2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Всем больным (481) на дооперационном этапе была проведена компью­

терная томография (КТ) или магнитная резонансная томография (МРТ), 12 (2,5%) из них выполнялось прямое ангиографическое исследование (АГ).

КТ-нсследопания выполнялись на аппаратах HiSpeed и Sytec фирмы GE по стандартной методике с толщиной среза 5-7 мм и шагом между среза­ми 5 мм, до и после введения контрастного вещества. Контрастный препарат (Omnipague-300 (Nicomed), Ultravist-370 (Shering)) применяли в стандартной дозировке. Дополнительно, до введения контрастного вещества, были прове­дены денсиметрические замеры в некоторых областях (схожих с областями измерения при ДВИ). Это были: 1- область, ограниченная пределами опухо­левого узла, 2 - зона вещества головного мозга, непосредственно прилежащая к опухоли, 3- зона вазогенного отека ткани мозга, 4 - противоположная сто­рона головного мозга.

MPT-исследования проводилось на томографе 1.5 Т (Signa-Horison GE); стандартная программа исследования больного состояла из получения Т1- взвешанных (Т1-ВИ) (TR/TE - 640/ 12-15) и Т2-взвешанных (Т2-ВИ) (TR/TE=4500/90), T2-FLAIR изображений в аксиальной плоскости.

Режим T2-FLAIR позволяет нивелировать сигнал от свободного ликвора, и в тоже время жидкость (прежде всего в отечной мозговой ткани) находя­щаяся в толще ткани имеет повышенный сигнал.

Дня получения ДВ-МРТ использовалась диффузионно-взвешенная эхо­планарная импульсная последовательность (ДВ-ЭПИ). Параметры ДВ-ЭПИ составляли: TR = 5000 мсек., ТЕ = 96, толщина среза = 5 мм, поле зрения (FOV) = 30x24 мм, матрица 128x96, число повторений (NEX)=I, с фактора­ми диффузии Ь=500 и Ь=1000 с/мм².

Диффузионно-взвешенная магнитная резонансная томография (ДВИ-

МРТ) позволяет измерять коэффициент диффузии в определенных структу­рах опухоли и окружающих тканях, выбранных исследователем. Основа ме­тода заключается в измерении диффузии молекул воды в ткани. Измерение коэффициента диффузии в пораженной ткани (ткань опухоли, отечное мозго­вое вещество), также может иметь различные характеристики для определен­ных опухолей. Чем гомогеннеє и стабильнее опухолевая ткань, тем проще ее дифференцировать, однако метастазы, как было показано выше, могут не

просто быть представленными различными формами, но и изменяться в про­цессе своего роста.

Используя ДВИ, мы стремились выявить те области, которые имели бы выраженное качественное различие, и позволили бы нам дифференцировать метастазы от первичных опухолей головного мозга (глиобластом в частности). Известно, что при глиальных опухолях клетки последних растут, диффундируя в здоровую мозговую ткань, в отличие от метастазов, которые обычно растут экспансивно и лишь механически воздействуют на мозговую ткань. Поэтому мы акцентировали наше внимание не на особенностях диффузии стромы опухоли, а на области прилежащей к краю патологического очага (область отека, не накапливающая контрастное вещество).

Рис.10 Зоны интереса ИКД при метастазах в головной мозг. 1-центральная область некротических изменений, 2-зона накопления контрастного вещества, 3-зона вазогенного отека, 4-зона отека, непосредственно прилегающая к опухоли и 5-противоположная (симметричная) сторона головного мозга.

На рис. 10 изображены области исследования коэффициента диффузии с фактором Ь=1000: центральная область некротических изменений; область накопления контрастного вещества; зона отека, непосредственно, прилегающая к опухоли; зона вазогенного отека и противоположная (симметричная) сторона головного мозга.

Результаты ДВ-МРТ в последующем обрабатывались на графической станции Advantage Windows 2.0, 4.0 и 4.1 при помощи программного пакета FUNCTOOL.

Одновоксельная МР-спектроскопия - с использованием программного пакета PROBE/SV, импульсная последовательность PRESS (TR=1500 мсек., ТЕ=35 мсек., V=8cm³). Протонная магнитно-резонансная спектроскопия (ПМРС) позволяет атравматично и неинвазивно провести качественный и количественный анализ химического состава исследуемого образца (ткани). Основные метаболиты здоровой мозговой ткани взрослого человека следующие: N-ацетиласпартат (NAA), кератин, фофокреатин (Сг), холин (Cho), Мио-инозитол (ml), глутамат (Glu), глутамин (Gin), лактат (Lac), липиды (Lip).

Рис 11. ПМРС ткани головного мозга в норме. Пик NAA наиболее выражен. Пики Lip и Lac - практически неразличимы.

N-ацетиласпартат синтезируется в митохондриях, содержится в нейро­нальных клетках, является формой накопления аспартата, это самый высокий пик. Кератин, фофокреатин (Сг) участвует в энергетическом обмене клетки, является поставщиком фосфатных групп для превращения АДФ в АТФ. Хо­лин (Cho) компонент клеючной мембраны отображает общие запасы холина в мозговой ткани. Мио-инозитол (ml) представлен в глиальных клетках, уча­ствует в регуляции осмолярного статуса. Глутамат (Glu). глутамин (Gin) аминокислота предшественник глутамата в астроцитах, который является возбуждающим нейротранемнтером. Лактат (Lac) - продукт анаэробною гликолиза (см. рис. 11).

При выборе зоны исследования необходимо учитывать расположение опухоли относительно костных структур, магистральных сосудов, а также ликворных пространств. Попадание указанных структур в исследуемую об­ласть приводит к локальной неоднородности магнитного поля, что снижает интенсивность сигнала от протонов изучаемого метаболита и приводит к уменьшению соотношения сигнал/шум. Важным критерием, помимо пра­вильного выбора квадрата исследования, является значение частоты шимми- рования, которая не должна превышать 4 Hz.

Всем пациентам в обязательном порядке были проведены МР исследо­вания с контрастным усилением в режиме Т1.

ПЭТ исследования всего тела для поиска первичною опухолевого очага проводились в Центральном Научно Исследовательском Рентгенорадиологи­ческом Институте М3 РФ (Санкт-Петербург), на аппаратах «ЕСАТ ЕХЛСТ- 47» и «ЕСАТ HR-b> фирмы Сименс с радиофармпрепаратом (РФП) ^IRF- 55

фтордезоксиглюкоза (¹⁸Р-ФДГ), а также в Клинической Больнице N1 меди­цинского центра управления делами президента РФ, (г. Москва), на аппара­тах «ЕСАТ ЕХАСТ-47» с таким же радиофармпрепаратом.

Принцип методики ПЭТ с ^/8Р-ФДГ. ПЭТ-центр состоит из циклотрон­но-радиохимического комплекса по наработке радионуклидов и изготовле­нию РФП, отделения позитронной эмиссионной томографии (может вклю­чать экспериментальную лабораторию) и участка с рабочими станциями для обработки информации, получаемой при ПЭТ-обследовании.

Циклотрон ускоряет ионы Н- / D - до энергии 18 МэВ (протоны) / 9 МэВ (дейтроны), после чего ускоренные частицы бомбардируют мишенное вещество. В качестве мишенного вещества используется изотопы химиче­ских элементов, представленные в живых биологических средах в большом количестве: вода, обогащенная изотопом ^!8О; газ азот N²; природная вода НзО; газ ксенон ¹²⁴-Хе, а также твердые вещества: теллур ^,24-Те; таллий ^2ОЗ-Т1, цинк ⁶⁸ Zn; кадмий ^ll2-Cd и др., которые могут замещать стабильные изотопы, имеющиеся в норме в биологических молекулах, и при этом не изменять фи­зиологических характеристик этих молекул.

В некоторых случаях наработку радиофармпрепарата можно получать в одном учреждении, а использовать его в нескольких. Таким образом, значи­тельно снижаются затраты. Однако короткоживущие РФП требуют немед­ленного использования после их получения, следовательно, транспортировка данных препаратов крайне ограничена. ¹⁸Р-ФДГ имеет один из самых про­должительных периодов распада, вероятно поэтом)', именно этот препарат получил самое широкое распространение в ПЭТ исследованиях.

Далее приведены некоторые РФП их радиологические, фармакологиче­ские, физические свойства и участие в метаболизме.

В настоящее время существует много препаратов и их точек примене­ния, от включения в процесс обмена глюкозы, до избирательной связи с оп­ределенными рецепторами - табл. 9. Поэтому, спектр использования ПЭТ еще изучен не полностью.

Таблица 9. Примеры наиболее часто используемых РФП и их свойства.

В наших исследованиях мы остановились на наиболее доступном, в на­стоящее время, радиофармпрепарате (РФП) - ^,8Р-фтордезоксиглюкозе (^,8F- ФДГ). Благодаря своим свойствам (период полураспада) данный препарат может быть использован клиникой (в особенности в онкологи) даже при от­сутствии циклотрона.

Изотопы, испускающие позитроны, обычно обладают такой выражен­ной удельной радиоактивностью, что для получения необходимой информа­ции, как правило, бывает достаточно небольшою количество РФП. Относи­тельно короткий период полураспада изотопов, используемых в ПЭТ, спо­собствует снижению дозы облучения и позволяет проводить повторные ис­следования через короткие промежутки времени. Стандартный ПЭТ-сканер состоит из множества детекторов (датчиков), несущей части (гентри), а также систем обработки и получения сигналов. Детекторы преобразуют излучае­мый сигнал в электрический. Несущая часть поддерживает детекторы и кон­тролирует их правильную ориентацию. Обрабатывающие системы осуществ­ляют сбор, хранение и обработку информации, регистрируемой детекторами, реконструкцию изображений и их воспроизведение на дисплее.

РФП имеют различные свойства в организме, некоторые из них осно­ваны на принципе диффузии, участвуя, как бы в процессах метаболизма, дру­гие, например, (¹⁵О(Нг¹⁵О)) распределяется пропорционально кровотоку (мозговой кровоток), такие вещества называются потокозависимыми (flow- limited). Для оценки мозгового кровотока (МК) используются агенты, сво­бодно проникающие через гематоэнцефалический барьер. Здесь используется метод, при котором МК оценивают по степени накопления и вымывания препарата на капиллярном уровне.

ПЭТ исследования, в различных центрах проводятся с незначительны­ми различиями, ио в общей сущности методика выглядит следующим обра­зом. Исследование проводится после б - часового голодания с водной нагруз­кой. Для получения соответствия при исследовании всего тела и отдельных его частей, включая головной мозг, проводятся промежуточные сканирова­ния в течение 2 минут перед каждым сканированием всего тела, и 20 минут­ные для каждого исследования отдельного органа.

Внутривенно вводится 370 MBq ^,8Р-ФДГ. После 60 минутной паузы производится сканирование, в последующие 6 минут производится исследо­вание отдельных органов: мозга и других тканей в 2-D изображении. Тран­саксиальные изображения реконструируются при помощи Shepp-Logan фильтра (частота 0.35 циклов за пиксел) и обрабатываются, используя карту обработки, полученную при промежуточных сканированиях. Трансаксиаль­ные изображения выравниваются для каждого сагиттального и коронарного изображения.

¹⁸Р-ФДГ, также как и глюкоза, проникают в клетку и фосфорилируется ферментом гексокеназой, но в отличие от образующегося при этом глюкозо­б-фосфата, ФДГ-6-фосфат не подвергается дальнейшему метаболизму, а на­капливается внутри клетки, пропорционально уровню обмена глюкозы.

Далее РФП селективно поглощается в опухоли, распадаясь, испускает позитрон, который в столкновении с электроном (аннигиляция) порождает два фотона с энергией 511 МэВ, летящих в противоположных направлениях. Такие фотоны называют аннигиляционными гамма-квантами. Угол между направлениями испускания у -квантов очень близок к 180° (179°) - рис. 12.

Рис 12. Схема процесса аннигиляции и испускающиеся при этом фотоны.

Рис 13. Случай совпадения, зарегистрированный двумя детекторами отра­женных фотонов.

Именно эти фотоны и регистрируются в томографическом эксперимен­те. Достигая кольца детекторов, они производят одновременно импульсы, ко­торые регистрируются электроникой, а несовпадающие импульсы игнориру­ются-рис. 13.

При обработке полученных данных о зарегистрированных импульсах алгоритм реконструкции позволяет восстановить изотоп-изображение опухо­ли. Другими словами методика основана на идентификации различной сте­пени поглощения глюкозы. Так как метаболизм большинства опухолей «аг­рессивнее» нормальной ткани, то, следовательно, и потребление глюкозы и других метаболитов у них выше. Поэтому на томограммах мы видим очаги повышенного накопления радиофармпрепарата (РФП) [50].

Рис. 14. ПЭТ в норме. Повышенное накопление РФП (^,8Г- ФДГ) в проекции мочевого пузыря, сердца, почек (лоханки), восходящей ободочной кишки и печени.

Выявляя на фоне нормальных областей, зоны повышенного накопле­ния РФП, мы можем заподозрить в данном месте нарушение процессов мета­болизма, которое может быть вызвано: опухолевым процессом, воспалитель­ным очагом, мышечным гипертонусом и т.д. Умея правильно оценивать по­лученную информацию, можно точно определять наличие и распространен­ность опухолевого процесса. Физиологическое повышенное скопление РФП отмечается также в сердце и мозіе (наиболее метаболически активные орга­ны), мочевом пузыре, почках (экскреторное скопление препарата) - рис. 14.

Для более независимой и точной верификации два врача радиолога ви­зуально анализируют полученные изображения. При необходимости исполь­зовались значения (SUV) - стандартный уровень накопления, для определе­ния степени малигнизации очага. Оценка SUV проводится с учетом массы тела. Данные ¹⁸Р-ФДГ ПЭТ оценивают положительно, если значения SUV были >3.0, или когда очаг показывает аномальное накопление ¹⁸Р-ФДГ в

сравнении с окружающей нормальной тканью. Результаты ^|8Р-ФДГ ПЭТ расцениваются как опухоль, если ¹⁸Р-ФДГ показывает повышенное накоп­ление в головном мозге и других частях тела, где такого накопления не должно быть. Накопление РФП только в одном каком-либо участке голов­ного мозга интерпретируются как первичная опухоль.

Итак, были применены практически все современные лучевые диагно­стические методики. Кроме того, несмотря на достаточно большое количест­во публикаций по теме исследования метастазов в головной мозг с помощью КТ, мы целенаправленно провели КТ-исследование у всех больных, так как, полагали, что применение спиральной компьютерной томографии позволит получить дополнительную информацию о природе опухолей.

Анализ рутинных (до и после контрастного усиления) КТ- и МРТ- исследований пациентов, перенесших ранее нейрохирургические вмешатель­ства в институте, позволил нам определить приоритетные направления при использовании дополнительных методик. Изменения сигнала в различных режимах, степень и характер накопления контрастного вещества опухолью, интенсивность и распространенность отека, кровоизлияния в ткань опухоли и ее некротические изменения, все перечисленные признаки повлияли на вы­бор областей и зон исследования при спектроскопическом и ДВИ методах. Так, близость к костным структурам заставляла нас изменять проекцию (с ак­сиальной на фронтальную) при выборе зоны интереса, а при выявлении гем- моррагических изменений, например, при КТ, позволяли нам заранее исклю­чить спектроскопическое исследование из алгоритма, из-за повышенной «шумности» (от крови). Полученные данные при МРТ с контрастным усиле­нием и в режиме FLAIR позволяли нам наиболее точно определять область исследовании при ДВИ, во избежание наложения изучаемых областей одна на другую.

Па основании сравнительного анализа результатов рутинной лучевой диагностики (при помощи рентгенологического исследования легких, костей, ЖКТ, КТ и МРТ различных областей организма, сцинтиграфического иссле- 62

дования), направленной на поиск первичного очага и ПЭТ (^1КР-ФДГ), было принято решение об использовании для этой цели позитронной эмиссионной томографии. Несмотря на относительно высокую стоимость, данный метод у онкологических больных позволяет за короткий интервал времени получить максимальную информацию о распространенности опухолевого поражения.

При использовании ПЭТ с ¹⁸Б-ФДГ на дооперационном этапе удалось сократить количество пациентов с неустановленным первичным источником опухолевого поражения с 51% (в контрольной іруипе анализа) до 9,7% (!). В случаях, вошедших в этот показатель (9,7%) дальнейшая уточняющая диаг­ностика с использованием всего современного арсенала диагностических ме­тодик также не позволила выявить первичную опухоль. Оговоренный показа­тель (9,7%) не противоречит данным специальной литературы, отображаю­щим реальное существование новообразований, клинически проявляющих себя исключительно метастатическим поражением разных органов и систем при отсутствии какого-либо проявления со стороны первичной опухоли.