Ю.О. Мицик, Ю.Б. Борис, I.Ю. Дутка, I.М. Комнацька, Р.М. Лозинський, I.С. Шатинська-Мицик
Застосування дифузійно-зважених зображень МРТ для діагностики світлоклітинного раку нирки різного ступеня диференціації
Вступ. Нирково-клітинний рак (НКР) - найпоширеніша первинна пухлина нирки, що зустрічається у 3% випадків всіх злоякісних новоутворень і у 90% випадків злоякісних пухлин нирки [1, 2]. Серед різних гістологічних субтипів НКР найбільш розповсюдженим є його світло-клітинна форма (скНКР), яка виявляться у 70-80% патоморфологічних заключень [3]. Ступінь злоякісності скНКР визначається різними гістологічними класифікаціями, найбільш широко вживаною із яких є градація за Fuhrman, яка µрунтується на 4 морфоядерних критеріях (табл. 1). Разом із значним поступом у розумінні механізмів розвитку НКР був запропонований варіант активного виживання у вибраних пацієнтів, ключову роль при такому виборі відіграє ступінь злоякісності пухлини [4, 5]. Сучасні клінічні рекомендації вказують на зростаючу роль пункційних біопсій (ПБ) керованих за допомогою променевих методів дослідження для здійснення коректного відбору до такої категорії хворих [6]. Проте, застосування методики ПБ, все ще активно дискутується, оскільки вона є інвазивною, та вимагає значного часу для виконання [7-10]. Окрім того, кореляція ступеня диференціації НКР за Fuhrman, за даними пункційної біопсії та після аналізу усієї пухлини після її хірургічного видалення, є досить варіабельною, особливо у випадках кортикально розташованих пухлин, що пояснюється їх вираженою гетерогенністю. За даними деяких досліджень відсоток недіагностичних біопсій є вкрай високий і варіюється від 5 до 40% [8]. Оскільки результат ПК залежить від ділянки пухлини, яка була отримана при пункції, вкрай важливим є застосування методу променевої візуалізації, який би дозволив визначати ступінь диференціації пухлини та інші характеристики її окремих частин. Застосування такої методики перед чи під час кожної біопсії дозволило б значно підвищити діагностичну вартість цього інвазивного дослідження чи навіть його замістити.
На сьогоднішній день комп’ютерна томо-графія (КТ) є рутинним променевим дослідженням при НКР, яке дозволяє із високою точністю проводити студіювання новоутворень, ви-значати характер його росту та наявність некротичних ділянок. Дослідниками було отримано обнадійливі результати у диференціації гістологічних субтипів НКР та пухлин із різним ступенем ядерної атипії [11, 12]. Проте, все більшу увагу науковців і клініцистів привертає факт значного ризику КТ-індукованого онкогенезу, навіть при одноразовому проведенні цього дослідження. Ґрунтовний аналіз групи австралійських дослідників на чолі з MathewsJ., до якого ввійшло майже 10,9 мільйона хворих молодого віку із різною патологією (з них 680 000 було проведено КТ) довело, що у пацієнтів, яким хоч один раз була проведена КТ, ризик виникнення онкологічної патології був вищим на 24%, ніж у неопромінених пацієнтів. При цьому злоякісні неопластичні процеси найчастіше уражали шлунково-кишковий тракт, м’які тканини, жіночі репродуктивні органи, сечовивідну систему, мозок, часто викликали меланому, лейкемію, мієлодисплазію та рак щитоподібної залози при середній ефективній дозі за одне сканування - 4,5 мЗв [14].
В останні роки магнітно-резонансна томо-графія (МРТ) все частіше привертає увагу клініцистів як метод вибору для діагностики та стадіювання НКР, оскільки має ряд переваг над КТ: відмінна якість зображення, висока інформативність, відсутність будь-якого променевого навантаження на пацієнта та персонал, можливість отримання тривимірного зображення, оцінка функції нирок за допомогою контрастування тощо. За даними досліджень Bachir T. etal. та Kim J. etal.чутливість МРТ із контрастним підсиленням при диференційній діагностиці НКР була навіть вищою за таку при КТ і становила 100% проти 84%, при тому, що специфічність обох методик була майже однаковою - 89% і 91% відповідно[15, 16].
Застосування дифузійно-зважених зображень (ДЗЗ), що являють собою МРТ модальність, яка використовує сильні біполярні градієнти для посилення чутливості до термічно індукованого броунівського руху молекул водню до-зволяє вимірювати молекулярну дифузію в тканинах in vivo. Вимірюваний коефіцієнт дифузії (ВКД) - це кількісний параметр, який вираховується з ДЗЗ зображень і використовується для оцінки ступеня дифузії у здорових та уражених тканинах. До теперішнього часу ДЗЗ в основному застосовувались для диференційної діагностики пухлин центральної нервової системи, проте, в останні роки були отримані обнадійливі дані щодо застосування цієї методики у діагностиці захворювань інших органів, у тому числі нирок [17, 18]. У даний час майже всі доступні клінічні системи МРТ (1,5 T і 3 Т) мають можливість виконання модальності ДЗЗ на додаток до морфологічної та анатомічної візуалізації. Для обстеження сечостатевої системи більшість ДЗЗ виконуються в осьовій площині при «вільному диханні» або з використанням «дихального тріµеру» на додаток до звичайних послідовностей МРТ, з додатковим часом приблизно 4-10 хв.
Враховуючи вищесказане, оцінка ефективності застосування МРТ із модальністю ДЗЗ для визначення параметрів пухлини та ступеня її диференціації при НКР є вкрай актуальним питанням сучасної урології.
Мета дослідження. Мета дослідження полягала в оцінці інформативності МРТ із використанням модальності ДЗЗ у діагностиці скНКР та визначенні ступеня його диференціації.
Матеріали та методи дослідження. Ретроспективне дослідження проводилося у 62 дорослих хворих із скНКР (32 чоловіки і 30 жінок) із 65 пухлинами нирок віком від 42 до 73 років (середній вік 59,5±1,2 року). Контрольну групу склали 15 здорових волонтерів без ниркової патології за даними клінічних та променевих досліджень (9 чоловіків і 6 жінок) віком від 23 до 46 років (середній вік 22,2±1,8 року). Усім па-цієнтам із НКР та здоровим волонтерам виконувалась МРТ, яка включала ДЗЗ із подальшим обрахуванням ВКД. Дослідження було дозволено етичною комісією та проводилось на базі клінік кафедри урології та кафедри радіології і радіаційної медицини ЛНМУ ім. Данила Галицького та на базі медичного центру «Євроклінік» протягом 2013-2014 років.
У дослідження входили пацієнти лише із світлоклітинним гістологічним підтипом НКР. Із дослідження були виключені пацієнти із нирковою недостатністю, металевими деталями в тілі, кістозними ураженнями нирок, зображення із низькою якістю, ДЗЗ з явними артефактами. Усім хворим із скНКР виконувалось часткове або радикальне видалення нирки із подальшою патоморфологічною верифікацією діагнозу. Згідно з системою градації ядерного поліморфізму при скНКР за Fuhrman хворі були розподілені наступним чином: ступінь I - 12 хворих, ступінь II - 18 хворих, ступінь III - 21 хворий, ступінь IV - 11 хворих. До проведення МРТ та хірургіч-ного лікування протипухлинна терапія у пацієнтів не проводилась.
МРТ виконувалася за допомогою 1,5 T сканера (Signa HDxt, General Electric, США) з використанням восьмиканальної котушки. У всіх випадках використовувався однаковий стандартизований протокол сканування, який включав наступні послідовності:
1. Корональні T2-зважені одномоментні швидкі спінові ехо - coronal T2-weighted single shot fast spin echo (SSFSE), час повтору (RT) = 2625 мс, час ехо (TE) = 90 мс, кут повороту = 90°, поле зору = 40 см 40 см, матри-ця = 200 192 , із затримкою дихання.
2. Осьові 2D швидкі зображення з використанням жирового насичення - axial 2D fast imaging employing steady state acquisition with fat saturation (FIESTAFATSAT), TR = 4,1 мс, TE = 1,8 мс,кут повороту = 90°, поле зору = 40 см 40 см , матриця = 224 320.
3. Осьові ДЗЗ з наступними параметрами: TR = 12000 мс, TE = 90 мс, поле зору = 40 см 40 см; матриця = 200 192; NEX = 3; пропускна здатність = 250 кГц, напрямок дифузії = зріз, товщина зрізу = 6,0 мм, міжсканувальний розрив = 1,0 мм з б-показником = 0, 800 мм2/с, час дослідження = 17 с. ДЗЗ проводилися до введення контрастних речовин, за допомогою одномоментної ехо-планарної послідовності зображень із технікою паралельної візуалізації та насичення жиру протягом однієї затримки дихання.
4. Осьові Т1-зважені швидкі градієнтні повторювані подвійні ехо - axial T1-weighted fast spoiled gradient recalled echo dual echo (FSPGRDE),TR = 130 мс, TE = 2,1 мс і 4,3 мс, кут повороту = 70°, поле зору = 43 см 43 см, матриця = 320 192, із затримкою дихання.
5. Осьові Т2-зважені швидко-відновлювальні спінові ехо - axial T2-weighted fast recovery fast spin echo (FRFSE), TR = 8750 мс, TE = 78 мс і 132 мс, кут повороту = 90°, поле зору = 44 см 44 см, матриця = 384 192.
6. Сагітальні T2-зважені одномоментні швидкі спінові ехо - sagital T2-weighted, TR = 1760 мс, TE = 87,4 мс, кут повороту = 90°, поле зору = 37 см 37 см, матриця = 384 256.
7. Осьові 3D жиронасичувальні Т1-зважені градієнтні ехо - axial 3D fat-saturated T1-weighted spoiled gradient echo, liver acquisition with volume acquisition (LAVA), TR = 4,5 мс, TE = 2,2 мс, кут повороту = 15°, поле зору = 38 см 38 см, матриця = 320 192, під час і після введення гадепентатудімеглумін у дозі 0,1 ммоль/кг маси тіла у вигляді болюсних ін’єкцій протягом 20 с між кожним подихом.
Середня тривалість МРТ обстеження становила 35 хвилин.
ВКД обчислювався з ВКД-карт, що автоматично генерувались на робочій станції на основі ДЗЗ, і використовувався як міра дифузії. ВКД розраховувався з лінійною регресією аналізу функції:
S = S0 ехр( - б ВКД) ,
де S - інтенсивність сигналу після застосування градієнта дифузії і S0 - інтенсивність сигналу на зображенні ДЗЗ визначеного при б = 0 с/мм2.
Для обчислення ВКД пухлини встановлювали область зацікавлення (ОЗ) на ВКД-карті над ділянкою новоутворення ретельно повторюючи його контури, після чого вимірювали. При наявності негомогенного сигналу від пухлини чи зон некрозу ОЗ встановлювали над ділянкою із найменшим значенням ВКД. Додатково проводили вимір ВКД нормальної ниркової паренхіми, копіюючи ОЗ пухлини на симетричну ділянку контралатеральної нирки.
Статистично достовірним результат вважався при значенні р < 0,05. Для статистичної обробки отриманих даних використовувалась програма Microsoft Exel 2010.
Результати та їх обговорення. На зображеннях МРТ пухлини мали в основному неправильну форму із нерівними краями та нечіткими контурами. Всі новоутворення мали діаметр, що перевищував 3 см, з середнім розміром 5,6 ± 2,2 см (діапазон від 3,0 до 13,5 см). У трьох із 62 (4,8%) хворих пухлина була мультифокальною, у решти 59 (95,2%) пацієнтів - монофокальною. У пацієнтів із скНКР у 49 (79%) випадках спостерігався гомогенний сигнал; в інших 13 пацієнтів (21%) відмічався гетерогенний сигнал, що пояснюється наявністю некротичних компонентів пухлини. На МРТ зображеннях скНКР характеризувався гіперінтенсивним до паренхіми нирки сигналом на Т2-зважених зображеннях і гіпоінтенсивним на Т1-зважених зображеннях. На ДЗЗ ділянка пухлини завжди була представлена гіперінтенсивним сигналом, у той час, коли на ВКД-картах відповідна зона була гіпоінтенсивною у порівнянні із неураженою нирковою паренхімою.
У результаті проведеного аналізу було встановлено, що середнє значення ВКД злоякісних новоутворень було значно нижчим, ніж у нормальної ниркової паренхіми і становило 1,82±0,1610- 3 мм2/с проти 2,15±0,1210- 3 мм2/с відповідно (р < 0,05), що пояснюється значно більшою щільністю тканин скНКР і як наслідок обмеження в них дифузії молекул водню.
При оцінці середнього значення ВКД у хворих із скНКР різних ступенів злоякісності за класифікацією Fuhrman було відмічено зниження середнього значення ВКД поруч із зростанням вираженості ядерного поліморфізму. Так, у хворих зі ступенем I середнє значення ВКД становило 1,92±0,1210- 3 мм2/с, у хворих зі ступенем II цей показник був 1,84±0,1410- 3 мм2/с, у пацієнтів зі ступенем III середнє значення ВКД складало 1,79±0,1210- 3 мм2/с та у хворих зі ступенем ядерного поліморфізму IV середнє значення ВКД становило1,72±0,1110- 3 мм2/с. При статистичному порівнянні даних у чоти-рьох групах хворих із різними ступенями диференціації скНКР було отримано достовірну різницю (р < 0,05). Середні значення ВКД нормальної ниркової паренхіми та скНКР різних ступенів злоякісності відображені у табл. 2. Отримані дані свідчать, що пухлини із вищим ступенем злоякісності характеризуються більшим обмеженням дифузії молекул водню у своїх тканинах на ДЗЗ (рис. 1, 2).
Висновки
1. Отримані у ході дослідження дані свідчать про значне обмеження дифузії молекул водню у тканинах скНКР у порівнянні із здоровою нирковою паренхімою, що пояснюється більшою щільністю тканин пухлини.
2. Середнє значення ВКД нормальної ниркової паренхіми було значно вищим, ніж у тканинах скНКР і становило 2,15±0,1210- 3 мм2/с та 1,82±0,1610- 3 мм2/с відповідно (р < 0,05).
3. Ми спостерігали статистично достовірну різницю у середніх значеннях ВКД пухлин скНКР із різним ступенем ядерної атипії за Fuhrman - у пухлин із низьким ступенем диференціації середні показники ВКД були вищими, ніж у високо диференційованих пухлинах.
4. Застосування МРТ модальності ДЗЗ із обчисленням ВКД дозволяє отримати цінну інформацію, яка є необхідною для діагности-ки скНКР та диференціації ступенів його злоякісності, що може бути використано для підвищення ефективності пункційної біопсії та як окремий діагностичний інструмент.
5. Необхідні подальші дослідження для встановлення різниці у значеннях ВКД інших гістологічних підтипів НКР та доброякісних новоутворень нирок.