Контрастная МРТ с эффектом переноса намагниченности в диагностике метастатического поражения головного мозга

Цель исследования: оценить диагностические возможности контрастной магнитно- резонансной томографии (МРТ) с эффектом переноса намагниченности в диагностике  очаговых метастатических изменений головного мозга.

Материал и методы. Проанализированы изображения контрастной МРТ головного мозга 16 пациентов (средний возраст 49 ± 18,5 года). Диагноз направления: очаговое поражение головного мозга. Все МРТ-исследования проводили с использованием МР-томографа Toshiba  Titan Octave с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл. Для контрастирования  использовался контрастный препарат Магневист в концентрации 0,2 мл/кг. После  контрастирования выполняли два Т1-взвешенных исследования: без переноса намагниченности – Т1-SE с параметрами импульса: TR = 540 мс, TE = 12 мс, DFOV = 24 см,  MX = 320 × 224 и с переносом намагниченности – Т1-SE-MTC с параметрами импульса: Δf =  −210 Гц, FA(МТС) = 600°, TR = 700 мс, TE = 10 мс, DFOV = 23,9 см, MX = 320 × 224. Для  каждого выявленного метастатического очага рассчитывался коэффициент контрастности  (contrast to brain ratio–CBR). Сравнительный анализ значений СBR проводили с использованием непараметрического критерия Вилкоксона при уровне значимости p < 0,05. Для оценки чувствительности и специфичности методик в выявлении метастатических очагов (Т1-SE и Т1-SE-MTC) использовался ROC-анализ. Выборка разделена на группы: 1-я  группа – очаги размером ≤5 мм, 2-я группа – очаги от 6 до 10 мм и 3-я группа – очаги >10 мм.

Результаты. Сравнительный анализ CBR с использованием непараметрического критерия  Вилкоксона показал, что значения коэффициентов на Т1-взвешенных изображениях с  переносом намагниченности значимо выше (р < 0,001), чем на Т1-взвешенных  изображениях без переноса намагниченности. Согласно результатам ROC-анализа,  чувствительность в выявлении метастазов (n = 90) в головном мозге на Т1-SE-MTCи Т1-SE составила 91,7 и 81,6%, специфичность – 100 и 97,6% соответственно. Точность  методики Т1-SE-MTC на 10% выше в сравнении с методикой без переноса намагниченности.  Выявлены значимые различия (p < 0,01) между размером очагов, выявленных на  постконтрастных Т1-взвешенных изображениях с переносом намагниченности и на  постконтрастных Т1-взвешенных изображениях без переноса намагниченности, в частности для очагов размером ≤5 мм.

Выводы
1. Сравнительный анализ CBR показал значимое (p < 0,001) увеличение контрастности  между метастати ческим очагом и белым веществом на Т1-SE-MTC в сравнении с Т1-SE.

2. Чувствительность, специфичность и точность программы с переносом намагниченности  (Т1-SE-MTC) в выявлении метастатических очагов в головном мозге значимо выше (p <  0,01) относительно Т1-SE.

3. Программа Т1-SE-MTC позволяет выявлять больше очагов в сравнении с Т1-SE, в  частности очагов размером ≤5мм (96 и 86% соответственно при р < 0,05).

1. Mehta M.P., Tsao M.N., Whelan T.J. The American Society for Therapeutic Radiology and Oncology (ASTRO) evidence-based review of the role of radiosurgery for brain metastases. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2005; 63: 37–46. DOI:10.1016/j.ijrobp.2005.05.023.

2. Fink K., Fink J. Imaging of brain metastases. Surg. Neurol. Int. 2013; 4: 209. DOI: 10.4103/2152-7806.111298.

3. Eichler A.F., Chung E., Kodack D.P., Loeffler J.S., Fukumura D., Jain R.K. The biology of brain metastases – translation to new therapies. Nature reviews. Clin. Oncol. 2011; 8 (6): 344–356. DOI: 10.1038/nrclinonc.2011.58.

4. Ludemann L., Hamm B., Zimmer C. Pharmacokinetic analysis of glioma compartments with dynamic Gd-DTPAenhanced magnetic resonance imaging. Magn. Reson. Imaging. 2000; 18: 1201–1214.

5. Makary M., Chiocca E.A., Erminy N., Antor M., Bergese S.D., Abdel-Rasoul M., Fernandez S., Dzwonczyk R. Clinical and economic outcomes of lowfield intraoperative MRI-guided tumor resection neurosurgery. J. Magn. Reson. Imaging. 2011; 34: 1022–1030. DOI: 10.1002/jmri.22739.

6. Petrirena G.J., Goldman S., Delattre J.Y. Advances in PET imaging of brain tumors: a referring physician's perspective. Curr. Opin. Oncol. 2011; 23: 617–623.

7. Fink J.R., Muzi M., Peck M., Krohn K.A. Multimodality brain tumor imaging: MR imaging, PET, and PET/MR imaging. J. Nucl. Med. 2015; 56 (10): 1554–1561. DOI: 10.1097/CCO.0b013e32834aa752.

8. Desprechins B., Stadnik T., Koerts G., Shabana W., Breucq C., Osteaux M. Use of diffusion- weighted MR imaging in the differential diagnosis between intracerebral necrotic tumors and cerebral abscesses. Am. J. Neuroradiol. 1999; 20: 1252–1257.

9. Schellinger P.D., Meinck H.M., Thron A. Diagnostic accuracy of MRI compared to CCT in patients with brain metastases. J. Neuro-oncol. 1999; 44 (3): 275–281.

10. Bhangoo S.S., Linskey M.E., Kalkanis S.N. Evidencebased guidelines for the management of brain metastases. Neurosurg. Clin. N. Am. 2011; 22 (1): 97–104i. DOI: 10.1016/j.nec.2010.09.001.

11. Zabel A., Milker-Zabel S., Thilmann C., Zuna I., Rhein B., Wannenmacher M., Debus J. Treatment of brain metastasis in patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) by stereotactic linac-based radiosurgery: prognostic factors. Lung Cancer. 2002; 37: 87–94.

12. Lury K.M., Smith J.K., Matheus M.G., Castillo M. Neurosarcoidosis–review of imaging findings. Seminars in roentgenology. Elsevier. 2004; 39 (4): 495–504.

13. Fink K., Fink J. Imaging of brain metastases. Surg. Neurol. Int. 2013; 4: 209–219. DOI: 10.4103/2152-7806.111298.

14. Корниенко В.Н., Пронин И.Н. Диагностическая нейрорадиология. В 4-х томах. Т. 1. М.: Антидор, 2008. 455 с. Kornienko V.N., Pronin I.N. Diagnostic Neuroradiology. In 4 vol. V. 1. M.: Antidor, 2008. 455 p. (In Russian)

15. Akeson P., Larsson E.M, Kristoffersen D.T., Jonsson E., Holtas S. Brain metastases – comparison of gadodiamide injection-enhanced MR imaging at standard and high dose, contrast-enhanced CT and non-contrast-enhanced MR imaging. Actaradiologica. 1995; 36 (3): 300–306.

16. Lignelli A., Khandji A.G. Review of imaging techniques in the diagnosis and management of brain metastases. Neurosurg. Clin. N. Am. 2011; 22 (1): 15–25. DOI: 10.1016/j.nec.2010.09.002.

17. Haba D., Pasco Papon A., Tanguy J.Y., Burtin P., Aube C., Caron-Poitreau C. Use of half- dose gadolinium-enhanced MRI and magnetization transfer saturation in brain tumors. Eur. Radiol. 2001; 11: 117–122.

18. Wolff S.D., Balaban R.S. Magnetization transfer contrast (MTC) and tissue water proton relaxation in vivo. Magn. Reson. Med. 1989; 10 (1): 135–144.

19. Bal riaux D., Colosimo C., Ruscalleda J., Korves M., Schneider G., Bohndorf K., Bongartz G., van Buchem M.A., Reiser M., Sartor K., Bourne M.W., Parizel P.M., Cherryman G.R., Salerio I., La Noce A., Pirovano G., Kirchin M.A., Spinazzi A. Magnetic resonance imaging of metastatic disease to the brain with gado benatedimeglumine. Neuroradiology. 2002; 44 (3): 191–203.

20. Fan B., Li M., Wang X., Xu Y., Li F., Zhang L., Jiang J., Jiang Y. Diagnostic value of gadobutrol versus gadopentetate dimeglumine in enhanced MRI of brain metastases. J. Magn. Reson. Imaging. 2017; 45 (6): 1827–1834. DOI: 10.1002/jmri.25491.

21. Takei H., Rouah E., Ishida Y. Brain metastasis: clinical characteristics, pathological findings and molecular subtyping for therapeutic implications. Brain Tumor Pathol. 2016; 33 (1): 1–12. DOI: 10.1007/s10014-015-0235-3.

22. Kato Y., Higano S., Tamura H., Mugikura S., Umetsu A., Murata T., Takahashi S. Usefulness of contrast-enhanced T1-weighted sampling perfection with applicationoptimized contrasts by using different flip angle evolutions in detection of small brain metastasis at 3T MR imaging: comparison with magnetization-prepared rapid acquisition of gradient echo imaging. Am. J. Neuroradiol. 2009; 30 (5): 923–929. DOI: 10.3174/ajnr.A1506.

23. Zheng L., Sun P., Zheng S., Han Y., Zhang, G. Functional dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging in an animal model of brain metastases: a pilot study. PloS one. 2014; 9 (10): e109308. DOI: 10.1371/journal.pone.0109308.

24. Yuh W.T., Tali E.T., Nguyen H.D., Simonson T.M., Mayr N.A., Fisher D.J. The effect of contrast dose, imaging time, and lesion size in the MRdetection of intracerebral metastasis. Am. J. Neuroradiol. 1995; 16: 373–380.

25. Thompson G., Mills S.J., Coope D.J., O'Connor J.P., Jackson A. Imaging biomarkers of angiogenesis and the microvascular environment in cerebral tumours. Br. J. Radiol. 2011; 84 (2): 127–144. DOI: 10.1259/bjr/66316279.

26. Грязов А. Б., Чувашова О. Ю. Возможности радиохирургического лечения метастазов рака в головном мозге. Український нейрохірургічний журнал. 2012; 3: 37– 42. Gryazov A.B., Chuvashova O.Yu. Possibilities of radiosurgical treatment of metastases of cancer in the brain. Ukrainskiy neirokhirurgicheskiy zhurnal. 2012; 3: 37–42. (In Russian)

27. Aoyama H., Shirato H., Tago M., Nakagawa K., Toyoda T., Hatano K., Kenjyo M., Oya N., Hirota S., Shioura H., Kunieda E., Inomata T., Hayakawa K., Katoh N., Kobashi G. Stereotactic radiosurgery plus whole-brain radiation therapy vs stereotactic radiosurgery alone for treatment of brain metastases: a randomized controlled trial. JAMA. 2006; 295 (21): 2483– 2491.

28. Михина З.П., Ткачев С.И., Трофимова О.П., Иванов С.M., Медведев С.В., Захаров С.Н., Крат В.Б., Коргунов С.В. Эффективность лечения одиночных метастазов в головном мозге в зависимости от групп прогноза (Оценка по RPARTOG). Вопросы онкологии. 2009; 55 (2): 205–209. Mikhina Z.P., Tkachev S.I., Trofimova O.P., Ivanov S.M., Medvedev S.V., Zakharov S.N., Krat V.B., Korgunov S.V. Dependenceofsingle cerebral metastasis treatment on RPA RTOG prognosis. Voprosi onkologii. 2009; 55 (2): 205–209. (In Russian)

29. Kurki T.J., Niemi P.T., Lundbom N. Gadolinium-enhanced magnetization transfer contrast imaging of intracranial tumors. J. Magn. Reson. Imaging. 1992; 2 (4): 401–406.

30. Terae S., Yoshida D., Kudo K., Tha K.K., Fujino M., Miyasaka K. Contrast-enhanced FLAIR imaging in combination with pre- and postcontrast magnetization transfer T1-weighted imaging: Usefulness in the evaluation of brain metastases. J. Magn. Reson. Imaging. 2007; 25 (3): 479–487. DOI: 10.1002/jmri.20847.