МРТ у діагностиці пухлин головного мозку

Огляд статті: Villanueva-Meyer JE, Mabray MC, Cha S. Current Clinical Brain Tumor Imaging. Neurosurgery. 2017; 81 (3): 397-415. doi: 10.1093 / neuros / nyx103 

Вступ 

8 листопада 1895 року В.К. Рентген зробив відкриття, за яке в 1901 році отримав Нобелівську премію, ставши першим фізиком, який удостоївся вручення цієї престижної нагороди. Згодом рентгенівське випромінювання повністю увійшло в наше життя в цілому, і в медицину зокрема. Поступово розвиваючись, класична рентгенографія поповнилася комп'ютерною томографією (КТ) і найновішим діагностичним методом – магнітно-резонансною томографією (МРТ). Якщо на ранньому етапі променеві методи діагностики мали досить обмежені можливості в діагностиці пухлин голови (особливо внутрішньочерепних новоутворень), то з появою КТ, МРТ і методик посилення зображення за допомогою контрастування, роль променевих методів діагностики значно зросла. На цьому етапі розвитку медичної науки складно уявити собі проведення нейрохірургічних втручань без попередньої діагностики за допомогою одного або декількох променевих методів. У своїй оглядовій статті американські лікарі з Сан-Франциско, Каліфорнія, представили нам свій погляд на сучасні методики променевої діагностики, що застосовуються для виявлення пухлин мозку й варіанти досліджень, необхідних для оцінки ефективності проведеного лікування. 

МРТ 

Авторами статті представлені наступні стандартні протоколи дослідження головного мозку (ГМ) в нейроонкологічній практиці за допомогою МРТ: 3-D Т1-зважене зображення (ВІ), зображення з пригніченням сигналу від води – axial fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR), дифузно-зважене зображення (ДВІ), Т1 і Т2-зважені аксіальні зображення із застосуванням гадолінієвого контрасту, які виробляються на апараті зі значенням індукції магнітного поля в 1,5 Тл або більше.

МРТ для дослідження структури новоутворення являє собою первинний комплекс діагностичних методик, метою яких є уточнення розташування пухлини, взаємини новоутворення з навколишніми тканинами та його васкулрязіція. Для більш точної діагностики необхідно враховувати клінічні прояви хвороби, тривалість симптоматики, вік пацієнта тощо. Окрім вищезгаданої інформації, МРТ може доповнюватися введенням контрастної речовини, яке полегшує завдання візуалізації кордону уражених м'яких тканин або ж пухлинної інфільтрації. Необхідно відзначити, що гадолінієвий контраст здатний проникати через гематоенцефалічний бар'єр (ГЕБ). Спочатку було висловлено припущення, що це явище пов'язане з пошкодженням гематоенцефалічного бар'єра неопластичним процесом, однак, у подальшому було встановлено, що проникнення можливе й у разі відсутності пухлини. Потрібно пам'ятати, що застосування контрастування є одним з допоміжних методів і його аналіз не завжди однозначний. У якості прикладу авторами статті наводиться дифузна гліома, яка зазвичай накопичує контраст тим інтенсивніше, чим вище її ступінь злоякісності. Однак, зустрічаються й атипові пухлини, що показують у випадку високого ступеня злоякісності накопичення контрасту, властиве менш агресивним варіантам гліом (рис. 1). Під час використання Т2-зваженого зображення або режиму FLAIR можлива поява кільця навколо ділянки пухлини. Така картина обумовлена ​​виникненням набряку, який може мати як вазогенну, так і запальну природу. Водночас автори статті звертають нашу увагу на те, що таке кільце далеко не завжди видно. Навпаки: найчастіше при гліомі інфільтративно-запальне кільце в режимах Т2 і FLAIR не візуалізується. Необхідно звертати увагу й на число патологічних вогнищ. Зазвичай множинні ураження свідчать про метастази або про непухлинну природу змін (інфекційні та демієлінізуючі процеси). Структура патологічних тканин також важлива й може допомогти у визначенні типу пухлини. У цьому розділі авторами представлене докладне перерахування типів новоутворень, критеріїв їх злоякісності відповідно до рекомендацій ВООЗ і їх особливостей, які видно під час проведення МРТ-дослідження. Крім цього, показані різні типи й режими сканування, які зведені для зручності в таблицю. Для їх докладного вивчення рекомендуємо перейти до оригіналу статті за посиланням, яке наведене на початку огляду.

Техніки, що застосовуються перед оперативним втручанням 

Хірургічне втручання на головному мозку є вкрай відповідальною процедурою для нейрохірурга. Щонайкраще до такого типу лікування підходить прислів'я «сім разів відміряй-один раз відріж». У разі надмірного висічення тканин головного мозку можуть статися безповоротні зміни в ньому, що вкрай негативно позначиться на подальшому стані пацієнта. Можливий негативний вплив не тільки на фізичний і психічний стан хворого, але й на його подальшу адаптацію в суспільстві. У таких обставинах критично важливо правильно розуміти не тільки розміри патологічного вогнища, його співвідношення з прилеглими структурами, а й вірно спланувати хірургічний доступ. У сучасній західній медицині, згідно з даними статті, використовуються такі методики променевої діагностики, які допомагають найбільш точно спланувати обсяг хірургічного втручання під час лікування пухлин головного мозку: МРТ з перфузійно-зваженими зображеннями (ПВІ-МРТ), магнітно-резонансна спектроскопія (МРС), дифузійно -тензорна МРТ (ДТМРТ), функціональна МРТ (фМРТ). 

МРТ із перфузійно-зваженими зображеннями 

На сьогодні МРТ із перфузійно-зваженими зображеннями складається з трьох послідовностей: динамічно чутливого контрастування – dynamic susceptibility contrast (DSC), МРТ з динамічним контрастним посиленням – dynamic contrastenhanced (DCE), МРТ-послідовності з міченням артеріальних спінів – arterial spin labeling (ASL). Перша методика ґрунтується на вивченні серії зображень в Т2-режимі, які виходять під час проходження болюса контрастної речовини через тканину головного мозку (ГМ). Чим більша кількість судин є в досліджуваній області ГМ, тим швидше буде досягатися пік концентрації контрасту. Наприклад, злоякісні пухлини, які добре забезпечуються кров'ю, матимуть відповідно більш високі значення піків концентрації, ніж нормальна тканина. Демієлінізуючі ж ураження ГМ дають низький пік концентрації через збіднений кровообіг. 

Друга методика дозволяє оцінити в режимі Т1 асиміляцію гадолінієвого контрасту в міжклітинній речовині. Згідно з даними статті, ця методика на сьогоднішній день не є широко поширеною через складність збору й аналізу отриманих даних. Нарешті, третій метод дозволяє кількісно оцінити кровоток в тканинах головного мозку, не застосовуючи водночас контрастування. Крім цього, послідовність з використанням мічених артеріальних спінів є відносно швидкою й дозволяє оцінити стан усього мозку (рис. 1).

Магнітно-резонансна спектроскопія (МРС) 

Такий метод є наступним рівнем діагностики захворювань головного мозку. Суть його полягає у визначенні кількості в досліджуваних тканинах певних медіаторів, які виявляються за допомогою спеціальних режимів під час проведення дослідження на сучасних МР-томографах. Водночас можна виявляти концентрацію таких речовин: N-ацетилхолін, холін, креатин, міоінозитол тощо. Порівнюючи отримані дані про рівні вищевказаних медіаторів в нормі і на МРС-сканах, можливо відрізнити нормальні тканини від патологічно змінених. Крім абсолютних цифр використовуються й співвідношення значень різних медіаторів. З найбільш важливих можна відзначити співвідношення рівнів холін-N-ацетилхолін і холін-креатин. За допомогою аналізу отриманих взаємин таких індексів можливо оцінити ступінь злоякісності знайденої пухлини (рис. 4). 

Дифузійно-тензорна візуалізація (ДТВ) 

Дифузійно-тензорна візуалізація (Diffusion Tensor Imaging, DTI), або МР-трактографія –  спеціальна методика оцінки стану провідних шляхів головного мозку. Як ми знаємо, в організмі взагалі, а в головному мозку зокрема, постійно відбувається дифузія молекул води. У разі відсутності перешкод вони вільно переміщуються в будь-якому напрямку – так звана вільна дифузія. Якщо ж пересування молекул обмежити в будь-якому напрямку, то вода буде рухатися туди, де є можливість (природа порожнечі не любить). У головному мозку мієлінові мембрани нервових волокон є гідрофобними, тому молекули води рухаються уздовж них. Обчислюючи кількість молекул води й вектор (тензор) їх переміщення в тривимірному просторі, можна точно «побачити», провідні шляхи ГМ. Комп'ютерна програма зафарбовує потрібні тракти в певні кольори й оператор на екрані може чітко бачити їх розташування і залежність від впливу пухлини: деформацію, переривання і т.п. (рис. 5). Стає ясно, що такий метод дуже цінний у точному визначенні впливу пухлини на головний мозок. Крім того, МР-трактографія дозволяє краще спланувати обсяг оперативного втручання й можливі ускладнення, пов'язані з пошкодженням шляхів нервових волокон. Разом з тим, автори статті відзначають, що є одна особливість, яка не дає на сьогодні широко використовувати цю методику. Йдеться про так звану проблему пересічних волокон (crossing fiber problem). Зміст її полягає в тому, що один тензор дає можливість оцінити тільки одне волокно, розташоване у вокселі Однак, за даними статті, близько 90% усіх вокселей білої речовини ГМ мають кілька волокон. Мало того, ці волокна далеко не завжди йдуть в одному напрямку. Вони можуть перетинатися одне з одним під різними кутами, утворювати петлі й більш складні фігури. Отже, провести точну оцінку провідних шляхів не представляється можливим. На сьогодні проблема пересічних волокон знаходиться в стадії вирішення, тому МР-трактографія виступає в якості допоміжного методу під час діагностики пухлин і планування їх оперативного лікування.

Функціональна МРТ (ФМРТ) 

Цей метод заснований на фізіологічних особливостях нервової тканини. Як відомо, основним джерелом енергії для нейронів є глюкоза, яка повинна подаватися до клітин мозку постійно, а під час активації діяльності нейронів, кількість споживаної глюкози різко зростає, що призводить до необхідності посилити кровообіг у тій області, яка потребує додаткової енергії. Крім цього, для окислення молекул глюкози необхідна достатня кількість кисню, що переноситься гемоглобіном. Під час окисного процесу гемоглобін віддає атом кисню, змінюючи у такий спосіб свої магнітні властивості, що і може бути зафіксовано під час проведення функціональної МРТ. У такий спосіб можна «побачити» підвищений кровотік в певній області головного мозку, вимірюючи співвідношення оксі- і дезоксігемоглобіну за допомогою спеціального типу сигналу, що залежить від рівня кисню в крові – blood oxygen level dependent (BOLD). Були створені карти кори головного мозку, які показують її функціональну активність у разі відсутності будь-яких дій з боку об'єкта дослідження (рис. 6). Надалі, порівнюючи карти кори в стані спокою й при певних рухах (так звані «задачні» ФМРТ), можна зрозуміти, які зони ГМ відповідальні за слух, зір, нюх, рух і тощо. Використовуючи цей метод, можна передбачити й зменшити можливі негативні функціональні наслідки, які можуть виникнути після проведення оперативного втручання. Ця методика дослідження не є на сьогодні рутинною, але має величезну перспективу в майбутньому.

МРТ під час оцінки ефективності лікування 

Даний розділ статті досить об'ємний і містить не тільки інформацію з діагностики, але й основні принципи лікування різних видів пухлин. Ми рекомендуємо для більш повного ознайомлення з вищевказаними даними перейти за посиланням, розташованим на початку огляду, до оригіналу статті. Нижче ми надамо, на нашу думку, основні цікаві моменти, що стосуються оцінки відповіді пухлини на лікування, а також ознаки псевдопрогресування й  псевдовідпвіді. Автори відзначають, що правильна оцінка ефективності терапії досить складна й повинна проводитися комплексно з обов'язковим використанням контрастних методик й аналізом архівних сканів. Такий підхід пов'язаний з тим, що спектр можливих змін широкий і може зачіпати тимчасові рамки від декількох тижнів до декількох років після закінчення терапії. Крім цього, сама терапія пухлини може як маскувати її прогресування, так й імітувати погіршення ситуації. Представлені в статті основні ознаки, які повинні викликати занепокоєння щодо погіршення стану, наступніі: 

1. Контрастування ділянок ГМ на відстані від віддаленого первинного вогнища. Водночас звертає на себе увагу той факт, що поряд з віддаленою пухлиною можлива наявність невеликих вогнищ зниженої дифузії, які характеризують відмерлі частини пухлини або ішемічно зміненої тканини ГМ. Така картина не свідчить про прогресування захворювання. 

2. Залучення кори у разі розташування первинної пухлини в серединних структурах. 

3. Поєднання аномального сигналу в режимі T2 / FLAIR зі зниженням дифузії. 

4. Поєднання аномального сигналу в режимі T2 / FLAIR з підвищення перфузії. 

5. Збільшення ступеня накопичення контрасту й збільшення аномального сигналу під час дослідження без контрасту.

Псевдопрогресування 

Ілюзорне погіршення МРТ-картини, пов'язане з набряком речовини головного мозку, який виникає після проведення хіміотерапії й (або) променевої терапії називається псевдопрогресуванням. Основними ознаками є наростання ступеня накопичення контрастної речовини й набряку тканин ГМ. За даними авторів, така ситуація зустрічається в 30% випадків гліом з високим рівнем злоякісності. Для диференціальної діагностики необхідно провести відтерміноване МРТ-дослідження. Відповідно до критеріїв оцінки відповіді в нейроонкологіі – Response Assessment in Neuro-Oncology (RANO) про справжню прогресію йдеться, якщо протягом 12 тижнів після закінчення променевої терапії з'являються нові ділянки патологічного сигналу поза зоною опромінення або ж є гістопатологічне підтвердження росту пухлини. Оскільки невірне трактування псевдопрогресування може призводити до додаткових оперативних втручань або невиправданого застосування променевої терапії, автори статті рекомендують в обов'язково проводити дослідження з контрастуванням як перед лікуванням пухлини, так і після нього. 

Псевдовідповідь 

Псевдовідповідь – помилкове зниження контрастування пухлини під час лікування хіміопрепаратами. Найчастіше зустрічається у випадку рецидиву гліобластоми. Відповідно до критеріїв RANO, під час використання T2 і FLAIR режимів псевдовідповідь вважається зниження ступеня контрастування більш ніж на 50% без зменшення розмірів неконтрастованої частини пухлини. Якщо мова йде про справжні відповіді на терапію, то зниження контрастування новоутворення має відзначатися під час дослідження, проведеного пізніше, ніж через 4 тижні після закінчення лікування. 

Віддалені ускладнення лікування 

Автори виділяють кілька основних ускладнень після променевої та (або) хіміотерапії: демієлінізація, гліоз, ураження судин, лейкоенцефалопатія, розвиток нападів головного болю, які поєднуються з неврологічним дефіцитом, виникнення вторинних пухлин, які асоційовані з променевою терапією і супроводжуються крововиливами. 

Висновки 

Як ми бачимо, метод МРТ зробив великий стрибок з часу свого першого застосування. Постійно з'являються нові методики в дослідженні ГМ, які відкривають усе нові можливості як для первинної діагностики пухлин, так і для оцінки постопераційного стану пацієнтів. Для повного ознайомлення з оглядовою статтею рекомендуємо перейти за посиланням, розташованим на початку нашого огляду. В оригіналі є значна кількість ілюстративного матеріалу, який дозволить отримати набагато більше інформації при ознайомленні з матеріалом.

Рисунок 1. Дифузна астроцитома. Передопераційні МРТ-скани трьох пацієнтів, які містять аксіальні Т1-зважені постконтрастні зображення (A, E, I), аксіальні скани FLAIR (B, F, J), аксіальні ДВІ (C, G, K) й аксіальні зображення із застосуванням ASL-послідовності (D, H, L). 52-річний чоловік зі скаргами на головний біль і діслексичні прояви. На МРТ визначається наявність ділянки зі зниженим сигналом у лівій скроневій області (А), який стає гіперденсним під час використання FLAIR (В), не має зменшення дифузії (С) і посиленого церебрального кровотоку (D) дифузно астроцитома. МРТ 27-річного чоловіка. У правій частині лобової частки ділянку зниження сигналу з незначним посиленням усередині нього (E), гіперденсен під час використання FLAIR (F), патологічна ділянка без ознак зниження дифузії (G) і підвищеним церебральним кровотоком (H) – анапластична астроцитома. МРТ 76-річного чоловіка з клінікою апоплексичного удару. Відзначається на МРТ без контрастного посилення в лівій скроневій області наявність ділянки гетерогенного сигналу (I), який під час застосування FLAIR оточений гіперденсним обідком (J), має осередки зниження дифузії (K) й підвищення церебрального кровотоку (L) – гліобластома. 

Дані статті: Villanueva-Meyer JE, Mabray MC, Cha S. Current Clinical Brain Tumor Imaging. Neurosurgery. 2017; 81 (3): 397-415. doi: 10.1093 / neuros / nyx103

Рисунок 2. Первинна лімфома ЦНС. Жінка 33-х років перед (А-D) і після (E-H) гормональної терапії. На МРТ-сканах перед лікуванням у режимі FLAIR відзначається аномальний сигнал, локалізується в лівих базальних гангліях і поширюється в ліву півкулю головного мозку (А), що також видно під час контрастного посилення (В). При режимах ДВІ і ІКД чітко видно зниження дифузії. Через 14 днів після лікування відзначається значне зменшення патологічної ділянки в режимі FLAIR (Е), контрастного посилення (Е), зменшення зони дифузії (G, H). 

Дані статті: Villanueva-Meyer JE, Mabray MC, Cha S . Current Clinical Brain Tumor Imaging. Neurosurgery. 2017; 81 (3): 397-415. doi: 10.1093 / neuros / nyx103

Рисунок 3. Внутрішньочерепні метастази. МРТ-зображення трьох пацієнтів, зроблені до лікування. A, E, I - аксіальні Т1 без контрасту; B, F, J, - аксіальні з використанням FLAIR-режиму; C, G, K – аксіальні з використанням SWI-режиму; D, H, L – аксіальні Т1 після введення контрасту. МРТ-скани головного мозку жінки 50 років із злоякісною пухлиною грудної залози і метастазами в головний мозок, які видно як гіпоінтенсівние ділянки (А), оточені кільцем набряку (В), з підвищенням сигналу в SWI-режимі (С), з накопиченням контрасту по периферії (D). Така картина характерна для метастазів без крововиливів. МРТ-скани 63-річного чоловіка з раком легені. Видно гіперінтенсівний вогнище (Е), оточений невеликим обідком набряку (F), зі зниженням сигналу в SWI-режимі (G), з накопиченням контрасту по периферії (H). Картина, характерна для метастазів з крововиливами. МРТ 58-річної жінки з меланомою. Відзначається наявність гіперінтенсивного вогнищ в районі моста при Т1 (I), наявність набряку (J), невеликий периферичної реакцією на SWI-сканах (К), відсутність явного накопичення контрасту (L). 

Дані статті: Villanueva- Meyer JE, Mabray MC, Cha S. Current Clinical Brain Tumor Imaging. Neurosurgery. 2017; 81 (3): 397-415. doi: 10.1093 / neuros / nyx103

Рисунок 4. МРС при гліобластомі у 65-річного чоловіка. Передопераційні МРС-скани в режимі FLAIR А – аксіальна проєкція, В – корональна проєкція. С – аксіальна проєкція із застосуванням Т1. D – мультівоксельна МРС з визначенням індексу холін-N-ацетилхолін. Відзначається наявність пухлинних мас у правій тім'яній області, які оточені ділянкою набряку з підвищеним індексом холін-N-ацетилхолін. Білою стрілкою вказано ще одну гіперінтенсивну ділянку з підвищеним індексом холін-N-ацетилхолін. Така картина характерна для мультифокального варіанту пухлини. 

Дані статті: Villanueva-Meyer JE, Mabray MC, Cha S. Current Clinical Brain Tumor Imaging. Neurosurgery. 2017; 81 (3): 397-415. doi: 10.1093 / neuros / nyx103

Рисунок 5. МР-трактографія при рецидиві гліобластоми у 48-річного чоловіка. (A-D) перед операцією, (E-H) через 6 місяців після закінчення хіміотерапії. А, В – режими Т1, постконтрастні зображення. Видно пухлину острівця, яка відокремлена від пучків кортикоспінального тракту (білі трикутники). На FLAIR-сканах чітко видно інфільтративний набряк (С). На сагітальному зрізі з контрастуванням і без відзначається нормальний сигнал від тих, які сходять від пучків кортикоспінального тракту (D). Після хіміотерапії на малюнках (E, F) відзначається наявність рецидиву пухлини, яка пов'язана зі спадними кортікоспінальними шляхами (білі трикутники) і має масивний набряк, що видно під час аналізу FLAIR-сканів (G). Чорними трикутниками позначена зона аномального сигналу кортикоспінального тракту (Н). 

Дані статті: Villanueva-Meyer JE, Mabray MC, Cha S. Current Clinical Brain Tumor Imaging. Neurosurgery. 2017; 81 (3): 397-415. doi: 10.1093 / neuros / nyx103

Рисунок 6. «Задачного» ФМРТ у випадку дифузійної астроцитоми у пацієнта 22-х років. В аксіальній проєкції під час використання режиму FLAIR (А) і постконтрастному обстеженні в режимі Т1 (В) відзначаються патологічні маси в правій тім'яній області, які не накопичують контраст. МР-трактографія показує зміщення волокон білої речовини в медіальну сторону (В). На аксіальному (С) і реконструктивному (D) зображенні ФМРТ видно ділянки сенсомоторної активації кори, розташовані назовні від правої Роландової борозни під час постукування лівим вказівним пальцем. Ділянка активації виникає в передніх відділах кори ГМ з подальшим обгинанням тканини пухлини. Ліва парароландова область кори також активована. 

Дані статті: Villanueva-Meyer JE, Mabray MC, Cha S. Current Clinical Brain Tumor Imaging. Neurosurgery. 2017; 81 (3): 397-415. doi: 10.1093 / neuros / nyx103