовании первичных интракраниальных внемозговых опухолей
Медианы значений Ktrans и Ve в менингиомах, по нашим данным, значительно и
достоверно (p<0,05) превышали таковые в невриномах и составили 0.105 мин-1 против
0.044 мин-1 и 0.12 против 0.09, соответственно – табл. 6:
Таблица 6 — Медианы значений перфузионных параметров в наблюдениях
интракраниальных внемозговых опухолей ЦНС (III группа анализа, n = 58)
Параметр
(медиана)
trans
K , мин-1
Kep, мин-1
Ve, %
iAUC
Внемозговые опухоли
Менингиома (n = 43) Невринома (n = 15)
0.105
0.044
0.770
0.593
0.120
0.090
6.033
3.320
Различия
p<0,05
p<0,05
p<0,05
p<0,05
18
Различия между медианами значений перфузионных параметров достоверны
(p<0,05) и могут быть обусловлены бóльшим количеством патологических сосудов в
менингиомах, что в свою очередь позволяет предполагать бóльшую, в отличие от
неврином, площадь зоны поврежденного ГЭБ в опухолях этого типа.
При помощи ROC-анализа изучена эффективность МР-ДК в дифференциации
менингиом от неврином: наилучшими по качеству («высокое») для решения этой задачи
определены iAUC (AUC = 0.821) и Ktrans (AUC = 0.803), а по специфичности и
чувствительности – Ktrans – табл. 7 и рис. 2:
Таблица 7 — Результаты ROC-анализа для дифференцирования менингиом ТМО
от неврином ЧМН (на основе данных таблиц координат ROC-кривой)
Менингиомы ТМО и невриномы ЧМН: ROC-параметры
Параметры
Ktrans.очаг
Kep.очаг
iAUC.очаг
AUC
0,803
0,724
0,821
Порог cut-off
0,066
0,753
4,498
Специфичность
0,79
0,60
0,79
Чувствительность
0,93
0,87
0,8
Рисунок 2 — Сравнение ROC-кривых Ktrans и iAUC для дифференцирования
менингиом от неврином (гистограмма)
Метастатические опухоли ЦНС
Исследование перфузии для уточнения происхождения вторичных опухолей ГМ,
по нашим данным, неэффективно из-за отсутствия достоверных различий между
медианами значений Ktrans, Ve, Kep и iAUC в метастазах при их сравнении между собой
по признаку принадлежности к «материнской» опухоли той или иной внемозговой
локализации (рак легкого, рак молочной железы, рак почки, меланома кожи). По
19
указанной причине содержание нашего анализа заключалось в оценке медиан
групповых значений указанных параметров при проведении дифференциального
диагноза метастатических поражений ЦНС от первичных интракраниальных опухолей
различного типа.
Медиана значений Ktrans в метастазах составила 0.061 мин-1, что достоверно
(p<0,05) превышало таковую в неизмененном веществе мозга (0.015 мин-1). При
сравнении медиан значений Ktrans в метастазах (0.061 мин-1) и глиомах Grade III-IV
(0.052) ГМ достоверных отличий не выявлено (p>0,05), равно как и при сравнении
медиан значений иных перфузионных параметров (Ve, Kep и iAUC).
Нами изучена эффективность метода в дифференциальной диагностике между
метастазами в ГМ и глиомами Grade III-IV по данным ROC-анализа – табл. 8:
Таблица 8 — Результаты ROC-анализа для дифференцирования глиальных
опухолей Grade III-IV от МТС-поражения (на основе данных таблиц координат ROCкривой)
AUC
AUC
Cut-off
Специфичность
Чувствительность
Ve очаг
0,607
0,047
0,472
0,742
iAUCочаг
0,612
2,706
0,515
0,723
Как следует из таблицы, достоверных отличий между глиальными опухолями
Grade III-IV и интракраниальным МТС-поражением по перфузионным показателям
iAUC и Ve не выявлено.
При изучении возможности проведения дифференциального диагноза между
менингиомами и МТС-поражением «хорошим» диагностическим качеством обладает
показатель iAUC (AUC = 0.736), в то время, как Ktrans показал «среднее» качество
(AUC=0.673) – табл. 9 и рис. 3:
Таблица 10 — Результаты ROC-анализа для дифференцирования менингиом и
интракраниального МТС-поражения (на основе данных таблиц координат ROC-кривой)
Менингиомы и МТС-поражение: ROC-параметры
Параметры
Ktrans.очаг
iAUC.очаг
AUC
0,673
0,736
Порог cut-off
0,096
4,670
Специфичность
0,628
0,762
Чувствительность
0,742
0,646
20
Рисунок 3 — ROC-кривая параметров Ktrans и iAUC для дифференцирования
менингиом от МТС-поражения (гистограмма)
Предпочтения, отдаваемые в этой связи при проведении дифференциального
диагноза очевидны – iAUC.
ВЫВОДЫ
1.
Установлены
количественные
значения
перфузионных
параметров,
характеризующих степень гемодинамических нарушений, обусловленных изменениями
морфоструктуры вещества головного мозга при различных первичных и вторичных
новообразованиях последнего, а также в случаях внемозговых интракраниальных
опухолей. Такие значения составляют:
─ для неизмененного вещества головного мозга: Ktrans (0.015 мин─1), Ve (0.015), Kep
(1.05 мин─1), iAUC (0.946);
─ для метастазов в головном мозге – колебания вокруг медиан значений Ktrans
(0.061 мин─1), Ve (0.074), Kep (0.952 мин─1), iAUC (3.659);
─ для первичных новообразований вещества головного мозга: а) лимфом –
колебания вокруг медиан значений Ktrans (0.033 мин─1), Ve (0.064), Kep (0.584 мин─1),
iAUC (2.343); б) глиальных опухолей Grade I-II, соответственно, Ktrans (0.026 мин─1), Ve
(0.024), Kep (0.845 мин─1), iAUC (1.757); в) глиальных опухолей Grade III-IV,
соответственно, Ktrans (0.052 мин─1), Ve (0.060), Kep (1.083 мин─1), iAUC (2.694);
─ для интракраниальных внемозговых опухолей: а) менингиомы – колебания
вокруг медиан значений Ktrans (0.105 мин─1), Ve (0.120), Kep (0.770 мин─1), iAUC (6.033); б)
для неврином, соответственно, Ktrans (0.044 мин─1), Ve (0.090), Kep (0.593 мин─1), iAUC
(3.315).
21
2.
Наиболее
информативными
перфузионными
параметрами
в
дифференциальной диагностике глиальных опухолей головного мозга Grade I-II от
Grade III-IV являются Ktrans (чувствительность и специфичность 90% и 100%,
соответственно; cut-off = 0.16мин-1) и Ve (чувствительность и специфичность 90% и
100%, соответственно; cut-off = 0.13); иные перфузионные параметры (iAUC, Kep) менее
эффективны, в связи с низкой специфичностью и чувствительностью.
3.
Высокоинформативных перфузионных параметров для дифференциальной
диагностики метастатических опухолей от первичных новообразований вещества
головного мозга и от первичных интракраниальных внемозговых опухолей (менингиом
и неврином) не обнаружено, т.к. изучаемые перфузионные параметры обладают по
отношению к этим новообразованиям низкой специфичностью и недостаточной
чувствительностью.
4.
Наиболее информативным перфузионным параметром в дифференциальной
диагностике между разного типа первичными интракраниальными внемозговыми
опухолями (менингиомами и невриномами) является Ktrans (чувствительность и
специфичность 93% и 79%, соответственно; cut-off = 0.066 мин-1); иные перфузионные
параметры (iAUC, Kep) менее эффективны в решении подобных задач, т.к. iAUC при
аналогичной
с
Ktrans
специфичности
(Sp
=
79%)
обладает
более
низкой
чувствительностью (Sn = 80%), а Kep при сопоставимой чувствительности (Sn = 87%) –
низкой специфичностью (Sp = 60%).
5.
Для проведения дифференциального диагноза интракраниальных опухолей
различного типа между собой с применением технологии магнитно-резонансного
динамического контрастирования (МР-ДК) оправдано исследование отдельных или
некоторых сочетаний перфузионных параметров: а) Ktrans, Ve и iAUC – в различении
глиальных опухолей Grade I-II от Grade III-IV; б) iAUC и Ktrans – для дифференцирования
менингиом
от
неврином;
в)
iAUC
–
для
дифференцирования
первичных
интракраниальных внемозговых опухолей от метастатического поражения твердой
мозговой оболочки. В результате ROC-анализа достоверно (p<0,05) установлено:
─ «отличным» качеством в диагностике глиальных опухолей Grade I-II от Grade
III-IV обладают показатели Ktrans, Ve и iAUC (AUC = 0,9; 0,91 и 1,0, соответственно), что,
в отличие от параметра Kep (AUC = 0,63 – «среднее» качество), свидетельствует о
22
сопоставимо высокой эффективности этих МР-ДК-параметров в дифференциальной
диагностике данных типов опухолей между собой;
─ по показателям обладающих наилучшим («среднее») диагностическим
качеством МР-параметров iAUC (AUC = 0,612) и Ve (AUC = 0,607) не выявлено
достоверных (p>0,05) отличий между глиальными опухолями Grade III-IV и
интракраниальными метастатическими поражениями;
─ для проведения внутригруппового дифференциального диагноза между двумя
видами первичных интракраниальных внемозговых опухолей (менингиом от неврином)
целесообразно исследование обладающих наилучшим по качеству («высокое»)
параметров – iAUC (AUC = 0.821) и Ktrans (AUC = 0.803).
─ для проведения дифференциального диагноза между менингиомами и
метастатическим поражением твердой мозговой оболочки целесообразно исследование
параметра, обладающего наилучшим («хорошим») для решения такой задачи качеством
– iAUC (AUC = 0.736), в то время, как ближайший по уровню качества («среднее») к
iAUC параметр Ktrans обладает AUC = 0.673, а диагностическое качество других МРпараметры (Kep и Ve,) оценено как «неудовлетворительное».
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1.
Технология МР-ДК – современный не инвазивный метод количественной
оценки опухолевого неоангиогенеза и степени повреждения ГЭБ, который в алгоритме
уточняющей и дифференциальной диагностики интракраниальных опухолей может
быть использован лишь в сочетании с рутинными последовательностями (Т1, Т2, Т2FLAIR), дополняющими количественную оценку перфузионных параметров детальной
качественной характеристикой анатомических структур мозга, визуализационной
характеристикой
интенсивности
гемодинамических
процессов
в
опухоли
и
в
неизмененном веществе головного мозга.
2.
В случаях затруднений идентификации метастатических опухолей от
первичных новообразований вещества головного мозга (глиом различной степени
злокачественности), а также от первичных интракраниальных внемозговых опухолей
(менингиом и неврином), когда для проведения дифференциальной диагностики
отсутствуют высокоинформативные перфузионные параметры, следует ориентироваться
на
результаты
применения
стандартных МР-последовательностей,
возможности иных диагностических методов.
использовать
23
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В ЖУРНАЛАХ,
РЕКОМЕНДОВАННЫХ ПЕРЕЧНЕМ ВАК ПРИ МИНОБРНАУКИ РОССИИ
1.
Нечипай, Э.А. Возможности МР-динамического контрастирования в
дифференциальной диагностике первичных и вторичных опухолей головного мозга. /
Э.А. Нечипай, М.Б. Долгушин, И.Н. Пронин, А.Х. Бекяшев, Е.А. Кобякова, Л.М.
Фадеева, Е.И. Шульц // "Медицинская визуализация". – №4. – 2015. – С. 18-30.
2.
Нечипай, Э.А. Магнитно-резонансная томография в режиме динамического
контрастирования в дифференциальной диагностике опухолей головного мозга. / Э.А.
Нечипай // «Лучевая диагностика и терапия». – 2017. – №1(8). – С. 13-22.
3.
Нечипай, Э.А. Магнитно-резонансная томография в режиме динамического
контрастирования в дифференциальной диагностике глиальных опухолей головного
мозга. / Э.А. Нечипай, М.Б. Долгушин, А.И. Пронин, Е.А. Кобякова, Л.М. Фадеева //
"Медицинская визуализация". – 2017. – № 4. – С. 73-83.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа