Prootoni magnetresonantsspektroskoopia (PMRS) on üks nooremaid ja kiiresti arenevaid ajukuvamise meetodeid, mis võimaldab määrata peamiste metaboliitide (koliin, N-atsetüülaspartaat, kreatiin, glutamaat/glutamiin, laktaat) sisaldust piirkondades. elundi huvid ja nende suhe.
Ajalugu ja etümoloogia
MRS-i kasutasid erütrotsüütide uurimisel esmakordselt 1973. aastal Moon ja Richards ning 1974. aastal uuris Hault MRS-i abil hiire reielihast.
Tipud.
Laktaat: resoneerib 1,3 ppm juures
Lipiidid: resonants 1,3 ppm juures
Alaniin: resonants 1,48 ppm juures
N-atsetüülaspartaat (NAA): resonants 2,0 ppm juures
Glutamiin/glutamaat: resonants 2,2-2,4 ppm juures
GABA: resonants 2,2-2,4 ppm juures
2-hüdroksüglutaraat: resonants 2,25 ppm juures
Tsitraat resoneerib 2,6 ppm
Kreatiin: resoneerib 3,0 ppm juures
Koliin: resoneerib 3,2 ppm juures
Müoinositool: resonants 3,5 ppm juures
ppm-pars miljoni kohta
Kuidas kõige paremini meeles pidada?
Tuletage meelde šokolaaditahvlit nimega My ChoCrNaaLa
Minu: müoinositool 3,5
Cho: koliin 3.2 – koliin
Cr: kreatiin 3.0 – kreatiin
Naa: Naa 2,0 - N-atsetüülaspartaat
L: laktaat 1.3
Patoloogia
glioom
MRS aitab ennustada diferentseerumise astet. Mida kõrgem on diferentseerumisaste, seda madalam on N-atsetüülaspartaadi ja kreatiini piigid, kuid kõrgemad on koliini, laktaadi ja lipiidide piigid.
Mitte-gliaalsed kasvajad
Väikesed muudatused NAA tipus.
Kiiritusravi
Aju muutuste eristamine kiiritusravi ajal kasvajast on alati problemaatiline, kuid kasvaja kordumise korral on koliini tipp sageli kõrgem, samas kui kiiritusravi järgselt on NAA, koliini ja kreatiini tipp madalam.
isheemia ja infarkt
Laktaadipiik tõuseb, kui ajurakud lülituvad üle anaeroobsele metabolismile. Lipiidide piik ja kõik muud piigid vähenevad.
Infektsioon
NAA piik puudub kõigis patoloogilistes protsessides, mis hävitavad ajukude. Abstsessi korral suureneb laktaadi, alaniini, atsetaadi piim. Koliini piik on toksoplasmoosi korral madal või puudub ja lümfoomi korral kõrge, seda indikaatorit kasutatakse ühe patoloogilise protsessi eristamiseks teisest.
Aju valgeaine haigused (leukodüstroofia)
Progresseeruv multifokaalne leukoentsefalopaatia suurendas müoinositooli. Canavani tõve NAA tõus.
Maksa leukoentsefalopaatia
Maksa leukoentsefalopaatia korral müoinositooli ja vähemal määral koliini piigi vähenemine. Glutamiin suureneb.
Mitokondriaalsed haigused.
Leigh' sündroom: kõrgenenud koliinipiik, vähenenud NAA ja harvem kõrgenenud laktaadipiik.
Näited
RIIS. üks.
Madala astme astrotsütoom vasakpoolses otsmikusagaras. Suurenenud T2 WI signaali tsoon ilma selgete kontuurideta vasakpoolses otsmikusagaras. 2D multivoksli MR-spektroskoopia. Patoloogilise koha spektris määratakse kõrge koliini piik, N-atsetüülaspartaadi piigi vähenemine ja laktaadi piigi olemasolu. Värvikaart näitab Cho/NAA suhte jaotust. Patoloogilises tsoonis täheldatakse Cho / NAA indeksi tõusu üle 1,0 (punane värvus).
RIIS. 2.
Glioblastoom. 2D multivoksli MR-spektroskoopia.
A. Cho/NAA suhte värviline jaotuskaart. Kasvaja tsoonis (punane värvus) on Cho/NAA indeksi tõus üle 1,80. Metaboolsed muutused ulatuvad kaugele kaugemale patoloogilisest tsoonist. B. NAA leviku värvikaart. NAA sisalduse vähenemine on suurem kasvaja tsoonis (sinine värvus).
RIIS. 3.
Madala astme astrotsütoom.
A. 2D mitme voksliga MR-spektroskoopia, Cho/Cr suhte jaotuskaart. Märgitakse Cho/Cr indeksi suurenemist kasvaja tsoonis üle 1,0. B. T2 kaalutud kujutised. Vasakpoolses parietaalsagaras on suurenenud MR-signaali ala ilma selgete kontuurideta. C. T1 VI kontrastsuse suurendamise puudumine. G. ADC kaart. D. Difusiooniga kaalutud kujutised.
RIIS. neli.
üksildane metastaas.
Mahuline moodustumine koos lagunemisega keskel, tahke komponent kogub intensiivselt kontrastainet. Kasvaja spektris määratakse koliini piigi suurenemine, N-atsetüülaspartaadi piigi puudumine ja madal laktaadipiik. Koliini 2D multivoksli jaotuskaart näitab selle metaboliidi kõrgeid integraalväärtusi.
RIIS. 5.
Seisund pärast pikaajalist koomat.
N-atsetüülaspartaadi difuusne vähenemine mõlemal küljel.
RIIS. 6.
Mitte-kasvaja etioloogia episündroom. Fokaalne kortikaalne düsplaasia. A, B, C, D. Prootoni MR-spektroskoopia. Levikaardid Cho/Cr, Cho, NAA, Lac. N-atsetüülaspartaadi sisaldus väheneb Cho/Cr, Cho, Lac normaalväärtustega.
E, F, G. Suurenenud MR-signaal T2 WI-l parema ajalise luu mediaalsetest osadest. Z, I. Metaboolsed muutused mõlemal poolel.
RIIS. 7.
Seisund pärast astrotsütoomi eemaldamist. Märgid jätkuvast kasvust. A. T2 kaalutud kujutised. B. T2 FLAIR. B. Prootoni MR-spektroskoopia. NAA levikukaart. N-atsetüülaspartaadi sisalduse vähendamine. D. Cho/NAA levikukaart. Cho/NAA indeksi tõus. E. Cho/Cr levikukaart. Cho/Cr indeksi suurendamine. E. Prootoni MR-spektroskoopia. Koliini piigi suurenemine, N-atsetüülaspartaadi piigi vähenemine. G. T2 VI koronaalprojektsioon. Z. T1 VI sagitaalprojektsioon.
RIIS. kaheksa.
Seisund pärast parema oimusagara astrotsütoomi eemaldamist. A. T2 kaalutud muutused. Operatsioonijärgse tsüsti taga on kordumise kahtlusega piirkond. B. Prootoni MR-spektroskoopia. Koliini, kreatiini ja N-atsetüülaspartaadi piikide vähenemine. C, D, E, F. Metaboliitide levikukaardid: vastavalt Cho, NAA, Cho/Cr Lac. Cho, NAA vähenenud sisaldus. Lac ja Cho/Cr indeks on normi piires.
Viitamiseks:
PPM on pars per million, st. miljondik antud tuuma resonantssagedusest (näiteks vesiniku puhul 1,5 T magnetinduktsiooniga väljas, mõõde 1 ppm võrdub 63,87 hertsiga, 3 Tesla juures juba 127,74 Hz. Tetrametüülsilaani sageduseks võeti 0 ppm, mis tulenes analüütilisest keemiast.
Allikas
- radiopeedia
- PROOTNI MAGNETRESONANTSSPEKTROSKOPIA RAKENDAMINE AJUNEUROONKOLOOGIAS — I.A. Lobanov1, I.A. Medyanik2, A.P. Fraerman2, B.E. Šahov3, L.Ya. Kravets2, D.N. Nikitin 2,
Närvisüsteemi kuvamistehnikaid, nagu CT, MRI või PET-CT, arendatakse jätkuvalt aktiivselt seoses ajukasvajatega patsientidega. Praegu täiendavad füsioloogiliste protsesside tuvastamisel põhinevad meetodid kõrglahutusega struktuurset pildistamist. Pildistamismeetodid on endiselt oluline mitteinvasiivne lähenemisviis, mis võib positiivselt mõjutada ajukasvajatega patsientide ravi. See artikkel annab ülevaate hiljutistest edusammudest kliinilistes neuroimaging tehnikates. Käsitletakse peamisi magnetresonantstomograafia (MRI) tehnikaid ja nende rakendamist ajukasvajatega patsientide diagnoosimisel, ravil, kirurgilise sekkumise planeerimisel, operatsioonisisesel navigatsioonil ja jälgimisel. Käsitletakse struktuurse pildistamise, difusiooniga kaalutud meetodite, MR-spektroskoopia, perfusioonimeetodite, positronemissioontomograafia/MRI ja funktsionaalsete meetodite eeliseid, piiranguid ja puudusi. Seega annab ülevaates esitatud teave aluse tänapäevaste pildistamistehnikate rolli mõistmiseks ajukasvajatega patsientide ravis.
Sissejuhatus
Kaasaegsed neuropildistamise meetodid on ajukasvajatega patsientide kliiniliseks vaatluseks ja raviks äärmiselt olulised. Mitteinvasiivsed neuroimaging tehnikad võimaldavad selliste patsientide uurimisel saada keerulist teavet ajukasvajate funktsionaalsete häirete, hemodünaamika, ainevahetuse, geneetiliste, rakuliste ja histoloogiliste tunnuste kohta. Neid instrumentaalseid meetodeid kasutatakse edukalt ajukasvajate diagnoosimiseks ja hindamiseks operatsioonieelses staadiumis, kirurgilise sekkumise ja operatsioonisisese kontrolli planeerimiseks, ravivastuse ja patsiendi prognoosi jälgimiseks ja hindamiseks, samuti konkreetse haiguse mõju paremaks mõistmiseks. ravi ajus. Käimasolevate uuringute eesmärk on välja töötada, hinnata ja kliinilises praktikas kasutusele võtta täiustatud neurokuvamise meetodid, mis võivad aidata diagnoosi panna, määrata konkreetsel patsiendil haiguse arengut soodustavad tegurid, valida ja rakendada sobivat ravi, võttes arvesse ainulaadset bioloogilist seisundit. iga konkreetse kasvaja tunnuseid ning ka ravi ebaõnnestumise ja võimalike kaasnevate tüsistuste varajast avastamist.
See artikkel annab ülevaate kõige värskemast teabest neuroimaging meetodite kasutamise kohta ajukasvajatega patsientidel. Käsitletakse peamisi MRT tehnikaid ja nende rakendamist ajukasvajate diagnoosimisel, ravi planeerimisel ja läbiviimisel, samuti selliste patsientide dünaamilisel jälgimisel. Märgitakse ära difusiooniga kaalutud meetodite, MR-spektroskoopia, perfusioonimeetodite, positronemissioontomograafia (PET) ja funktsionaalsete meetodite eelised, piirangud ja keerukus. Üksikasjalik arutelu MRI kui meetodi füüsiliste aluste üle ei kuulu selle kliinilise ülevaate raamidesse ja seda mainitakse vaid lühidalt vastavates jaotistes. Kavatseme arutada nende meetodite praegust kliinilist rakendamist ajukasvajatega patsientide igapäevases hindamises ja ravis.
Ajukasvajate bioloogilised ja geneetilised aspektid
Maailma Terviseassotsiatsioon (WHO) liigitab ajukasvajaid eelkõige nende pahaloomulisuse alusel: 1. aste viitab suhteliselt mitteagressiivsetele kasvajatele, 4. aste aga kõige agressiivsema kasvuga kasvajatele. Ajalooliselt on alates klassifikatsiooni esimesest väljaandest 1979. aastal määranud WHO klassid kasvaja histoloogiliste tunnuste alusel, nagu mitootiline aktiivsus, nekroos ja infiltratsioon. Klassifikatsiooni läbivaatamine 1993. aastal hõlmas kasvaja määratluses immunohistokeemilist analüüsi ja 2000. aastal lisati geneetiline profiil. WHO viimane kesknärvisüsteemi (KNS) kasvajate klassifikatsioon avaldati 2007. aastal ning selles kasutati kasvaja ja selle histoloogiliste variantide määratlemiseks ka geneetilisi omadusi. Kasvaja geneetilised ja molekulaarsed profiilid kujutavad endast endiselt suurt uurimisvaldkonda, pidades silmas nende edasist diagnostilist, prognostilist, terapeutilist ja radioloogiliste rakenduste kasutamist.
Struktuursed ja kõrge eraldusvõimega pildistamise meetodid
Kompuutertomograafia oli esimene meetod, mida kasutati ajukasvajatega patsientide ravis, kuid praegu on selliste patsientide peamine meetod MRI. Praeguseks on CT roll taandatud peamiselt erakorralisele pildistamisele hemorraagia, aju songa või vesipea kahtluse korral, kuigi põhimõtteliselt suudab CT tuvastada ka kasvajate tekitatud massiefekti, samuti tuvastab hästi kaltsifikatsioonid kasvajates nagu oligodendroglioomid või meningioomid.
Joonis 1. 57-aastane teadvusekaotuse episoodi ja krampide anamneesis mees: esialgne tõhustamata CT-uuring (A) näitas vasakpoolses otsmikusagaras osaliselt lupjunud massi. Operatsioonieelsed MRI kujutised: aksiaalne T2 FLAIR (B), aksiaalne T1 pärast kontrasti suurendamist (C), aksiaalne SWI (magnetilise vastuvõtlikkusega kaalutud) järjestus (D), koronaalne T2 FLAIR (E), aksiaalne difusiooniga kaalutud kujutised (F), aksiaalsed kaardid näiva difusioonikoefitsiendi (G) ja vasaku kortikospinaaltrakti LTV traktograafia, mis on üle kantud aksiaalsele T2-kaalutud kujutisele (H). T2/FLAIR-pildil (B, E ja H) oli CT-l (A) (A) ja magnetilise vastuvõtlikkusega kaalutud kujutisega (D) nähtud hüperintensiivne, suurendamata mass koos sisemiste kaltsifikatsioonidega II astme oligoastrotsütoom (TP53 mutatsiooni negatiivne, IDH1). mutatsioon on positiivne, 1p19q kodeletsioon on positiivne). Tehti ulatuslik totaalne resektsioon; patsient jäi ellu. CT - kompuutertomograafia; DTV - difusioon-tensori kujutis, FLAIR - inversiooni-taasterežiim veesignaali summutusega; MRI - magnetresonantstomograafia; SWI on magnetilise tundlikkusega kaalutud pildid.
Struktuursed MRI järjestused mängivad ajukasvajate hindamisel ja ravi planeerimisel kõige olulisemat rolli. Standardsed spin-kajajärjestused hõlmavad FLAIR- ja T1-kaalutud kujutisi enne ja pärast gadoliiniumi süstimist. Uuring selliste PI-dega viiakse läbi peamiselt kahemõõtmelises formaadis või spetsiaalse kolmemõõtmelise (3D) jada abil, mis seejärel tõlgitakse ortogonaalseks projektsiooniks (3D-T2 FLAIR). Kõrge eraldusvõimega isovolumeetrilised järjestused, nagu kõrge eraldusvõimega 3D-T2 järjestused ja gadoliiniumiga täiustatud SPGR-kujutised, tehakse peamiselt operatsioonieelselt eelnevalt märgistatud markeritega, mida kasutatakse intraoperatiivse tarkvaraga. Sarnaselt gadoliiniumiga värvitud piltide järjestikuse hankimine T1 SPGR viiakse läbi stereotaksilise raami abil enne stereotaksilist operatsiooni. Lisaks kasutatakse rutiinselt kõrge eraldusvõimega 3D T2 IF-e gradientkajarežiimis, näiteks SWI-d (Magnetic Susceptibility Weighted Image). Sellised järjestused on väga tundlikud verekomponentide ja kaltsifikatsioonide suhtes ning võivad olla kasulikud kiiritusjärgsete mikrohemorraagiate visualiseerimiseks.
Struktuurse MRT peamine roll ajukasvaja esmasel hindamisel on määrata kasvaja üldine asukoht (näiteks intraaksiaalne või ekstraaksiaalne asukoht), määrata kasvaja täpne lokaliseerimine aju struktuuris ravi planeerimiseks ja biopsiaks. , et hinnata mahulist mõju ajule, vatsakeste süsteemile ja veresoontele ning koos standardsete MRI järjestustega esialgse diagnoosi tegemisel. Ekstraaksiaalseid kasvajaid, nagu meningioomid, schwannoomid ja koljupõhja kasvajad, saab enamikul juhtudel (kuid mitte alati) eristada intraaksiaalsetest kasvajatest. Intraaksiaalsete kasvajate diferentsiaaldiagnoos sõltub patsiendi vanusest ja teise primaarse kasvaja fookuse olemasolust.
Konkreetset tüüpi kasvaja põhjal diagnoosi panemine võib olla keeruline, kuid sageli saab õige diagnoosi panna suhteliselt väikese võimalike valikute loendiga. Kontrastsuse suurendamine viitab hematoentsefaalbarjääri lokaalsele katkemisele ja on paljude ajukasvajate ja muude masside puhul täheldatav põhitunnus. Glioomide puhul vastab kontrastsuse suurendamine tavaliselt halvasti diferentseerunud kasvajale; mõned hästi diferentseerunud glioomid, näiteks laste pilotsüütilised astrotsütoomid, akumuleeruvad aga tavaliselt kontrasti, samas kui mõned madala astme glioomid, vastupidi, mitte.
Peritumoraalset turset T2/FLAIR-piltidel iseloomustab tavaliselt hüperintensiivne signaal suuremat osa massi ümbritsevas piirkonnas. Mõnikord - näiteks metastaaside korral - on sellel pildil peamiselt vasogeenne turse kasvaja ümber; kuid glioomide korral vastab peritumoraalne turse tavaliselt infiltratiivsele tursele, mis on tingitud kasvajarakkude invasioonist muutunud signaaliga piirkondades. T2/FLAIR-pilt ilma kontrasti suurendamiseta. Kahjustuste arv on samuti oluline tegur, mida tuleb arvesse võtta, kuna suur hulk kahjustusi võib viidata mõnele spetsiifilisele patoloogiale, eriti metastaatilisele protsessile. Siiski võivad metastaasid olla üksikud; kasvajat jäljendavad kolded, näiteks demüelinisatsiooni või aju abstsessid, võivad olla ka üksikud. Teised võimalikud eristavad tunnused, millele tähelepanu pöörata, on tsüstid ja nodulaarsed parietaalsed komponendid (nähtavad madala raskusastmega kasvajate puhul – hemangioblastoom, pilotsüütiline astrotsütoom, ganglioglioom ja pleomorfne ksantoastrotsütoom), kaltsifikatsioonid (tavaliselt oligodendroglioomide puhul), nekroosi ja hemorraagiaga piirkonnad. -diferentseerunud glioomid). ja hemorraagiad ka mõnede metastaaside korral).
Joonis 2. 78-aastane patsient võeti vastu pearingluse, kõndimise ebakindluse ja düsartriaga, mida täheldati 6-8 nädalat. Operatsioonieelsed MR-pildid: aksiaalne T1-kaalutud pärast kontrastaine süstimist (A); koronaalne T1-kaalutud pärast kontrastaine manustamist (B); aksiaalne T2 FLAIR-režiimis (C), aksiaalne difusiooniga kaalutud (D), aksiaalne jaotuskaartnäiv difusioonikoefitsient (E), aksiaalne DSC kujutis (dünaamilise vastuvõtlikkuse kontrast) ja vastav perfusioonikõver (G).Kontrastsusega T1-kaalutud kujutised näitavad kasvajat paremas otsmikusagaras, millel on ebaühtlane kontrastmuster massi ümber oleva velje ja nekroosi keskpiirkonna kujul. Tugevdatud signaali tsoon kasvaja ümber on sisse lülitatudT2-kujutis FLAIR-režiimis (C) vastab tõenäoliselt infiltratiivsele rakutursele. Massi iseloomustab piiratud difusioon ja madalad ADC väärtused (D ja E), samuti suurenenud verevool võrreldes vastaspoolega (F ja G) koos perfusioonikõvera naasmisega algsele tasemele, mis vastab primaarne gliaalkasvaja. KKD - näiv difusioonikoefitsient; DSC – dünaamilise vastuvõtlikkuse kontrast; FLAIR - inversiooni-taasterežiim veest tuleva signaali summutamisega; MRI - magnetresonantstomograafia.
Riis. 3. 33-aastane naine, kellel oli vasaku saaresagara glioblastoom (19q deletsioon, 1p terve, IDH1 mutatsioon, PTEN ja EGFR mutatsioonid puuduvad), sünnitati minestuse ja krambihooga. Operatsioonieelsed MR-pildid: aksiaalne T1-kaalutud kujutis kontrastivõimendusega (A), aksiaalne T2-kujutis FLAIR-režiimis (B), aksiaalne DWI (C), IR-kaart aksiaalsetel lõikudel (D), spektroskoopia Cho/suhte jaotusega NAA asetatud aksiaalsele T1-kaalutud kujutisele koos kontrastivõimendusega (E); Cho/NAA suhte (F) vastav spektroskoopia ja jaotuskaart; vastav perfusioonikõver (H); Vasaku kortikospinaaltrakti (I) ja vasaku kaarekujulise fasciculuse (J) LTV traktograafia, mis on asetatud aksiaalsele T2-kaalutud kujutisele. Kontrastsusega T1-kaalutud pilt (A) näitab kasvaja suurenemise ebaühtlast fookusmustrit. T2-kaalutud pilt FLAIR-režiimis (B) näitab tugevdamata hüperintensiivse kasvaja leviku piirkonda. Piiratud difusiooniga alad madalate ADC väärtustega (C ja D), samuti suhteliselt suurenenud verevool võrreldes vastaspoolega (G ja H) koos perfusioonikõvera naasmisega algtasemele, mis vastab esmasele tasemele. gliaalkasvaja, määratakse. Spekroskoopia järgi (E ja F) määratakse koliini piik NAA suhtes, mis vastab glioomile. MDI on mõõdetud difusioonikoefitsient;DSC – dünaamilise vastuvõtlikkuse kontrast; DTV-difusioon-tensorpildistamine; DWI - difusiooniga kaalutud pilt; EGFR, epidermise kasvufaktori retseptor; FLAIR - inversiooni-taasterežiim veest tuleva signaali summutamisega; IDH, isotsitraatdehüdrogenaas; NAA, N-atsetüülaspartaat; PTEN on fosfataasi ja tensiini homoloog.
Joonis 4. 49-aastane naine, kellel on viimase kahe kuu jooksul esinenud peavalusid ja minestamist; varem parempoolne lobektoomia healoomulise kopsukasvaja jaoks, mille MRI-pildil oli üks mahuline mass paremas tsingulaarjas, pärast resektsiooni osutus adenokartsinoomi metastaasiks (mitteväikerakk-kopsuvähi metastaasid). Operatsioonieelselt tehtud MR-pildid: aksiaalne T1-kaalutud MRI kontrastivõimendusega (A); aksiaalne T2-kaalutud kujutis FLAIR-režiimis (B); aksiaalne DSC perfusioonipilt (C); vastav perfusioonikõver (D). Kontrastsusega T1-kaalutud MRI (A) näitab üht kontrastainet kuhjuvat kahjustust. T2-kaalutud pilt FLAIR-režiimis (B) näitab suurt hulka peritumoraalset vasogeenset turset. DSC-režiimis (C ja D) tuvastatakse verevoolu suurenenud maht võrreldes vastaspoolega, ilma perfusioonikõvera algtasemele naasmiseta, mis viitab pigem ühe metastaasi kui glioomi kasuks. DSC-režiimdünaamilise vastuvõtlikkuse kontrast, FLAIR – veesignaali summutusega inversiooni-taasterežiim; MRI - MRI pilt.
Joonis 5. 64-aastasel mehel, kellel oli motoorne afaasia, düsartria ja äsja diagnoositud glioblastoom (IDH1 mutatsioon puudub, PTEN deletsioon, EGFR amplifikatsioon puudub), tehti vahesumma resektsioon. Operatsioonieelsed MR-pildid: aksiaalne T1-kaalutud kontrastiga MRI (A), mis näitab kontrasti akumuleerivat perifeerset massi; ülesanne fMRI kaardid BOLD-režiimis, mis on kantud anatoomilistele piltidele (B-F) (pildid on andnud Pratik Mukherjee, MD, PhD). Keeleliigutuse paradigma teostamisel ilmnes Sylvia vagu kohal ja Rolandi vagu lähedal asuvate tsoonide kahepoolne aktivatsioon; nagu näidatud aksiaalsetel (B) ja sagitaalsetel (C) piltidel, ulatub see tsoon vasakul küljel kasvaja eesmise tagumise piirini. Vaimse visuaalse verbaalse ülesande täitmisel tuvastati aktiivsus kasvaja ees vasakul (D ja E) asuvas kõnemotoorses tsoonis, mis mõjutas selle alumist eesmist serva (pildil pole näidatud). Passiivse kuulamise paradigma teostamisel ilmnes kasvajast eraldiseisva vasakpoolse sensoorse kõnetsooni (F) funktsionaalne aktiivsus. EGFR, epidermise kasvufaktori retseptor; fMRI - funktsionaalne magnetresonantstomograafia; IDH, isotsitraatdehüdrogenaas; MRI - magnetresonantspilt; PTEN on fosfataasi ja tensiini homoloog.
Riis. 6. PET/MR uuringühes režiimis FMISO-gaviidi läbi 65-aastasel mehel, kellel oli WHO III astme korduv vasaku oimusagara anaplastiline astrotsütoom. Samaaegselt tehtud aksiaalne FMISO PET, kontrastiga T1-kaalutud kujutis (B), peale asetatud T1-kaalutud postkontrastne ja FMISO-PET/MR-kujutised näitavad kasvaja kordumist, mida iseloomustab kontrasti kogunemise fookus postresektsiooni tagumises servas õõnsus eesmises osas.vasak oimusagara. See tsoon näitab FMISO suurenenud omastamist. FMISO, 18F-fluoroisoimidasool; PET - positronemissioontomograafia; WHO on maailma terviseorganisatsioon.
Paljud neist radioloogilistest tunnustest on olulised juba diagnoositud ajukasvajaga patsientide jälgimisel. Neuroonkoloogia ravivastuse töörühma muudetud tulemuste kohaselt viitab täielik ravivastus hästi diferentseerunud glioomide korral masskontrasti akumulatsiooni täielikule regressioonile koos stabiilsete või taandunud T2/FLAIR signaali muutustega patsiendil, kes ei saa kortikosteroidravi; osaline vastus on määratletud kui uute kahjustuste puudumine, massikontrastsuse akumulatsiooni ≥ 50% vähenemine ja stabiilsed või taandunud T2/FLAIR signaali muutused patsiendil, kes saab fikseeritud või vähendatud annuseid kortikosteroide; haiguse stabiilseks kulgemiseks peetakse uute fookuste puudumist, vähenemist<50%, или увеличение на <25% накопления контраста образованием и стабильные или регрессировавшие изменения сигнала в режиме Т2/FLAIR у пациента, получающего фиксированные или уменьшенные дозы кортикостероидов; течение болезни называется прогрессивным, если обнаруживается любой новый очаг, наблюдается прирост более 25% в накоплении контраста и значительные изменения сигнала в режиме Т2/FLAIR. Эти оценочные критерии составили основу для общей характеристики опухоли, но в них не учтены многие тонкости постоперационного периода.
nö Väljakujunenud kasvajate puhul on täheldatud pseudoreaktsiooni ravile kontrasti suurendajana vastusena ravile bevatsizumabiga, antiangiogeense ravimiga, mida kasutatakse korduva glioblastoomi ravis. Teisest küljest võib pseudoprogressioon ilmneda kasvaja kontrasti kogunemise ja signaali muutuste suurenemisena T2 / FLAIR-režiimis. Pseudoprogressiooni seostatakse sageli kiiritusravi ja temosolomiidraviga – nendel juhtudel esineb seda ligikaudu 20% patsientidest (ligikaudu ½ patsientidest, kellel on piltidel esialgne "progresseerumine"); lisaks võib see esineda sagedamini metüülitud MGMT promootoriga kasvajates. Järeluuringud ja standardsed MR-järjestused võivad olla kasulikud pseudovastuse ja pseudoprogressiooni hindamisel. T2-põhised järjestused, nagu SWI, võivad visualiseerida mikrohemorraagiaid, mis aja jooksul arenevad paljudel kiiritusravi saavatel patsientidel. Sellised mikrohemorraagid viitavad arvatavasti kiiritusravi pikaajalisele toksilisele toimele aju mikroveresoonkonnale.
Difusiooniga kaalutud pildid
DWI tehnika võimaldab hinnata veemolekulide difusiooni kudedes ja arvutada ADC. DWI on rutiinselt kasutatav järjestus, mis on muutunud kohustuslikuks insuldihaigete hindamisel, kuid võib olla kasulik ka ajukasvajate hindamisel. On näidatud, et DWI-ga arvutatud ADC väärtused on üldiselt madalad kõrgerakuliste kasvajate puhul, nagu kesknärvisüsteemi lümfoom, medulloblastoom, kõrge astme glioom, ja väga madalad viskoosses keskkonnas, nagu aju abstsessid. Seoses glioomidega leiti, et madalad ADC väärtused on kõrgekvaliteedilistele glioomidele iseloomulikumad võrreldes madala astme kasvajatega ja näitasid üldist kehvemat prognoosi sõltumata kasvaja pahaloomulisusest. Samamoodi on primaarse kesknärvisüsteemi lümfoomi korral madalaid ADI väärtusi seostatud halvema prognoosiga. Samuti on näidatud, et ADC väärtused olid metastaaside ümbruses vasogeense peritumoraalse turse korral T2/FLAIR-i muutunud signaalitsoonis kõrgemad võrreldes glioblastoomide puhul täheldatud suurema rakuinfiltratiivse T2/FLAIR-i peritumoraalse ödeemiga, kuigi neid leide ei ole kinnitatud muud uuringud.uuringud.
Pildistamine vahetult pärast operatsiooni näitab sageli väikeseid vähenenud difusioonialasid kirurgilises kohas, mis näitab elujõulist kasvajakudet või isheemilist ajukoe, mis on operatsiooni ajal kahjustatud. Need väikesed operatsioonijärgse vigastuse kolded võivad tuleneda mitmesugustest teguritest, sealhulgas kirurgilisest vigastusest, koe tagasitõmbumisest, veresoonte vigastusest ja devaskularisatsioonist. Selliste radioloogiliste leidude kliiniline tähtsus seisneb mõistmises, et need kahjustused võivad insuldi tõenäolise arengu korral järgnevatel piltidel ICD taset veelgi suurendada ja normaliseerida ning seega ei tohiks kontrasti suurendamist segi ajada kasvajahaiguse progresseerumisega.
DWI ja CDI kvantitatiivsed mõõtmised võivad samuti olla kasulikud pseudovastuse määramisel ravile ja pseudoprogressioonile. Bevatsizumabi ravile pseudoreaktsioonis aitab DWI kindlaks teha, kas kasvaja on stabiilne või kasvab vaatamata ebapiisavale kontrastsuse suurendamisele bevatsizumabi angiogeneesivastase toime tõttu. ICD kaartide histogrammi analüüsi on kasutatud ka korduva glioblastoomiga patsientide madalama elulemuse näitamiseks pärast ravi bevatsizumabiga. DWI/ICD võib samuti olla potentsiaalselt kasulik kasvaja võimaliku pseudoprogressiooni määramisel. On näidatud, et vähenenud CDI väärtused on progresseerumisega paremini kooskõlas kui pseudoprogressiooniga, arvatavasti tõelise kasvaja suurema rakulisuse tõttu võrreldes pseudoprogressiooni põletikulise vastusega seotud tursega.
Difusioontensorpildistamine (DTI) muudab uuringu täiendavate parameetrite ja võimaluste tõttu täielikumaks kui standardne DWI. DTI tehnika põhineb anisotroopsel difusioonil, mida iseloomustavad omavektorid (suund) ja omaväärtused (amplituud), mida saab kasutada paljude parameetrite arvutamiseks. DTI ja muud sarnased valdavalt uurimismeetodid, nagu difusioonspektraaltomograafia, difusioon-kurtoostomograafia, trakti tiheduse meetod ja paljud teised võimaldavad veelgi paremini visualiseerida aju valgeaine mikrostruktuuri ja terviklikkust. Fraktsiooniline anisotroopia (FA), keskmine difusioon, raja tihedus, neuronitihedus ja paljud teised nende meetoditega arvutatud väärtused annavad veelgi rohkem võimalusi ajukasvajate ja ravi mõjude uurimiseks. Praegu on DTI kliiniliselt olulisem kui DTI traktograafia, mis suudab navigeerimise hõlbustamiseks visualiseerida valgeaine trakte. Konrtikospinaaltrakti traktograafia kantakse tavaliselt pärast gadoliiniumi kontrastaine süstimist SPGR-režiimis saadud kõrge eraldusvõimega T2-kaalutud mahukujutisele; seda tehakse parema operatsioonisisese navigatsiooni eesmärgil, et vältida kortikospinaaltrakti kahjustusi. DTI-st arvutatud FA on vee difusiooni suuna mõõt ja seda kasutatakse paljudes tingimustes valgeaine terviklikkuse indikaatorina. On näidatud, et FA väheneb pealtnäha normaalses valgeaines pärast kiiritusravi ja võimaldab seega paremini hinnata kiirguse toksilist mõju ajukasvajatega patsientide ajukoele. Samuti leiti, et FA on suurenenud infiltratiivse peritumoraalse ödeemi tsoonis, mis ümbritseb halvasti diferentseerunud glioome, võrreldes vasogeense tursega metastaaside ümber, mis on arvatavasti seletatav glioomide turse korrapärasema olemusega.
Perfusioontomograafia
Kaks peamist perfusiooni-MRI meetodit on T2*-kaalutud kujutiste saamine režiimis DSC(dünaamiline kontrastitundlikkus)ja T1-kaalutud dünaamilise perfusiooni kontrastsusega (DCE) kujutised. DSC meetod on vere mahu jälgimine pärast esimest kontrastaine boolussüsti ja DCE hindab stabiilset läbilaskvust. Mõlemat meetodit saab kasutada erinevate perfusiooniparameetrite, näiteks ajuvere mahu (CBV) ja transendoteliaalse ülekandekoefitsiendi (K trans) saamiseks. Arteriaalne spin-märgistamine on veel üks mittekontrastne perfusioonitehnika, mis võib tulevikus kasulikuks osutuda, kuid mida pole veel piisavalt uuritud ja ajukasvajatega patsientidel rakendatud. Saadud andmete keerukus, mis koosnevad pikslitest arvutatud hemodünaamilistest parameetritest, samuti ajukasvajate suur heterogeensus muudavad tulemuste tõlgendamise väga keeruliseks.
Suhteline ajuvere maht (rCBV), mis on CBV arvutatud väärtus võrreldes vastaspoole veremahuga, on kõige sagedamini kasutatav DSC-st tuletatud parameeter; seda peetakse angiogeneesi markeriks. rCBV võib olla kasulik ka madala ja kõrge astme glioomide eristamisel, kuna on näidatud, et madala astme glioomidel on kõrgem rCBV väärtus kui madala astme kasvajatel. Seda tuleks praktikas rakendada ettevaatusega, kuna oligodendroglioomid võivad olla seotud kõrgete rCBV väärtustega. Metastaasid võivad samuti näidata kõrgeid rCBV väärtusi, mis on sarnased madala astme glioomide omadega, kuid metastaase iseloomustab hästi läbilaskvate kapillaaride olemasolu kasvaja sees, mis võib viia kontrastaine lekkimiseni boolusfaasi ja selle tulemusena signaali intensiivsuse kõver ei pruugi naasta algsele väärtusele (joonis 4).
Väga läbilaskvate kapillaaride olemasolu tõttu täheldatakse sarnast mustrit ka koroidpõimiku kasvajate puhul. Samuti leiti, et rCBV suurenemine on iseloomulikum suurema rakuga peritumoraalsele infiltraadile halvasti diferentseerunud glioomide ümber T2/FLAIR-režiimis, võrreldes vasogeense peritumoraalse tursega samas režiimis metastaaside ümber. DSC-d saab kasutada ka kasvajalaadsete demüeliniseerivate kahjustuste ja halvasti diferentseerunud glioomide eristamiseks, kuna kasvajalaadsetel demüeliniseerivatel kahjustustel on tavaliselt madalamad rCBV väärtused. Lisaks võib DSC-režiim olla kasulik kinnitatud ajukasvajatega patsientide jälgimisel, kuna ägenemist või jääkkasvajat iseloomustavad kõrgemad rCBV väärtused võrreldes pseudoprogressiooni või kiiritusjärgse nekroosiga glioomide ja metastaasid.
Peamine mõõdetav indikaator, mis saadakse DCE-perfusiooni MRI-st, on K iseloomustavad mikrovaskulaarset läbilaskvust. DSE perfusioontomograafiat kasutatakse harvemini kui DSC-d, kuid sellel on mõned teoreetilised eelised, sealhulgas parem ruumiline eraldusvõime ja vähem artefakte. DSE-d saab kasutada kõrgekvaliteediliste ja madala kvaliteediga glioomide eristamiseks, millel on tavaliselt kõrgemad K väärtused. trans , ilmselt halvasti diferentseerunud glioomidele iseloomuliku suurema kapillaaride läbilaskvuse tõttu.
DCE-režiimi rolli ravivastuse hindamisel ei ole nii põhjalikult uuritud kui DSC puhul, kuid on teatatud, et see režiim suudab eristada kordumist või kasvaja progresseerumist pseudoprogressioonist, kasutades kontrastaine algfaasis maksimaalset pöördekiirust. . DCE perfusioonikujutisel on potentsiaalsed eelised võrreldes DSC-perfusioonipildiga tänu suuremale vastupanuvõimele artefaktide tuvastamisele, suuremale ruumilisele eraldusvõimele ja 3D-kuvamisvõimele.
MR-spektroskoopia
MRS võimaldab teil hinnata uuritava koe metaboolset profiili. 1H-MR spektroskoopia käigus kõige kergemini äratuntavad ja seega ajukasvajate diagnoosimisel ja vaatlemisel suurimat huvi pakkuvad metaboliidid on N-atsetüülaspartaat (NAA) keemilise nihke väärtusega umbes 2,0 ppm, kreatiin (Cr) keemilise nihke väärtusega. umbes 3,0 ppm ja koliini (Cho) keemilise nihke väärtusega umbes 3,2 ppm. NAA-d peetakse valdavalt neuronaalseks markeriks, Cr on raku metabolismi marker ja Cho on rakumembraani metabolismi marker. Lisaks kasutatakse lipiidikomplekside ja laktaadi piike, mille keemiline nihe on ligikaudu 1,3 ppm, samuti müoinositooli (umbes 3,5 ppm). Lipiide ja laktaati peetakse vastavalt nekroosi ja hüpoksia markeriteks ning arvatakse, et müoinositool peegeldab astrotsüütide terviklikkust ja intratserebraalse osmootse rõhu reguleerimist.
Glioomide MR-spektroskoopilist profiili iseloomustab tavaliselt Cho suurenemine ja NAA vähenemine. Cho ei ole kasvaja marker, vaid peegeldab rakumembraani metabolismi suurenemist, samas kui NAA on neuronaalne marker. MR-spektroskoopia absoluutseid tippväärtusi tavaliselt ei kasutata; selle asemel on erinevate metaboliitide piikide analüüs esitatud piikide omavahelise suhtena, Cho-NAA ja Cho-Cr. MR-spektroskoopiat saab potentsiaalselt kasutada madala ja kõrge astme glioomide diferentsiaaldiagnostikaks, kuna kõrgekvaliteedilisi glioome iseloomustab kõrgem Cho-NAA ja Cho-Cr suhe võrreldes madala kvaliteediga glioomidega. Veelgi enam, müoinositooli ja kreatiini suhte suurenemine (müoinositooli tuvastatakse kõige paremini lühikese kajaajaga 35 ms) on seotud hästi diferentseerunud glioomidega. Cho-NAA ja Cho-Cr suhte suurenemist peritumoraalses tsoonis T2/FLAIR-režiimis kontrastainet akumuleeruva kasvaja ümber saab kasutada ka peritumoraalse infiltratiivse turse eristamiseks halvasti diferentseerunud glioomide korral, mida iseloomustab suurenemine. nendes suhetes signaali muutuse rakulise olemuse ja metastaaside ümber tekkiva peritumoraalse vasogeense turse tulemusena. MR-spektroskoopia on kasulik ka juba diagnoositud ajukasvajatega patsientide dünaamilisel jälgimisel. Mõned uurijad on teatanud, et kõrgenenud Cho-NAA ja Cho-Cr suhe võib viidata pseudoprogressioonile või kiiritusjärgse nekroosi arengule; praktikas on aga MR-spektroskoopia kasutamine nende olekute tuvastamiseks väga keeruline.
Lipiidide ja laktaadi piigid kattuvad standardse MR-spektroskoopia põhjal ja seetõttu võib neid tõlgendada sama metaboliidina; kuigi nad esindavad individuaalselt erinevat ja olulist teavet, ei pruugi nende tipud olla eristatavad. MR-spektroskoopia koos laktaadipiigi tuvastamisega võimaldab kahekordse laktaadi piigi usaldusväärselt eraldada lipiidide piigist. See režiim on eriti huvitav, kuna laktaat on metaboliit, mis peegeldab hüpoksiat ja üleminekut anaeroobsele metabolismile, mida täheldatakse madala ja kõrge astme glioomide puhul, samas kui lipiidid, mis on nekroosi marker, on iseloomulikud madala astmega glioomidele. glioomid. Glioblastoomiga patsientide kõrgenenud laktaadi- ja lipiidide tase on samuti seotud halvema ellujäämisega.
Uus meetod, mida seni on kasutatud ainult teadusuuringutes, on hüperpolariseeritud MRI, milles kasutatakse 13 C. Hüperpolariseeritud ained, mis sisaldavad 13 C iseloomustab tugevalt suurenenud signaal, mis võimaldab jälgida sellise metaboolse substraadi, nagu püruvaat, kaasamist biokeemilistesse reaktsioonidesse selle muutumisel alaniiniks, laktaadiks ja vesinikkarbonaadiks. Loomade ajuuuringutes hüperpolariseeritud märgistatud 13 C-laktaati tuvastati kasvajate sees ja temosolomiidiga ravi tulemusena täheldati laktaadi vähenemist. Samuti on loommudelites näidatud, et hüperpolariseeritud MRI kasutamisel koos 13 C võib määratleda mutatsiooni IDH1 hüperpolariseeritud metaboliite analüüsides 13 C-alfaketoglutaraat.
Funktsionaalne MRI (fMRI) kasutab aju erinevate piirkondade aktiivsuse hindamiseks BOLD-meetodit, mis on tundlik vere hapnikutaseme suhteliste muutuste suhtes. On kaks peamist fMRI meetodit: ülesandepõhine, kui uuring viiakse läbi eriülesannete täitmisel või kokkupuutel eristiimulitega (nn Task-fMRI), samuti puhkeolekus tehtav fMRI või puhkeoleku fMRI. , RS-fMRI. RS-fMRI kasutab spontaanseid madala sagedusega võnkumisi ( <0.1 Гц) BOLD-сигнала для определения зон корреляции и анти-корреляции, которые формируют основу для определения сетей работы мозга, наиболее исследованной из которых является сеть пассивного режима работы мозга. Сосудистые опухоли потенциально могут влиять на BOLD-сигнал, но, несмотря на это, оба метода фМРТ были успешно применены у пациентов с опухолями головного мозга.
fMRI kasutades ülesandeid (ülesanne-fMRI ) saab kasutada kõne ja somatomotoorse funktsiooni eest vastutavate kortikaalsete piirkondade operatsioonieelseks lokaliseerimiseks ning uuringu täpsus on peaaegu sama kui invasiivsemate meetodite puhul (joonis 5). Sellel viisil, Task-fMRI-d kasutati kirurgilise sekkumise planeerimisel, et määrata seos ajukoore funktsionaalsete kõnepiirkondade ja kasvaja vahel. Näidati, et vähem kui 1 cm kaugus kasvajast ülesande-fMRI-l kuvatud ajukoore funktsionaalse piirkonnani peegeldab operatsioonijärgse neuroloogilise defitsiidi astet ja on seega seotud halvema neuroloogilise tulemusega.
RS-fMRI-d on kasutatud ka kõne eest vastutavate funktsionaalsete piirkondade tuvastamiseks ajukasvajatega patsientide operatsioonide planeerimise osana, kuigi selle meetodi kasutamise kohta on vähem andmeid. RS-fMRI-l on Task-fMRI ees teatud eelised, eelkõige seetõttu, et puudub vajadus kindla paradigma järele, kuna see võimaldab uurida patsiente, kes ei suuda vajalikke ülesandeid täita (lapsed, muutunud kognitiivse seisundiga patsiendid). jne). .); lisaks on RS-fMRI võimeline tagasiulatuvalt hankima mitu võrku ühe järjestuse alusel. Kuigi meetodit ei mõisteta hästi, on mõned uuringud näidanud ka võimet lokaliseerida somatosensoorset ajukoort kasvaja suhtes RS-fMRI abil. RS-fMRI võimaldab uurida funktsionaalseid suhteid ajus ja on seega potentsiaalselt võimas vahend tervete ja muutunud ajude uurimiseks. Seda saab tulevikus rakendada mitte ainult kasvaja mõju uurimiseks ajule, vaid ka ravi hindamiseks. Praeguseks on tehtud mitu väikest uuringut, mis on näidanud ajukasvajaga patsientide närvivõrkude vähenenud funktsionaalset seost, kuid igal juhul pakub see meetod tulevaste uuringute jaoks palju võimalusi.
PET/MRI
Vastastikuselt integreeritud PET/MRI süsteem võimaldab teha tipptasemel struktuurset MRI-d samaaegselt füsioloogilise akumulatsioonipõhise PET-uuringuga, esindades seega aktiivse teadusliku arengu valdkonda. Ideaalis peaks radiofarmatseutilist preparaati iseloomustama kõige suurem neoplasmirakkude omastamine ja vähim tervete kehakudede omastamine. Aju ja glioomide suur metaboolne vajadus glükoosi järele ja sellest tulenevalt kasvaja ebapiisav kontrastsuse suurendamine piiravad 18F-fluorodeoksüglükoosi kasutamist PET-is.
PET-i jaoks kasutatavad uued radioaktiivsed märgised annavad lisateavet ajukasvaja füsioloogia kohta. Aminohappemärgised, 11C-metioniin (MET) ja 18F-fluoroetüültürosiin (FET) näitasid glioomide suuremat omastamist võrreldes normaalse ajukoega, aga ka madala kvaliteediga glioomirakkude suuremat omastamist, võrreldes hästi diferentseerunud glioomidega. Lisaks võib selliste märgiste kasutamine aidata prognoosi määrata, kuna halvim prognoos on seotud MET-i suurenemisega hästi diferentseerunud glioomidega patsientidel. Selliseid aminohappe PET-märgiseid saab kasutada ka korduva/progresseeruva kasvaja eristamiseks pseudoprogressioonist või raviefektist, kuna nii MET-i kui ka PET-i suhteline suurenemine viitab kasvajale. Siiski on MET-i kliiniline kasutamine mõnevõrra piiratud lühikese poolväärtusaja (20,3 minutit) ja tsüklotroni vajaduse tõttu juurdepääsutsoonis. 18F-fluoro-L-dopa (FDOPA) on aminohapete sünteesi lisamarker. On näidatud, et FDOPA kinnijäämine vastab kõrge proliferatsiooniga piirkondadele ja seda on näha kõrge ja madala kvaliteediga glioomide korral. FDOPA on kõrgem ka korduvate või progresseeruvate kasvajate korral võrreldes kiiritusnekroosi piirkondadega.
18F-fluoroimidasool PET (FMISO) on mitteinvasiivne meetod, mis võimaldab füsioloogiliselt tuvastada kudede hüpoksiat.
Mitmed uuringud on uurinud FMISO püüdmist kui usaldusväärset vahendit kudede hüpoksia kvantifitseerimiseks ja on välja töötanud FMISO PET metoodika. Esialgne uuring, milles osales 22 glioblastoomiga patsienti, näitas seost kiirituseelse kasvaja mahu ja FMISO PET-ga mõõdetud kasvajakoe hüpoksia astme vahel, samuti kasvaja lühemat progresseerumist ja elulemuse vähenemist. Seetõttu võib kasvaja hüpoksia ulatuse ja selle levimuse mõistmine aidata määrata glioblastoomidega patsientide prognoosi ja sobivat ravi. Hüpoksia kujutise markereid saab kasutada ka kiiritusravi suhtes resistentsete kahjustuste biomarkeritena ja patsiendi prognoosi saamiseks enne angiogeneesivastase ravi alustamist.
Järeldus
Pildistamismeetodid ajukasvajatega patsientide kliinilises ravis arenevad jätkuvalt ning füsioloogiline pildistamine mängib nüüd juhtivat rolli lisaks kõrge eraldusvõimega struktuursele pildistamisele. Kuna meie arusaam ajukasvajate bioloogiast paraneb ja pildistamistehnikad arenevad, avanevad uued võimalused positiivseteks muutusteks nende kasvajatega patsientide ravis. Käimasolevate uuringute eesmärk on leida võimalusi, kuidas ühendada kaasaegsed neuropildistamise meetodid kasvaja geneetika, ravi ja neurofüsioloogia uuringute edusammudega. Paljud käesolevas ülevaates käsitletud olemasolevad ja arenevad meetodid annavad tulevikus täiendava ülevaate kasvaja geneetikast ja nende patsientide prognoosist. Neurokuvandi praegune arengutase võimaldab suurel määral parandada operatsioonieelset diagnoosimist, kirurgilise sekkumise ja kiiritusravi planeerimist ning ravivastuse hindamist. Seega on pildistamismeetodid endiselt võimas vahend ajukasvajatega patsientide ravi kvaliteedi parandamiseks.
Magnetresonantsspektroskoopia
valmistanud õpilane
3 käiku, 34 gr.
Lisovskaja Tatjana
MR-spektroskoopia
Magnetresonantstomograafia meetodit kasutatakse laialdaselt kõigis meditsiinivaldkondades. Tänu kõrgele infosisule ja ohutusele võimaldab MRT võimalikult täpselt diagnoosida erinevaid haigusi ja patoloogiaid ka varases arengujärgus. Vaatamata suurele täpsusele on aga juhtumeid, kus traditsioonilisest magnetresonantstomograafiast ei piisa diagnoosi panemiseks ja haiguse tuvastamiseks. Seetõttu on MRI tegemiseks spetsiaalsed tehnikad, nagu MR-angiograafia, MR-perfusioon ja MR-spektroskoopia.
Mis on MR-spektroskoopia?
Magnetresonantsspektroskoopia (MRS) on magnetresonantstomograafi uuringute läbiviimise tehnika, mis võimaldab määrata biokeemilisi muutusi kudedes erinevate haiguste tekke käigus. Magnetresonantsi spektrid peegeldavad ainevahetusprotsesse. Nende protsesside rikkumised esinevad juba enne haiguse kliinilisi ilminguid, seetõttu võimaldab magnetresonantsspektroskoopia diagnoosida haigusi nende arengu varases staadiumis. Praeguseks on see meetod ainus viis mitteinvasiivseks ainevahetuse uuringuks erinevates anatoomilistes piirkondades. See on uurimismeetod, mis põhineb klassikalise magnetilise tuumaresonantsi põhimõttel, kuid mõningate erinevustega. Kui magnetresonantsinstrumendid kasutavad osakeste omadust elektromagnetlainete neelamiseks ja kiirgamiseks, siis spektroskoopia eesmärk on määrata üksikute kemikaalide olemasolu ja kontsentratsioon.
Magnetresonantsspektroskoopia tüübid
Bioloogiliste vedelike MR-spektroskoopia
Siseorganite MR-spektroskoopia
Magnetresonantsspektroskoopia põhineb tuumamagnetresonantsi meetodil, kuid erinevalt sellest ei loo see anatoomilisi kujutisi, vaid võimaldab eristada pehmete kudede komponentide ja ainevahetusproduktide jaotumist nende molekulaarsete omaduste järgi.
MR-spektroskoopia peamised näidustused on:
Aju mahulised moodustised
Kasvajahaigused
Traumaatilised vigastused
Epilepsia
Neurodegeneratiivsed haigused
Põletikulised protsessid
Esimene installatsioon MR-spektroskoopia jaoks kujundas Austria professor Ewald Moser ja kaastöötajad 1990. aastal. 1996. aastal viidi läbi esimesed uuringud glükoosi ja rasvhapete metabolismi kohta tervetel isikutel, aga ka 1. ja 2. tüüpi diabeediga patsientidel ajus, skeletilihastes ja maksas. Praeguseks on tehtud ka südame ja eesnäärme MR-spektroskoopia kliinilisi uuringuid.
Kuna ainevahetus tervetes kudedes erineb ainevahetusest kahjustatud kudedes, on MR-spektroskoopial oluline roll kasvajahaiguste ja patoloogiliste protsesside diagnoosimisel. Kasvaja või patoloogilise protsessi avastamine varases staadiumis hõlbustab oluliselt kogu edasist raviprotsessi.
Magnetresonantsspektroskoopia meetod võimaldab mõõta eluskudedes. Seda kasutatakse teadusuuringutes ja see annab teavet kudede keemilise koostise kohta. Prootoni magnetresonantsspektroskoopia (1H-MRS) põhineb ainult neuronites sisalduva N-atsetüülaspartaadi või glias ja neuronites sisalduva koliini-kreatiniini ja laktaadi kontsentratsiooni määramisel. Ainete kontsentratsiooni määramine ajus aitab tuvastada spetsiifiliste kudede kadu selliste haiguste puhul nagu Alzheimeri tõbi ja isheemiline-hüpoksiline entsefalopaatia, klassifitseerida ajukasvajaid, määrata epileptogeense fookuse suunda oimusagara epilepsia korral. Magnetresonantsspektroskoopia koos fosfori (31P-MPS) määramisega võib olla kasulik metaboolsete müopaatiate diagnoosimisel.
Viimastel aastatel on meetod onkoloogias laialt levinud, kuna see võimaldab teil määrata patoloogiliste ainete kuhjumist mitmesugustes onkoloogilistes haigustes.
Kui varem oli võimalik uurida ainult suuri elundeid ja olulisi muutusi, siis nüüd on saanud võimalikuks uurida nii väikest elundit nagu eesnääre resolutsiooniga kuni<0,5 см3. В здоровой ткани предстательной железы определяется в больших количествах цитрат, или лимонная кислота. При злокачественных новообразованиях количество цитрата уменьшается. Так как общее число клеток при онкологических заболеваниях увеличивается, то возрастает и количество холина, составной части клеточной оболочки. Концентрацию двух этих веществ как раз и позволяет измерить МР спектроскопия. Для получения трехмерного изображения и точной локализации опухоли весь орган делится на небольшие участки менее 0,5 см3, в каждом из которых определяется концентрация указанных веществ.
MR spektrogramm
Tavaliste "anatoomiliste" MR-piltide asemel on MR-spektrogramm üksikutele metaboliitidele vastavate piikide graafik. Metaboliitide tuvastamise tingimused 1H spektris on: vesinikprootonite olemasolu nende koostises; metaboliidi kontsentratsioon peab ületama teatud miinimumtaseme (≥0,5 mmol/l); metaboliidid peavad resoneerima erinevatel sagedustel (nn keemilise nihke nähtus); veest tuleva signaali tõhus summutamine. Metaboliidi signaali spetsiifiline asend horisontaalteljel on sellele metaboliidile omane konstantne väärtus. Selle määrab selle keemiline nihe ja seda iseloomustab väärtus "miljoniosa" - osad miljoni kohta (ppm). See tähendab, et vesiniku prootonid asuvad metaboliidi koostises kindlas keskkonnas, mis põhjustab muutusi kohalikus magnetväljas ja järelikult ka sageduses, millega need prootonid välises magnetväljas resoneerivad. See on tegelikult keemilise nihke nähtus. Kohaliku magnetvälja muutus on väga väike (teeb miljondikuid).
1H-MRS-i saab rakendada kahes versioonis - ühe voksli ja mitme voksli spektroskoopia.
Single-voksli spektroskoopia (SVS) on kõige laialdasemalt kasutatav. Sel juhul saadakse spekter aju või kasvaja aine kuuplõikest (vokslist), mille suurus on 2x2x2 cm (8 cm3), mis võtab aega 3 kuni 5 minutit. Mõnel juhul on soovitav voksli suurust vähendada, et mõõtmine toimuks täpselt kasvajas ilma ümbritsevaid kudesid hõivamata. Selle soovimatuks tagajärjeks on signaali-müra suhte vähenemine. Ühe voksli spektroskoopia eeliseks on see, et vähemate järeltöötlusetappidega on võimalik saada kvaliteetsemaid spektreid. Peamine puudus on piiratud uurimisala, mistõttu voksli õige asukoht on kriitiline. Uuritavasse piirkonda ei tohi võtta verd ja selle saadusi, õhku, tserebrospinaalvedelikku, rasva, nekroosi, luud, lupjumisi, metalli. Kõik need kandjad põhjustavad lokaalse magnetvälja ebahomogeensust ja mittediagnostiliste spektrite moodustumist. Voksli asend peaks vastama kasvaja kõige elujõulisematele piirkondadele, mis erinevalt nekroosist akumuleerivad tavaliselt kontrastainet (välja arvatud I ja II astme glioomid). Mitme voksli spektroskoopia, mida nimetatakse ka keemilise nihke kujutiseks (CSI) või spektroskoopiliseks kujutiseks, võimaldab paigutada huvipakkuvasse piirkonda mitu vokslit ja seda saab rakendada 2D- ja 3D-vormingus.
Multivokseli spektroskoopia on intrakraniaalsete kasvajate eelistatud uurimismeetod. Selle eeliseks ühe voksli spektroskoopia ees on metaboliitide või nende suhete värvikaartide rakendamine üsna suurele ajupiirkonnale, mis hõlmab mitte ainult kasvajatsooni, vaid ka vastaspoolkera, mis võimaldab otseselt võrrelda. kasvaja ja muutmata ajupiirkonnad. Multivoksli spektroskoopia tehniline teostus on keerulisem, kuna see nõuab magnetvälja homogeensuse säilitamist palju suuremal alal. Tagumises koljuõõnes on selle vähenenud mahu ja luustruktuuride läheduse tõttu sageli lihtsam saada kvaliteetseid spektreid ühe voksli spektroskoopia abil. Tänu shimmingu (magnetvälja homogeensuse tasandamine), pika kogumisaja (8 kuni 19 min) ja mitmeastmelise infotöötlusprotsessi keerukusele oli multivokslispektroskoopia kuni viimase ajani saadaval ainult spetsialiseeritud keskustes.
PEAMISED METABOLIIDID 1H-MR SPEKTROSKOPIAS
N-atsetüülaspartaat (NAA) on neuronaalne marker. Esineb koos neuronite ja aksonite kehadega, näitab nende elujõulisust. Füsioloogilistes tingimustes suureneb NAA järk-järgult vastsündinutel ja väheneb eakatel. Patoloogiliste seisundite korral näitab NAA taseme langus neuronite kadu, mis esineb glioomide, isheemia ja aju degeneratiivsete haiguste korral. NAA piigid asuvad 2,02 ppm, 2,5 ppm ja 2,6 ppm juures.
Kreatiniin (Cr) on ajurakkude aeroobse metabolismi marker. Hallis on kontsentratsioon suurem kui valges. Kõige ühtlasem tipp, mis ei sõltu hapnikuga varustamisest ja perfusioonist ning mida kasutatakse seetõttu suhete arvutamisel "sisestandardina"
metaboliitide kontsentratsioonid. Väheneb kasvajate, infektsioonide, hüpoksia, insuldi korral. Tipud on 3,02 ppm ja 3,94 ppm.
Koliin (Cho) on fosfolipiidide metabolismi komponent, rakumembraanide marker, mis peegeldab rakkude proliferatsiooni. Cho taseme tõus on seotud membraani sünteesi ja rakkude proliferatsiooni suurenemisega (ajukasvajad). Väheneb abstsesside, nekroosiga. Tipp 3,22 ppm.
Laktaat (Lac) on anaeroobse glükolüüsi lõpp-produkt, hüpoksia marker. Tervetel vabatahtlikel on laktaadi kontsentratsioon meetodi tundlikkuse piiri tasemel, see tähendab, et seda tavaliselt spektrites ei tuvastata. Suureneb isheemia, kasvajate korral. Laktaadi topeltpiik on 1,33 ppm juures ja TE 135 ms juures on see inverteeritud (on antifaasis), TE 30 ms juures on see suunatud ülespoole (on faasis).
Lipiidid (huul) on müeliinkestade nekroosi ja hävimise indikaator. Tavaliselt neid tervetel vabatahtlikel ei tuvastata, need suurenevad kasvajate, nekroosi, abstsesside, demüelinisatsiooniga. Tipud on 0,8 ppm ja 1,3 ppm. Lipiidisignaali tuvastatakse kõige paremini madalate TE väärtuste korral (alla 35 ms) ja väheneb kõrgemate väärtuste korral. Kuna lakk ja huul resoneerivad sama sagedusega (1,3 ppm), siis kui mõlemad metaboliidid esinevad uuritavas piirkonnas, võivad nende piigid olla eristamatud. Laci tipu esiletõstmiseks on soovitatav pöörata tähelepanu järgmistele punktidele: Lac on topeltpiikiga; TE juures umbes 135 ms on Lac piik ümber pööratud; kõrgete TE väärtuste (270 ms) kasutamisel summutatakse huult tuleva signaal ja alles jääb ainult Laci signaal.
Müoinositool (ml) on müeliini lagunemissaadus. Suureneb hulgiskleroosiga, väheneb kasvajatega. Tipud on 3,56 ppm ja 4,06 ppm.
Glutamiin ja glutamaat (Glx) on vastavalt astrotsüütide marker ja neurotoksiin. Suurenenud entsefalopaatiaga. Tipud on 2,1 ppm ja 2,55 ppm.
Alaniin – topeltpiik on 1,48 ppm. Sarnaselt laktaadiga on alaniini piik TE 135 ms juures inverteeritud, samas kui TE 30 ms juures on see suunatud ülespoole.
MRI spektrite tõlgendamiseks on vaja kvantifitseerida metaboliidid ja võrrelda saadud väärtusi normaalväärtustega. Kvantitatiivsete karakteristikute jaoks saate mõõta piikide kõrgust (amplituudi) ja nende all olevat pindala (integraal). Integraali kasutatakse sagedamini, kuna üksikute piikide alune pindala on võrdeline iga metaboliidi kontsentratsiooniga, pealegi ei sõltu integraal magnetvälja ebahomogeensusest ja on müra suhtes vähem tundlik. MR-signaali suurust ei väljendata absoluutarvudes, kuna seda mõjutavad paljud kohalikud ja välised tingimused. Seetõttu on MPS-is tavaks arvutada piikide integraalide suhted üksteisega.
MR-spektroskoopia meetod on väga paljutõotav. Kombinatsioonis tavapärase magnetresonantstomograafiaga määratakse õige diagnoos 80–85% juhtudest. Vead tekivad siis, kui kasvajakude ei erine küpsuse poolest oluliselt normaalsest ja koliini hulk selles on lähedane normaalsele koele.
Üks molekulaarse pildistamise meetodeid on aju MR-spektroskoopia. Nüüd on see ainus mitteinvasiivse ainevahetuse uurimise meetod, mille rikkumised ilmnevad juba enne patoloogia kliinilisi ilminguid ja seetõttu on MR-spektroskoopial suur tähtsus haiguste varajases diagnoosimises.
Miks on vaja aju MRI-spektroskoopiat?
Uuring võimaldab hinnata erinevate ainete molekulide liikumiskiirust, samuti eristada halli, valget ainet, verd, rasvkudet, lihaskiude. Ainete magnetresonantsspektrite muutuste põhjal võivad spetsialistid oletada haiguse olemust - põletikuline, nakkuslik jne.
Naatriumi- ja kaaliumiioonide transportimise protsessi registreerimine läbi rakumembraanide võimaldab määrata fagotsütoosi aktiivsust.
Meditsiinipraktikas on seda tüüpi MRI-d üha enam nõutud traumaatilise ajukahjustuse, ajuisheemia, epilepsia, laste valgeaine degeneratiivsete muutuste ja muudel juhtudel. Sageli täiendavad MRI spektroskoopia andmed perfusioonimeetoditega saadud teavet.
Diagnostika on ette nähtud ka massimoodustiste kahtluse korral, kuid märgime, et spektroskoopia andmetega ei saa üheselt määrata kasvaja histoloogilist tüüpi, kuid seda kasutatakse siiski ependioomide, astrotsütoomide jt diferentsiaaldiagnostikas. Seda tehnikat kasutatakse laialdaselt metastaaside ja primaarsete kasvajate eristamiseks ning nende eristamiseks nakkushaigustest demüeliniseerivatest haigustest. MR-spektroskoopiat kasutatakse kasvaja võimaliku retsidiivi määramiseks operatsioonijärgsel perioodil.
Artikkel valmis MRI ja CT salvestusteenus.
Diagnostikale registreerimine enam kui 50 kliinikus kõigis linnaosades.
Teenused on patsientidele täiesti tasuta.
Teenus töötab iga päev 8.00-24.00.Uurige oma õppe minimaalset maksumust helistades:
Magnetresonantsspektroskoopia (MP spektroskoopia) annab mitteinvasiivset teavet aju metabolismi kohta. Prootoni 1H-MR spektroskoopia põhineb "keemilisel nihkel" - erinevaid keemilisi ühendeid moodustavate prootonite resonantssageduse muutumisel. Selle termini võttis kasutusele N. Ramsey 1951. aastal, tähistamaks üksikute spektripiikide sageduste erinevusi. "Keemilise nihke" ühik on ppm. Siin on peamised metaboliidid ja neile vastavad keemilise nihke väärtused, mille piigid määratakse in vivo prootoni MR spektris:
- NAA - N-atsetüülaspartaat (2,0 ppm);
- Cho - koliin (3,2 ppm);
- Cr - kreatiin (3,03 ja 3,94 ppm);
- ml - müoinositool (3,56 ppm);
- Glx - glutamaat ja glutamiin (2,1-2,5 ppm);
- Lak - laktaat (1,32 ppm);
- Huul - lipiidide kompleks (0,8-1,2 ppm).
Praegu kasutatakse prootoni MP spektroskoopias kahte peamist meetodit – ühe voksli ja mitme voksli (Chemical shift imaging) MP-spektroskoopiat – spektrite üheaegne määramine mitmest ajupiirkonnast. Nüüdseks on praktikasse jõudnud ka mitmetuumaline MR-spektroskoopia, mis põhineb fosfori, süsiniku ja mõnede teiste ühendite tuumade MR-signaalil.
Kell ühe voksli 1H-MR spektroskoopia vali analüüsimiseks ainult üks. süžee(voksli) aju. Sellest vokslist salvestatud spektri sageduste koostise analüüsimisel saadakse teatud metaboliitide jaotus keemilise nihke skaalal (ppt). Metaboliitide piikide suhe spektris, spektri üksikute piikide kõrguse vähenemine või suurenemine võimaldab mitteinvasiivselt hinnata kudedes toimuvaid biokeemilisi protsesse.
Kell multivoxel MP spektroskoopia saate korraga mitme voksli MP-spektreid ja saate võrrelda üksikute piirkondade spektreid uuritavas piirkonnas. Multivoxel MP spektroskoopia andmetöötlus võimaldab koostada parameetrilise lõigukaardi, millele on värviga märgitud teatud metaboliidi kontsentratsioon ning visualiseerida metaboliitide jaotust viilus, s.t. saada keemilise nihkega kaalutud kujutis.
MR-spektroskoopia kliiniline rakendus. MP-spektroskoopiat kasutatakse praegu üsna laialdaselt erinevate mahuliste ajumoodustiste hindamiseks. MP-spektroskoopia andmed ei võimalda kindlalt ennustada kasvaja histoloogilist tüüpi, kuid enamik teadlasi nõustub, et kasvajaprotsesse iseloomustab üldiselt madal NAA/Cr suhe, Cho/Cr suhte suurenemine ja mõnel juhul laktaadipiigi ilmumine. Enamikus MRI uuringutes on prootonspektroskoopiat kasutatud astrotsütoomide, ependüümide ja primitiivsete neuroepiteliaalsete kasvajate diferentsiaaldiagnostikas, arvatavasti kasvajakoe tüübi määramise teel.
Kliinilises praktikas on oluline kasutada MP-spektroskoopiat operatsioonijärgsel perioodil kasvaja jätkuva kasvu, kasvaja retsidiivi või kiiritusnekroosi diagnoosimiseks. Rasketel juhtudel muutub 1H-MR spektroskoopia kasulikuks täiendavaks meetodiks diferentsiaaldiagnostikas koos perfusiooniga kaalutud pildistamisega. Kiirgusnekroosi spektris on iseloomulik tunnus nn surnud piigi, laia laktaadi-lipiidi kompleksi olemasolu vahemikus 0,5-1,8 ppm teiste metaboliitide piikide täieliku vähenemise taustal.
MR-spektroskoopia kasutamise järgmine aspekt on äsja tuvastatud primaarsete ja sekundaarsete kahjustuste eristamine, nende eristamine nakkuslike ja demüeliniseerivate protsesside vahel. Ajuabstsesside diagnoosimise kõige paljastavamad tulemused, mis põhinevad difusiooniga kaalutud kujutiste kasutamisel. Abstsessi spektris, peamiste metaboliitide piikide puudumise taustal, ilmnevad lipiid-laktaadi kompleksi piigid ja piigid, mis on spetsiifilised abstsessi sisule, nagu atsetaat ja suktsinaat (anaeroobsed tooted täheldati bakterite glükolüüsi), aminohappeid valiini ja leutsiini (proteolüüsi tulemus).
Kirjanduses on väga laialdaselt uuritud ka MR-spektroskoopia infosisaldust epilepsia, laste ainevahetushäirete ja aju valgeaine degeneratiivsete kahjustuste, traumaatilise ajukahjustuse, ajuisheemia ja teiste haiguste korral.