Магнитно-резонансная томография

В отличие от рентгенологических методов МРТ позволяет напрямуюоценивать состояние костного мозга (Брюханов А.В., 2006;MoulopoulosL.A.,2003;HelmsC.A.,2008). В нормекостный мозг содержит как жировые, так и гидрофильные элементы; вструктуре красного костного мозга присутствует до 40% жира, желтыйкостный мозг содержит до 80% жира. При инфильтративных патологическихпроцессах, таких как метастатическое поражение, происходит диффузноеили очаговое замещение костного мозга патологической тканью, что впервую очередь проявляется исчезновением жировых элементов(CourcoutsakisN.,2012). Такимобразом, в диагностике костных метастазов основное значение имеютимпульсные последовательности, дифференцирующие гидрофильную игидрофобную ткани (Брюханов,А.В., 2006;LauensteinT.C.,2004).

Большинство ученых сходятся во мнении, что наиболее информативнойимпульсной последовательностью для оценки состояния костного мозгаявляется Т1 spin echo.Гидрофобные соединения в жировой ткани костного мозгаопределяют короткое время его Т1 релаксации за счет эффективной спин-решетчатой релаксации, тогда как гидрофильные соединенияхарактеризуются длинным временем Т1 релаксации.Следовательно, желтый костный мозг характеризуется гиперинтенсивным сигналом на Т1-взвешенных изображениях

(Т1-ВИ), сопоставимым ссигналом от подкожной жировой клетчатки, а красный костный мозг даетсигнал средней интенсивности, более низкий, чем сигнал от подкожнойклетчатки, но более высокий, чем сигнал от межпозвоночных дисков илипоперечнополосатых мышц (FeydyA., 2013).

По данным большинства авторов снижение интенсивности сигнала откостного мозга на Т1-ВИSE, сопоставимое ссигналом от мышц и межпозвоночных дисков, отражает его патологическое(не обязательно опухолевое) замещение с точностью 94 и 98%,соответственно (CostelloeC.M.,2012;SchmidtG.P.,2007).По данным J.Zhaoв условиях 3Т МР-системдиагностическая точность в установлении патологической инфильтрациикостного мозга на Т1-ВИвыше при сравнении его сигнала с сигналом скелетных мышц (89%) нежелипри сравнении его сигнала с сигналом межпозвоночных дисков (78%)(ZhaoJ.,2009).При этом негомогенность структуры костного мозга некоррелирует с его патологической инфильтрацией и может наблюдаться внорме, наиболее часто при остеопении.

Традиционные Т2-взвешенныеизображения (Т2-ВИ) впоследовательности spinechoили fastspinechoтакже применяются для оценки состояния костного мозга (FeydyA.,2013). Протоны вжировых клетках характеризуются длинным временем Т2-релаксацииза счет малой эффективности спин-спиновойрелаксации. По причине этого желтый костный мозг дает сигнал среднейинтенсивности на Т2-ВИspinechoи высокой интенсивности на Т2-ВИfastspinecho, и выглядитболее ярким, чем мышечная ткань и чуть более темным по сравнению сподкожной клетчаткой (WangL.X.,2007). Принимая вовнимание, что вода и жир на Т2-ВИдемонстрируют сигнал сходной интенсивности, дифференцировать красныйи желтый костный мозг в данном типе взвешенности очень сложно, вособенности, когда речь идет об FSEпоследовательностях (GokalpG.,2011).Исходя из тех же предпосылок участки патологическойинфильтрации костного мозга, несмотря на более высокое содержаниегидрофильных соединений, выглядят более темными, чем желтый костныймозг,

но малоконтрастными на фоне неизмененного красного костного мозга наТ2-ВИ (WangL.X., 2007).

При прямом сопоставлении SEи FSEТ2-ВИ позволяютвыявлять одинаковое число патологических очагов в структуре костногомозга, однако время сбора данных при FSEсущественно выше, чем при SE,что обусловливает большую популярность последней упомянутойимпульсной последовательности (FeydyA., 2013)

Как уже отмечалось неоднородность структуры костного мозга, вособенности в телах позвонков, не может однозначно интерпретироватьсякак патологический процесс. Чередование красного и желтого костногомозга нередко придают позвонкам «пятнистый» вид, которыйтребует дифференциальной диагностики с истинной патологическойинфильтрацией (Брюханов,А.В., 2006;Лупаенко И.Я., 2012).К примеру, симптом мишени на Т1-ВИпроявляется наличием в костном мозге позвонка гипоинтенсивного очагас гиперинтенсивным центром и соответствует доброкачественнойреконверсии с чувствительностью 95% и специфичностью 99,5% (UrhanM., 2009).

Другим специфичным признаком является симптом нимба на Т2-ВИ,при котором вокруг очага имеется венчик гиперинтенсивного сигнала.Данный симптом свидетельствует о наличии злокачественного поражения счувствительностью 75% и специфичностью 99,5% (FeydyA.,2013).

Большое значение в выявлении патологических изменений костного мозгаимеют последовательности, позволяющие подавить сигнал от жировойткани.Наиболее широкое применение в данной категории находитимпульсная последовательность STIR(shorttauinversionrecovery),ее контрастность базируется на разнице в продольной релаксациипротонов воды и жира (LiangX.,2011). Приадекватном выборе времени инверсии сигнал от жира полностьюобнуляется,при этом участки отека или патологической инфильтрации вкостном мозге сохраняют сигнал высокой интенсивности и становятсяболее контрастными (LiC., 2009).

Также подавить сигнал от жировой ткани позволяет комбинация Т2-ВИи частотно-селективногожироподавления. Однако при исследовании позвоночного столба иликостей таза эти последовательности уступают в эффективности STIR,так как не позволяют однородно подавить сигнал от жировойткани и, соответственно, часто дают ложноположительные результаты(Лукьянченко А.Б., 2010).

Также в исследовании костного мозга находят применение импульсныепоследовательности, основанные на эффекте химического сдвига.Получение таких изображений основано на том, что в условиях системы синдукцией поля 1,5Т при времени эхо 4,6 мсек протоны воды и жиранаходятся в одной фазе прецессии, тогда как при ТЕ 2,3 мсек онирасположены в противофазе, т.е. разнонаправлены на 180°. Такимобразом,если воксель содержит и воду, и жир, его сигнал напротивофазных изображениях теряет интенсивность (GokalpG.,2011;CostelloeC.M.,2012). В наибольшейстепени интенсивность сигнала падает в вокселях с равным соотношениемводы и жира,а так как красный костный мозг содержит до 40% жира, онхарактеризуется резко гипоинтенсивным сигналом на противофазныхсканах. В то же время желтый костный мозг, представленныйпреимущественно жиром, сохраняет сигнал высокой интенсивности (GokalpG.,2011;CostelloeC.M.,2012).Благодаря такой контрастности изображения с химическим сдвигомприменяются для оценки реконверсии костного мозга и для выявления внем опухолевой инфильтрации. Очаги неопластической инфильтрации вкостном мозге в отличие от участков реконверсии не дают обнулениясигнала на противофазных изображениях (ErlyW.K.;2006;RagabY.,2009).В своей статье DislerD.на примере 30 пациентов показал, что расчет коэффициентаинтенсивности сигнала по фазным и противофазным изображениямпозволяет достичь чувствительности и специфичности в 95% вдифференциальной диагностике опухолевых и неопухолевых очаговыхизменений в костном мозге (DislerD.G., 1999).

В ряде работ (ErlyW.K.,2006;RagabY.,2009) такжепроиллюстрирована эффективность применения последовательностей сэффектом химического сдвига в дифференциации доброкачественных и злокачественных компрессионныхпереломов тел позвонков. При опухолевой инфильтрации костного мозгапереломы сопровождаются менее выраженным снижением интенсивностисигнала на противофазных изображениях, расчет коэффициентаинтенсивности сигнала при разных значениях ТЕ позволяет добитьсячувствительности 95% и специфичности от 80 до 100%, по данным разныхавторов.

Источником ложноположительных результатов при интерпретациипоследовательностей с эффектом химического сдвига являетсямиелофиброз, а также артефакты, обусловленные негомогенностьюмагнитного поля при склеротических метастазах и геморрагическомпропитывании при переломах (SwartzP.G.,2009).Метастазы почечно-клеточногорака, а также множественная миелома могут случить источникомложноотрицательных результатов.

Применение гадолиний-содержащихконтрастных препаратов также позволяет получить дополнительнуюинформацию о состоянии костного мозга. Характер контрастного усиленияи перфузионные показатели в красном и желтом костном мозге варьируют,а также различаются в различных возрастных группах (ChenW.T.,2001;MontazelJ.L.,2003). В оценкеэффективности химиотерапии и при исследованиях лимфопролиферативныхзаболеваний находит применение методика динамического контрастногоусиления костного мозга (RahmouniA.,2003;Nosàs-GarciaS,2005;CourcoutsakisN.,2012). Также даннаяметодика используется в дифференциальной диагностике первичныхкостных опухолей, описано, что для злокачественных новообразованийхарактерно интенсивное накопление контрастного препарата уже в первые10-15 секунд с моментапоявления контрастного препарата в зоне сканирования с более отвеснымуглом наклона кривой, чем при доброкачественных опухолях (Moulopoulos
L.A.,2003;GuoJ.,2012).

Многие импульсные последовательности позволяют оценить состояниекостного мозга и охарактеризовать его изменения, однако базовыми дляМР визуализации костных структур остаются Т1-ВИSEи STIR. Высокаячувствительность к выявлению патологических изменений вскелетно-мышечной системе сделала эти последовательности базовыми для МР исследованийвсего тела (Неледов Д.В.,2009). Данная методикабыла впервые предложена в 90х годах ХХ века, предполагая комбинациюSTIRи T1-ВИ ваксиальной и корональной плоскости.МРТ всего тела быстро нашло применение в скрининге отдаленныхметастазов при злокачественных опухолях различной локализации,стадировании и оценки эффективности лечения при множественноймиеломе, выявлении опухолевых очагов при таких синдромах какнейрофиброматоз, туберозный склероз и болезнь Олье,в исследовании идиопатических нейромиопатий по типуполимиозита и дерматомиозита, а также мышечных дистрофий, таких каксиндром Дюшена и миотонические дистрофии (SteinbornM.M.,1999;Сергеев Н.И. 2011).Большую распространенность такие исследования получили впедиатрии, т.к. они не сопровождаются лучевой нагрузкой инеобходимостью введения нефротоксичных йод-содержащихпрепаратов или радионуклидов (KellenbergerC.J., 2004;KasteS.C., 2006).

В литературе встречается много работ, посвященных прямомусопоставлению диагностических возможностей МРТ всего тела,базируемого на STIR,и остеосцинтиграфии в выявлении костных метастазов (LecouvetF.E.,2012;MoynaghM.R.,2010).

В 2004 году LuaensteinT.C..опубликовал исследование, включавшее 51 пациента, в которомМРТ всего тела, включавшее STIRи Т1-ВИ сконтрастным усилением, позволило выявить костные метастазы у 24пациентов, тогда как сцинтиграфия показала наличие метастазов толькоу 21 пациента (LauensteinT.C.,2004).

Одна из наиболее многочисленных групп пациентов (129 пациентов) былаисследована в работе Ghanem(GhanemN.,2006). Протокол МРисследования всего тела при этом включал многоплоскостные STIRизображения;при этом МРТ позволило выявить 173 очага в 576 осмотренныханатомических зонах, тогда как остеосцинтиграфия указала на наличиетолько 131 очага. Среди ложноположительных результатов МРТ авторыуказывают метастазы в костях верхней конечности, которые не вошли в поле обзора, а такжегемангиомы в позвонках. Ложноотрицательные результаты включали 3очага в ребрах.

Интересно отметить, что различные авторы аргументировано предлагаютразличные протоколы сканирования для выполнения МРТ всего тела,единого мнения о том, как должен быть построен протокол в литературепока нет.

В литературе также встречаются исследования, по результатам которыхМРТ всего тела уступает остеосцинтиграфии в выявлении скелетныхметастазов. К примеру, по данным A.Giraudetчувствительность радионуклидного метода и МРТ в расчете напациента оказалась идентичной (88% для каждого метода), однако впересчете на очаги сцинтиграфия позволила визуализировать большеечисло метастазов, чем МРТ (205 против 157) (GiraudetA.L.,2007).

Остеосцинтиграфия не единственный из методов радионуклиднойдиагностики, который сравнивают с МРТ всего тела в аспекте выявленияскелетных метастазов.В 2007 году была опубликована статья G.Schmidt, в которойгруппа авторов сравнивала возможности ПЭТ-КТи МРТ всего тела с использованием Т1-ВИи STIRв диагностике костных метастазов у 30 пациентов с различнымипервичными опухолями (SchmidtG.P.,2007). МРТ показалоболее высокую чувствительность и диагностическую точность (94 и 91%,соответственно) по сравнению с ПЭТ-КТ(78 и 78%, соответственно).

В свою очередь Y.Ohnoс коллегами на группе из 90 пациентов исследовали возможностиПЭТ-КТ и МРТ всего тела сприменением STIRи gradientechoinи opposedphasedT1-ВИ в TNMстадировании бронхогенной карциномы (Ohno
Y.,2007). В отношениивыявления костных метастазов МРТ показало более высокуючувствительность (94,8% против 88,2%) со специфичностью 96%. Похожиерезультаты были опубликованы и другими исследователями (KumarJ.,2008;SchmidtG.P.,2009).

Однако не все исследователи разделяют мнение о том, что МРТпревосходит радионуклидные методы в диагностике костных метастазов.Так Daldrap-Linkс соавторами опубликовал данные, согласно которым ПЭТ с 18F-ФДГ превосходил МРТ всего тела в чувствительности диагностики костных метастазов у детей с различными первичными опухолями, достигаячувствительности 90% против результатов МРТ в 82% (Daldrup-LinkH.E.,2001).В работе Antochрезультаты МРТ также уступали ПЭТ-КТ,однако интересно, что в этом исследовании протокол МР-сканированияне включал STIR, а толькоТ1 и Т2-ВИ, что можетнекоторым образом объяснить низкие результаты применения метода(AntochG.,2003).

Фактически во всех перечисленных выше работах протокол МР-сканирования базировался на импульсной последовательностиSTIR, однако со временемвзгляд исследователей сместился на диффузионно-взвешенныепоследовательности, предоставляющие совершенной иной типконтрастности, чем любые другие последовательности, применяемые в МРвизуализации.

МР-диффузия позволяетоценить скорость броуновского движения молекул воды в тканях иорганах in vivo,она зависит от структурных особенностей ткани, компактностирасположения в ней клеток, ядерно-цитоплазматическогоиндекса и ряда других факторов (KohD.M., 2007;PadhaniA.R., 2009).

Парные диффузионные градиенты могут имплантироваться в различныеимпульсные последовательности, к примеру, в наиболее ранних работахпо применению МР-диффузиииспользовались спин-эхо истимулированные эхо последовательности (BammerR.,2001).Такие последовательности были относительно малочувствительны картефактам восприимчивости и позволяли получать изображения с высокимSNR, однако ихраспространение было предсказуемо ограниченно длительным временемсбора данных (BlaimerM.,2004).

В целом ДВИ, основанные на регистрации минимальных колебаниймельчайших частиц, были и остаются чрезвычайно чувствительными клюбым движениям в зоне сбора данных, будь то движения пациента,дыхание, ток крови и др.(LeBihanD.,2006). Для снижениятакой восприимчивости ДВ-последовательностей к двигательным артефактам предлагалисьразличные решения (применение дополнительных навигационных эхо,радиальное заполнение к-пространства и др.) (Dietrich O., 2001). Наиболее эффективным решением стало использование эхо-планарных последовательностей, которые позволяют буквально «заморозить»объект сканирования на период сбора данных.

Применение МР-диффузии висследовании протяженных зон длительное время ограничивалосьусловиями сбора данных. В частности считалось возможным собиратьданные лишь при задержке дыхания, что сопровождалось низкимсоотношением сигнал/шум и невысоким пространственным разрешением,либо при синхронизации сбора данных с дыхательными движениями, чтосущественно увеличивало время сканирования (TakaharaT.,2004). Бытоваломнение, что сбор данных на свободном дыхании приведет к потереконтрастности диффузионно-взвешенныхизображений (ДВИ), т.к. амплитуда перемещений молекул воды в тканях(на регистрации которой собственно основана методика МР-диффузии)исчисляется микрометрами, что существенно меньше амплитуды смещенияорганов во время дыхательных движений, исчисляемой сантиметрами (KohD.M., 2007).

В 2004 году Takahara опроверг этот постулат и предложил новаторскуюметодику ДВ-МРТ всего телас подавлением сигнала от тканей тела (DWIBS – diffusionweightedbodyimagingwithbackgroundbodysignalsuppression),предполагавшую сбор данных без задержек дыхания и безсинхронизации с дыхательными движениями (TakaharaT.,2004). Такой подходпозволил собирать ДВ изображения всего тела в приемлемое время, такжепозволил увеличить соотношение сигнал/шум за счет использованиямножественных усреднений и, соответственно, сделал возможнымполучение достаточно тонких срезов (4-5мм).

В настоящее время в иностранной литературе встречается все большеработ, посвященных ДВ-МРТвсего тела в онкологической визуализации (ChenY.B.,2011,ChenW.,2010;KweeT.C.б 2010;LinC.,2010).Установлено, что большинство опухолей вне зависимости отлокализации и гистологического типа характеризуются замедленнойдиффузией за счет плотного расположения клеток и крупных клеточныхядер. Ограничение диффузии в тканях, которые являютсягиперинтенсивными на Т2-ВИ,проявляется сигналом повышенной интенсивности на ДВИ с высоким фактором взвешенности. Этот эффект широко описан в литературе и называется эффектом Т2-просвечивания,именно он лежит в основе дифференциации цитотоксического ивазогенного отека головного мозга, на нем основано выявлениезлокачественных опухолей в различных органах и системах (KohD.M.,2007;TakaharaT.,2008).По причине элиминации Т2-составляющейна картах ИКД ткани с ограничением диффузии имеют сигнал низкойинтенсивности и, соответственно, более низкие значения коэффициента,чем неизмененные ткани (ПронинИ.Н., 2000; Корниенко В.Н., 2006).

Интактные ткани, которые характеризуются гиперинтенсивным сигналом наТ2-ВИ, но в которых нетограничения диффузии, на ДВИ имеют сигнал низкой интенсивности. Этотэффект называется эффектом Т2-вымывания,именно благодаря ему неизмененные ткани создают темный фон для очаговс ограниченной диффузией, определяя высокую контрастность получаемыхизображений (KohD.M., 2007, PadhaniA.R., 2009).

Получив широкое распространение в исследовании органов живота и таза,методика МР-диффузии нетак хорошо изучена в аспекте исследования мышечно-скелетной системы.

Существует не так много работ, посвященных исследованию костногомозга методом МР-диффузии.К примеру, O.Dietrichи соавторы определили, что на ДВИ позвонки и межпозвоночныедиски дают сигнал различной интенсивности (DietrichO.,2001). На примере30 добровольцев авторы оценили средние значения ИКД в интактныхдисках и позвонках, получив данные в 1,5 и 0,3х10-3

мм2/с,соответственно.По данным J.Chanсреднее значение ИКД в костном мозге неизмененных позвонковсоставило 0,23х10-3

мм2/с(ChanJ.H.,2002), в другихисточниках этот показатель варьировал от 0,19 до 0,67х10-3

мм2/с(WardR.,2000;FeydyA.,2001). Такойразброс результатов в первую очередь определяется тем, что ИКДзависит от параметров сбора данных, в частности от значениймаксимального b-фактора,использованного при получении ДВИ.

Выбор максимального b-факторадля ДВИ является компромиссом между оптимальной контрастностьюпатологических очагов на финальных изображениях и временем сбора данных, ведь чем выше значение bmax, тем эффективнее подавляется сигнал от неизмененных тканей и тем дольшесобирается серия. Большинство исследователей (KohD.M.,2007;PadhaniA.R.,2009)рекомендуют применять для ДВ исследований всего тела bmaxв интервале 800-1000с/мм2,а в работах, посвященных нормальным значениям ИКД в костном мозгеиспользовались значения bmaxот 500 до 2500 с/мм2.Таким образом, вопрос о нормальных качественных и количественных показателях диффузии для костного мозга требует дальнейшей разработки.

В иностранной литературе встречаются работы, посвященные применениюДВИ в дифференциальной диагностике доброкачественных переломов телпозвонков и так называемых злокачественных переломов, т.е. переломовна фоне метастатического поражения (NakagawaK.,2000;TasalyN.,2000;RumpelH.,2013).Большая часть таких работ основана на ДВИ, получаемых наосновании последовательностей со стабилизированной свободнойпрецессией (Steady-statefreeprecession,SSFP).Благодаря сложной схеме получения сигнала, такиепоследовательности позволяют получать изображения достаточно хорошегокачества в короткое время. Так как на этих изображениях вклад вполучение сигнала делают одновременно спин эхо-сигналы,стимулированные эхо-сигналыи эхо-сигналы высокогопорядка с длинным эффективным временем диффузии, сбор данных свысокими значениями bфактора возможен даже при относительно небольшом времениповторения. Однако те же физические особенности, которые делают этипоследовательности быстрыми и позволяют работать с высокимизначениями b,определяют и их основной недостаток – невозможностьпростого и доступного обсчета ИКД.

Таким образом, работы, анализирующие возможности ДВИ вдифференциальной диагностике компрессионных переломов тел позвонков,основаны на сигнальных характеристиках отека в области перелома наДВИ с высоким bфактором. Группа авторов, возглавляемая A.Baur, опубликоваладанные, согласно которым гиперинтенсивный сигнал в теле позвонка прикомпрессионном переломе на ДВИ SSFP имеет специфичность 93% иположительную прогностическую ценность 91% в отношении его злокачественной природы (Baur A.,2002). Однако в группе из 85 пациентов со 102 компрессионнымипереломами позвонков число ложноположительных результатов достигло60. Очевидно, что при таких показателях методика не может считатьсянадежной и требуется ее дальнейшее изучение.

В статье E.Spuntrupбыл проведен сравнительный анализ интенсивности сигнала прикомпрессионных переломах позвонков на ДВИ, основанных на 3 различныхимпульсных последовательностях (SpuntrupE.,2001). Авторыпришли к выводу, что вне зависимости от типа последовательности, придоброкачественных переломах по мере увеличения bфактора интенсивность сигнала снижается, а при метастатическихпереломах – остается прежней или падает минимально.

Таким образом, как показывает анализ литературы, не любой очаг вкости с ограничением диффузии является метастазом, при этом вдоступной литературе мы не встретили исследований, посвященныхдифференциальной диагностике доброкачественных и злокачественныхочаговых изменений в костном мозге с использованием ДВИ. Кроме тогонам не встретилось работ, в которых бы детально исследоваласьДВ-семиотикадоброкачественных и злокачественных очаговых изменений костногомозга, а также его нормы в различные возрастные периоды, не только васпекте качественной оценки ДВИ, но и с анализом количественныхпоказателей диффузии.

ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛИНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА И МЕТОДОВИССЛЕДОВАНИЯ

Рекомендуем к просомтру

www.kievoncology.com благодарны автору и издательству, которые способствует образованию медицинских работников. При нарушении авторских прав, сообщите нам и мы незамедлительно удалим материалы.