Динамическая МРТ при раке простаты

Теоретическое обоснование этой методики основывается на опухолевом ангиогенезе. Хорошо известно, что злокачественные опухоли высвобождают эндотелиальный фактор роста (ЭФР) — ангиогенный фермент, стимулирующий ветвление и рост капиллярной сети с образованием новых патологических сосудов, обладающих повышенной проницаемостью. Также известно, что плотность этой капиллярной сети коррелирует со степенью злокачественности опухоли и ее способностью к метастазированию. Отсюда понятно стремление онкологов найти такой метод оценки неоангиогенеза in vivo, который не требовал бы забора пункционного материала для исследования. Введение контрастного вещества «от руки» на первоначальной стадии изучения возможностей метода в диагностике рака простаты (РП) не привело к ожидаемым результатам. Первые обнадеживающие результаты появились с внедрением в клиническую практику динамических исследований с быстрым введением контрастного вещества. Это стало возможным благодаря высокопольным томографам с мощной системой градиентов, способным значительно сократить время сбора данных.

Динамическая MPT, отслеживающая динамику накопления контрастного вещества, используется для неинвазивной оценки микроциркуляции. В зависимости от протоколов сканирования методика может быть более чувствительной для оценки перфузии ткани (быстрые импульсные последовательности с Т2 взвешиванием) и, непосредственно, объема микроциркуляторного русла, или для оценки степени проницаемости капилляров, или объема экстрацеллюлярного пространства (импульсные последовательности с Т1 взвешиванием). Использование эффекта магнитной восприимчивости с помощью импульсных последовательностей с Т2 взвешиванием для количественной оценки микроциркуляции в опухолях с повышенной проницаемостью гематоинтерстициального барьера, то есть, во всех экстрацеребральных опухолях, не корректно. Поэтому для оценки перфузии простаты используются последовательности с Т1 взвешиванием. Качественная оценка микроциркуляции в простате осуществляется с помощью кривой интенсивность-время, а количественная — с помощью фармакокинетической модели, учитывающей изменение концентрации контрастного вещества во времени.

В отличие от компьютерной томографии, где наблюдается прямо пропорциональная зависимость между концентрацией контрастного вещества в патологическом очаге и его рентгеновской плотностью (в единицах Хаунсфилда), в МРТ зависимость между интенсивностью сигнала в Т1-взешенном изображении и концентрацией гадолиниевого контрастного вещества в патологическом очаге носит нелинейный характер. На изменении интенсивности сигнала в патологическом очаге с течением времени при проведении динамической МРТ построена дифференциальная диагностика рака и доброкачественных образований молочной железы.

Кроме повышенной проницаемости сосудов на усиление очага в Т1- взвешенном изображении влияет скорость диффузии контрастного вещества, состав интерстициального матрикса и время Т1 релаксации ткани.

Импульсная последовательность с Т2 взвешиванием отличается высокой чувствительностью к парамагнитному эффекту в меньшей степени зависящему от времени релаксации ткани. Поэтому, в отличие от Т1, где на прирост интенсивности сигнала после контрастного усиления влияют 2 пула контрастного вещества — контрастное вещество в патологических капиллярах и контрастное вещество в интерстиции, изменение интенсивности сигнала в Т2 будет в большей мере зависеть от концентрации контрастного вещества в капиллярах. Эта отличительная особенность Т2-градиентного эхо легла в основу оценки перфузии (микроциркуляции) некоторых опухолей головного мозга и рака молочной железы.

Увеличение плотности капилляров в ткани неминуемо приведет к повышению объема протекающей через нее крови. В силу того, что объем интерстициального пространства в злокачественной опухоли заметно превышает объем интерстициального пространства в здоровой ткани, разница между концентрацией контрастного вещества в микроциркуляторном русле и интерстицием опухоли также будет высокой. Многими экспериментальными исследованиями уже подтверждено, что такие перфузионные параметры как: среднее время прохождения контрастного вещества, объемный кровоток, поверхностная площадь капилляров и объем интерстициального пространства, значительно выше в опухолевой ткани, чем в здоровой ткани. To же самое можно сказать и о РП.

До сих пор не существует каких-либо стандартных протоколов проведения динамической МРТ простаты, но все исследователи придерживаются общих рекомендаций: сканирование должно охватывать всю простату за несколько секунд. Чаше всего, это быстрая 3D последовательность градиентного эха с Т1 взвешиванием и трансверзальной ориентацией срезов. В качестве контрастного вещества используются любое соединение гадолиния интерстициального типа. Каких-либо рекомендаций относительно количества динамических сканов после введения контрастного вещества мы не нашли. Количество серий исследований у разных исследователей отличается. На основании полученной динамической кривой изменения интенсивности сигнала во времени, рассчитываются основные перфузионные параметры.

Engelbrecht с соавт. впервые обратили внимание на высокую информативность максимального градиента контрастного усиления и скорость вымывания контрастного вещества для выявления рака простаты. Kim с соавт. считают высокую скорость контрастного усиления («wash in rate») наиболее точным перфузионным параметром, позволяющим диагностировать рак в периферической зоне железы с высокой чувствительностью и специфичностью (96% и 97%). Однако, они же отмечают низкую специфичность этого параметра для диагностики рака в переходной зоне, так как высокая скорость контрастного усиления также характерна и для доброкачественной гиперплазии.

Некоторые исследователи считают, что скорость вымывания контрастного вещества может использоваться для определения эффективности лечения рака. Padhani с соавт. обратили внимание на снижение проницаемости сосудов опухоли и изменение скорости вымывания контрастного вещества после андрогенной блокады.

Результаты, рассчитанные с помощью МРТ, подтверждают данные, полученные ранее с помощью ПЭТ и КТ. Средний уровень перфузии (CBF) в аденокарциноме простаты оказался значительно выше, чем в нормальной периферической зоне. То же самое можно сказать и об объеме контрастного вещества, распределенного в интерстиции опухоли и нормальной ткани. Средний объем крови (CBV), распределенный между опухолью и нормальной железистой тканью, оказался одинаково низким.

Таким образом, все методы исследования подтверждают, что перфузия в опухоли (CBF) превышает перфузию нормальной ткани простаты, но при этом объем крови (CBV) остается практически одинаковым. Увеличение интерстициального пула контрастного вещества в опухоли объясняет усиление интенсивности сигнала от раковой опухоли в Т1-взвешенном изображении, что является следствием инвазивного роста рака.

Исследования кровотока и проницаемости сосудов хорошо коррелируют с предположениями морфологов, сделанными в предыдущих исследованиях. Несмотря на то, что опухоль содержит большее количество сосудов, особенно в, так называемых, ангиогенных «горячих» точках, чем нормальная ткань, площадь поверхности капилляров в опухоли снижается. Это можно объяснить тем, что в агрессивной или низкодифференцированной опухоли диаметр сосудов шире, а ветвление их выражено в меньшей степени, чем в здоровой ткани или высокодифференцированной опухоли. Уменьшение площади поверхности сосудов в агрессивной опухоли компенсируется повышением кровотока и проницаемости сосудистой стенки.

Фармакокинетику контрастного вещества в опухоли на примере рака молочной железы впервые описал Фишер в 1990 г на основании изменения интенсивности сигнала в течение трех фаз исследования: ранней (0-2 минута от инъекции), промежуточной (3-4 минута) и поздней (спустя 4 минуты). Им были предложены 4 основных типа динамических кривых:

1а — «непрерывное усиление». Линейное, или близкое к нему возрастание интенсивности сигнала в течение исследования с достижением пика в позднюю фазу.

1б — непрерывное усиление с наклоном. Пик усиления также наступает в позднюю фазу и в дальнейшем не меняется, либо наступает незначительное снижение интенсивности сигнала.

II — «плато». Пик усиления наступает в раннюю фазу исследования и в дальнейшем существенно не меняется.

III — «вымывание». Сигнал достигает максимальной интенсивности в раннюю фазу исследования, а в последующем постепенно снижается.

Известно, что 1а и 1б тип кривой больше характерен для доброкачественных образований, а 2 и 3-ий тип чаще встречается при раке молочной железы. По интенсивности усиления сигнала в раннюю фазу исследования судили о скорости накопления контрастного вещества: быстрое, умеренное и медленное. Kaiser, также на примере молочной железы утверждает, что для злокачественных образований характерно интенсивное (более 100%) усиление сигнала уже в первую минуту исследования.

На сегодняшний день возможности динамической МР-томографии в диагностике рака и других заболеваний, проявляющихся очаговыми изменениями в простате, остаются мало изученными. С учетом различий аппаратов, протоколов визуализации и дизайна проводимых исследований становится понятным имеющийся разброс приводимых результатов.

По мнению большинства исследователей для РП характерно ранее и более интенсивное накопление контрастного вещества по сравнению с нормальной тканью. Однако, различий между накоплением контрастного вещества в опухоли и в узлах железисто-стромальной гиперплазии не наблюдается. Этот же автор считает, что невозможно с помощью динамической МРТ дифференцировать опухоль на фоне воспалительной инфильтрации ткани железы. Назаренко с соавт. (2005) получили статистически достоверные отличия между раком и простатитом по двум динамическим критериям: максимальному усилению (в относительных единицах), и скоростью усиления (в см/с). При раке эти значения были достоверно выше.