Магнитно-резонансная спектроскопия предстательной железы

МР спектроскопия позволяет различать ткани с разными показателями активности обменных процессов, биохимического состава, то есть осуществлять диагностику до клинических проявлений заболевания; отличить злокачественную патологию от доброкачественной, предполагать гистологический тип образований, исключить рецидив на ранней стадии.

МР- спектроскопию головного мозга используют:

• для выявления ряда заболеваний (болезни Альцгеймера, энцефалопатий) на самой ранней стадии;
• для дифференциальной диагностики объёмных образований в головном мозге — опухоли (с определением её гистологического вида), демиелинизирующего, ишемического процессов;
• после операции по удалению опухоли для исключения рецидива её роста или некроза ткани после лучевой терапии;
• для поиска патологического очага при эпилепсии.

МР- спектроскопию предстательной железы применяют для ранней диагностики рака простаты, определения стадии заболевания.

Метаболическая карта распределения зон соотношения метаболитов в головном мозге (для диагностики заболеваний головного мозга)

График интегрального соотношения метаболитов для оценки состояния (для диагностики заболеваний головного мозга)

Метаболическая карта распределения зон соотношения метаболитов цитрата и холина

График интегрального соотношения метаболитов

Предстательная железа (ПЖ) относится к добавочным железам мужской половой системы, ее называют мужской маточкой. Каждый второй мужчина в России после 43-х лет страдает заболеваниями простаты: простатитом, доброкачественной гиперплазией, злокачественными новообразованиями. Самое опасное из них – рак предстательной железы.

Методы диагностики болезни разнообразны: урологический осмотр, УЗИ органов малого таза, анализ крови на онкомаркеры, магнитно-резонансная томография. Самую подробную информацию о строении предстательной железы и находящихся рядом органов получают при МРТ простаты, с помощью этого метода можно выявить опухоли до 5 мм в диаметре, увеличенные лимфатические узлы и метастазы.

Функции предстательной железы

Простата имеет мышечно-железистое строение, дольчатую структуру, расположена вокруг верхней части мочеиспускательного канала, охватывает его эксцентрично. Она тесно прилежит ко дну мочевого пузыря и граничит со стенкой прямой кишки. Принимает участие в контроле над мочеиспусканием у мужчин, ее мышечный слой является третьим непроизвольным сфинктером.

Железы простаты вырабатывают секрет, разбавляющий эякулят. Эта биологическая жидкость содержит необходимые для жизнедеятельности сперматозоидов вещества: витамины, ферменты, иммуноглобулины, цинк, лимонную кислоту.

Работа ПЖ зависит от выработки тестостерона. Мужская железа оказывает влияние на процесс семяизвержения, выполняет защитную функцию – препятствует размножению и распространению болезнетворных микробов в мочеполовых путях. Заболевания этого органа приводят к снижению или полной потере перечисленных функций.

Показания к направлению на обследование

С помощью МРТ предстательной железы диагностируют воспалительные, пролиферативные, онкологические заболевания простаты. Для них характерно наличие жалоб:

• Задержка перед началом мочеиспускания.
• Истончение и уменьшение напора струи мочи.
• Прерывистое, затянувшееся, затрудненное, частое, болезненное мочеиспускание.
• Чувство неполного опорожнения мочевого пузыря.
• Боли и чувство тяжести в надлобковой области, промежности, крестце, головке полового члена.
• Ночные походы в туалет.
• Расстройство эректильной функции.

Такие жалобы испытывают мужчины с простатитом, аденомой, раком ПЖ. Опираясь на результаты магнитно-резонансной томографии, ставят достоверный диагноз на самых ранних стадиях заболевания. Каждое из них имеет свои особенные признаки.

Сканирование позволяет определить состояние предстательной железы: структуру органа, размеры, положение, отличить доброкачественное образование от рака, обнаружить еще не видимые изменения по уровню биохимических процессов в простате.

Подготовка к проведению томографии

Для хорошей диагностики органов малого таза на магнитно-резонансной томографии, необходимо накануне исследования подготовить кишечник — вечером очистить с помощью клизмы или специального геля Нормокол. В течение двух суток перед МРТ рекомендуют исключить из меню продукты, вызывающие образование газов. Если предполагается контрастирование – не принимать пищу перед процедурой в течение восьми часов, провести пробу на аллергию с контрастным веществом.

Сканирование при полном мочевом пузыре улучшает качество изображения, нужно ли его наполнять — выясняют при предварительной записи на томографию. Все зависит от предполагаемого заболевания простаты и рекомендуемой методики обследования. Правильная подготовка к МРТ простаты – залог достоверной диагностики.

Возможные противопоказания и ограничения

Существует категория больных, которым магнитно-резонансная томография предстательной железы противопоказана, ее проведение может нанести вред пациенту или аппаратуре. Решение о допустимости исследования принимается лечащим врачом и специалистом по лучевой диагностике.

Исследование невозможно для обладателей:

• искусственного водителя ритма;
• эндопротезов с ферромагнитными частицами;
• металлических клипс на сосудах головного мозга;
• аппаратов остеосинтеза, восстановления слуха;
• инсулиновых помп и дозаторов лекарств;
• металлических предметов и осколков в теле.

Исследование возможно при превышении пользы над риском при следующих состояниях:

• тяжелая сердечно-сосудистая недостаточность;
• наличие металлических скобок в теле, кроме головного мозга, искусственных тазобедренных суставов, современных моделей кава-фильтров;
• клаустрофобия;
• тяжелое нарушение функции почек (для МРТ с контрастированием).

Проведение исследования не противопоказано людям с наличием шовного материала и мелких скобок, зубных протезов, стентов, искусственных клапанов сердца, не содержащих ферросплавов.

На основании данных о материале металлического объекта и его поведении в электромагнитном поле томографа врачи лучевой диагностики производят оценку риска смещения, нагревания и нарушения его работы, в каждом случае решение принимают индивидуально.

Варианты выполнения диагностики и методика их проведения

Из всех методов лучевой диагностики магнитно-резонансная томография имеет самое большое разрешение при исследовании мягких тканей, неограниченное число плоскостей срезов. Естественный контраст от движущейся крови и жировой клетчатки является ее важным преимуществом. Различают несколько видов МРТ предстательной железы, проводимых в классическом и дополнительных вариантах:

• Классическая методика.
• МР-томография с контрастированием.
• Эндоректальная МРТ.
• МР-спектроскопия.
• МРТ с динамическим контрастным усилением.
• Мультипараметрическая.

МРТ не только дает представление о топографии предстательной железы, метод позволяет визуализировать изменения ее структуры и окружающих тканей до клинических проявлений заболевания.

Для проведения МРТ предстательной железы используют современные системы с напряженностью магнитного поля 2-5 Тл закрытого и открытого типов и модели старшего поколения 0.5-1.5 Тл. Сканирование проводят при полном мочевом пузыре при помощи тазовой катушки.

Стандартом является использование Т1 и Т2 взвешенных последовательностей, основные плоскости ориентации срезов – поперечная и фронтальная, оптимальная толщина 5-10мм. Качество изображений зависит от разности контраста между тканями предстательной железы и окружающей жировой клетчатки. Используется для выявления ранних стадий рака простаты и уточнения распространенности процесса.

На контрастность изображения влияет много факторов – плотность исследуемой ткани, напряженность магнитного поля. При МРТ простаты с контрастом значительно увеличивается интенсивность изображения паренхимы органа, что облегчает точное выявление опухолевых образований и метастазов, на фоне здоровой ткани они окрашены более интенсивно.

В качестве контраста используют парамагнитные вещества – хелаты гадолиния, которые вводят внутривенно, скорость введения и дозу рассчитывают индивидуально. Через десять минут после инъекции проводят сканирование с глубиной срезов 5-10 миллиметров.

При исследовании органов мужского таза качество изображения улучшается при использовании эндоректальных катушек – они играют роль приемников и передатчиков сигналов, располагаются в прямой кишке пациента. Эта методика дает возможность увидеть анатомию простаты по зонам, состояние ее капсулы, структуру уретры и семенных протоков, незаменима в диагностике рака простаты. Проводится на голодный желудок, после предварительной клизмы за 12 часов до сканирования.

Опираясь на данные эндоректальной МРТ простаты, делают вывод о наличии злокачественного процесса, его границах распространения, состоянии нервно-сосудистых узелков в жировой клетчатке, окружающей предстательную железу, о структуре и величине лимфатических узлов.

Благодаря этой информации онкологи выбирают оптимальный протокол лечения. МРТ с эндоректальной катушкой помогает определить стадию рака простаты, но ее невозможно провести у больных с подозрением на рецидив после удаления предстательной железы.

С помощью магнитно-резонансной спектроскопии получают информацию о содержащихся концентрациях метаболитов. Это томография по биохимическим процессам, происходящим в органе. Позволяет выявлять еще не визуализируемые поражения ПЖ малых размеров.

По водороду и фосфору, не используя биопсию, определяют количество метаболитов в тканях. Методика имеет особое значение в диагностике рака простаты на ранних стадиях заболевания. Проводится с помощью эндоректальной катушки на аппаратах с мощностью 3Тл и более, имеющих специальные программы, позволяет проводить прицельную биопсию новообразований.

Мультипараметрическая МРТ простаты является новым методом исследования предстательной железы для оценки раннего поражения злокачественными процессами, особенно находящимися в передних отделах. Исследование проводят на аппаратах с мощностью 1.5-3Тл в трех проекциях с толщиной срезов 2-5мм, используют катушку для тела, контрастирование Гадобутролом (Гадовистом). Длительность сканирования 35-45 минут.

Предварительная подготовка, как при классической методике плюс в день исследования легкий углеводный завтрак, минимум жидкости. За 15-20 минут до процедуры рекомендуют выпить 10 мг Бускопана (если нет запоров) или 40 мг Но-шпы (если пациент страдает запорами).

Мп-МРТ простаты объединяет несколько методик в одну, состоит из получения:

• Т2-ВИ, Т1-ВИ.
• Диффузионно-взвешенных изображений – выявляют изменения кровотока в патологических зонах на микроциркуляторном уровне.
• Серии динамических Т1-ВИ с контрастированием – магнитно-резонансная томография с динамическим контрастным усилением, которая использует свойство опухолей быстрее накапливать и отдавать контраст по сравнению со здоровыми клетками.

С помощью Мп-МРТ диагностируют интрапростатический рост рака, его точное местоположение, структуру, размеры. Преимущество мультипараметрического обследования заключается в получении самой полной и точной информации о состоянии простаты с использованием только поверхностной катушки, не причиняя болезненных ощущений пациенту.

Методику применяют для обследования, как первичных онкологических пациентов, так и прошедших различные протоколы лечения, в 80% случаев она позволяет определить стадию процесса. Чувствительность мультипараметрического обследования-72%, специфичность выше биопсии-91%, при сатурационной биопсии – 40%.

Расшифровка результатов

Разнообразие методик МРТ для исследования простаты позволяют использовать их для диагностики воспалительных урологических заболеваний и уроонкологии:

• Острый и хронический простатит.
• Аденома.
• Злокачественные новообразования.
• Абсцессы в процессе лечения.
• Определение стадии рака предстательной железы.
• Выявление пораженных тазовых лимфатических узлов, метастазов.

Эндоректальную МРТ и динамическое контрастное усиление чаще используют для исследований в урологии (МРТ почек). Эти методы диагностики используют и в уроонкологии, дополняя МР-спектроскопией, мультипараметрической МРТ.

МРТ предстательной железы не связана с лучевой нагрузкой, применяется повторно без ограничений, позволяет получить несколько проекций четкого изображения, дает возможность отличить доброкачественный процесс от рака, определяет стадию заболеваний и зону распространения метастазов, относится к самым информативным методам исследования мягких тканей и паренхиматозных органов.

Прошлое магнитно-резонансной спектроскопии уходит корнями к истории открытия явления ядерно-магнитного резонанса, когда было обнаружено, что резонансная частота протонов меняется на некоторую величину в зависимости от их химического окружения и остается постоянной у конкретных химических соединений при данной напряженности магнитного поля. Эту величину договорились называть химическим сдвигом. На химическом сдвиге резонансной частоты было построено изучение биохимических моделей различных патологических процессов сначала in vitro, а затем и in vivo. Целью исследования является получение метаболического профиля или спектра, в котором каждое химическое соединение представлено пиком.

При исследовании простаты в основном используют протонную и фосфорную спектроскопии. То есть исследуется химический сдвиг ядер водорода (протоны) и ядер фосфора в зависимости от тех химических соединений, в которых они находятся. Необходимым условием для возможности проведения МР-спектроскопии in vivo является высокая напряженность магнитного поля. Для водородной спектроскопии минимальная возможная напряженность магнитного поля — 1 Тл, для фосфорной — 1,5 Тл. При такой напряженности магнитного поля количество химических соединений, способных дать отличный друг от друга пик в спектре, достаточно ограничен.

Основными метаболитами простаты, выявляемыми при протонной МР-спектроскопии, являются пики цитрата, креатина и холина. Основными метаболитами, выявляемыми при использовании МР-магнитно-резонансной спектроскопии, являются: фосфокреатин, фосфомоноэфир, аденозинтрифосфат.

В настоящее время в клинических исследованиях используется несколько модификаций метода МР-спектроскопии: одновоксельная спектроскопия, многовоксельная 2D спектроскопия, и объемная или 3D-спектроскопия.

Одновоксельная спектроскопия представляет собой метаболический профиль или спектр химических соединений в одном произвольно выбранном вокселе ткани. Получение этого спектра обычно не требует много времени.

Многовоксельная спектроскопия подразумевает получение нескольких спектров в профиле анатомического среза органа, полученного тем же самым методом (МР-томографией). На этом методе основано построение биохимических карт, отражающих концентрацию интересующего метаболита в каждом вокселе данного конкретного среза органа. Эта более трудоемкая методика занимает больше времени, не говоря уже о сложности программного обеспечения.

И третий, самый современный вид методики — многовоксельная трехмерная спектроскопия подразумевает получения метаболических спектров от всего органа в целом. Принимая во внимание небольшие размеры простаты по сравнению с мозгом можно рассчитывать на практическое использование этой методики, но даже с самым современным программным обеспечением время исследования составляет около 1 часа.

Основным метаболитом нормальной простаты является цитрат, входящий в состав секрета железы. Максимальное количество цитрата содержится в ее периферической зоне — 30,9 ± 8,5 мкмоль/г. Общее содержание цитрата в нормальной простате составляет 4—6 мкмоль/г. В опухолевой клетке содержание цитрата падает, что объясняется искажением метаболизма в опухолевой клетке, а именно, синтез цитрата сменяется его окислением.

По данным разных авторов концентрация цитрата при раке простаты колеблется от 1-2 мкмоль/г до 3,74 мкмоль/г, тогда как в нормальной простате общее содержание цитрата составляет 4-6 мкмоль/г.

Содержание креатина и креатинфосфата, которые в здоровой клетке используются в энергообмене, при злокачественных процессах уменьшается. Это связано со снижением общего уровня АТФ в опухолевой клетке, так как эффективность анаэробного гликолиза — основного процесса синтеза энергии в опухолевой клетке — ниже, чем окисления цитрата в цикле Кребса.

Также, в опухолевой клетке резко нарастает содержание веществ, участвующих в синтезе липидов, которые идут на построение мембран. К веществам, участвующим в синтезе липидов, относятся холин, инозит, фосфолипиды. В опухолевых клетках увеличен синтез белков, необходимых для построения цитоплазмы, поэтому наблюдается увеличение содержания многих аминокислот, в том числе аланина и глутамата (Hahn Р., 1997).

Считается, что отсутствие или резкое снижение содержания цитрата в ткани простаты патогномонично для аденокарциномы, хотя для диагностики РП гораздо чаще пользуются отношением холин + креатин / цитрат или цитрат / холин + креатин. При раке простаты выявляются более высокие значения отношения холи + креатин / цитрат, чем в нормальной периферической зоне. Превышение этого соотношения более 0,75 или двукратное уменьшение пика цитрата по сравнению с нормой характеризуется высокой предсказательной ценностью (75%) и высокой специфичностью (84%) в отношении рака предстательной железы (РП). Показатели чувствительности и предсказательной ценности отрицательного результата составляют, соответственно, 71% и 81%.

Значения отношения цитрат / холин + креатин в опухолевой ткани (0,67 ± 0,17) соответственно ниже, чем в здоровой периферической зоне (1,46 ± 0,28). При использовании поверхностной катушки были получены достоверные различия в значении цитрат / холин + креатин между раком (0,446 ± 0,063) и здоровой центральной зоной, хотя между раком и доброкачественной стромальной гиперплазией железы достоверных отличий получено не было.

Совмещение многовоксельной спектроскопии со стандартными Т2-взвешенными изображениями способно не только улучшить выявляемость РП, но и получить пространственную информацию о локализации рака.

Благодаря комбинации эндоректальной МРТ и МР-спектроскопии можно повысить чувствительность и специфичность в определении рака до 95 и 91% соответственно. Но применение МР- спектроскопии не повлияло на чувствительность и специфичность МРТ в определении экстракапсулярной экстензии опухоли.

При сравнении информативности МРТ, МР-спектроскопии и секстантной биопсии в выявлении рака простаты было обнаружено, что первые два метода имели более высокую чувствительность и специфичность при локализации опухоли в верхушке простаты по сравнению с секстантной биопсией. Говоря о многовоксельной спектроскопии, особое внимание следует уделять анализу спектров от медиальных отделов периферической зоны железы. Для вокселов, включающих семявыбрасывающие протоки, характерно такое же высокое содержание холина, как и для рака, вследствие высокой концентрации глицерофосфохолина в семенной жидкости.

Причинами низкоинтенсивных сигналов, помимо рака, могут быть постбиопсийные гематомы, простатит, доброкачественная гиперплазия, дисплазия. Поэтому некоторые исследователи предлагают использовать отношение холин + креатин / цитрат для дифференциальной диагностики низкоинтенсивных сигналов. Они показали, что в результате добавления к МРТ трехмерной протонной спектроскопии можно добиться значительного увеличения точности (с 52 до 75%) и специфичности (с 26 до 66%) в выявлении опухоли в зоне постбиопсийных кровоизлияний.

С помощью МРС можно не только выявить рак и определить его локализацию, но и предсказать степень дифференцировки опухоли по Глисону. При резком увеличении на спектре пика холина выявляют 7-8 степень, а при умеренном увеличении — 4-5 степень дифференцировки.

Предпринимались попытки использования МР-спектроскопии не только для первичной диагностики опухоли, но также и для диагностики рецидива после простатэктомии, гормональной или лучевой терапии. На степень регресса опухолевого процесса также указывает отношение пиков холина и креатина к цитрату.

Аннотация научной статьи по клинической медицине, автор научной работы — Москаленко Елена Анатольевна, Петров С. Б., Толкач Ю. В., Мищенко А. В.

Благодаря оценке патологического метаболизма магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) является высокоэффективным методом диагностики рака предстательной железы (РПЖ). По результатам нашего исследования наиболее чувствительными и специфически показателями служат содержание цитрата (Ci) и соотношение содержания холина (Cho) и креатина (Cr) к содержанию цитрата (Cho + Cr/Ci). Эти показатели могут быть эффективно использованы по отдельности (для диагностики опухолевого поражения и определения степени дифференцировки опухоли), а также в составе разработанной нами дискриминантной модели. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности применения МРС в комплексной диагностике РПЖ.

Похожие темы научных работ по клинической медицине , автор научной работы — Москаленко Елена Анатольевна, Петров С. Б., Толкач Ю. В., Мищенко А. В.

Современный подход к диагностике рака предстательной железы с использованием магнитно-резонансной спектроскопии

Е.А. Москаленко1, С.Б. Петров1, Ю.В. Толкач1, А.В. Мищенко2

1Клтика урологии, 2Клиника рентгенологии и радиологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Контакты: Елена Анатольевна Москаленко m.lenal976@mail.ru

Благодаря оценке патологического метаболизма магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) является высокоэффективным методом диагностики рака предстательной железы (РПЖ). По результатам нашего исследования наиболее чувствительными и специфически показателями служат содержание цитрата (С) и соотношение содержания холина (СНо) и креатина (Сг) к содержанию цитрата (СНо + Сг/Сг). Эти показатели могут быть эффективно использованы по отдельности (для диагностики опухолевого поражения и определения степени дифференцировки опухоли), а также в составе разработанной нами дискриминантной модели.

Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности применения МРС в комплексной диагностике РПЖ.

Ключевые слова: рак предстательной железы, магнитно-резонансная спектроскопия, цитрат, холин, креатин

Current approaches to diagnosing prostate cancer, by applying magnetic resonance spectroscopy (a clinical study)

E.A. Moskalenko1, S.B. Petrov1, Yu.V. Tolkach1, A.V. Mishchenko2

1 Urology Clinic and 2Radiology Clinic of the S.M. Kirov Military Medical Academy, Saint Petersburg

By evaluating abnormal metabolism, magnetic resonance spectroscopy (MRS) is a highly effective tool for diagnosing prostate cancer (PC). Our study has indicated that the level of citrate (Ci) and the ratio of the content of choline (Cho) and creatine (Cr) to that of citrate ((Cho + Cr)/Ci) are the most sensitive and specific indicators. These may be effectively used separately (to diagnose tumor involvement and to determine the degree of tumor differentiation) and as a part of the authors’ discriminant model.

The findings suggest that it is expedient to use MRS in the comprehensive diagnosis of PC.

Key words: prostate cancer, magnetic resonance spectroscopy, citrate, choline, creatine

Рак предстательной железы (РПЖ) является одним из наиболее часто встречающихся злокачественных новообразований и занимает ведущее место по величине прироста и 2-е — среди причин смерти у мужчин [1]. В последние годы отмечен исключительно быстрый рост заболеваемости РПЖ, достигающий около 3 % в год, что на фоне старения населения и улучшения диагностики позволяет прогнозировать удвоение числа регистрируемых случаев к 2030 г. [2].

К настоящему времени нет идеального диагностического теста на РПЖ. Современные скрининговые программы основаны на сочетании 3 методов: анализа крови на простатспецифический антиген (ПСА), пальпации предстательной железы через прямую кишку (пальцевое ректальное исследование — ПРИ) и ультразвукового исследования (УЗИ) ректальным датчиком

[3]. При подозрении на новообразование выполняют биопсию предстательной железы. Биопсия является достаточно дорогостоящей и инвазивной манипуляцией, что ограничивает возможность ее частого (повторного) выполнения. Информативность биопсии зависит от множества изменчивых факторов: технической точности проведения, алгоритма забора биоптатов, а также от особенностей гистологического исследования. В связи с этим и сегодня продолжаются поиски новых технологий ранней диагностики и стадирования РПЖ.

Одна из наиболее перспективных методик диагностики РПЖ — магнитно-резонансная спектроскопия (МРС), использование которой в этих целях впервые было предложено в 2000 г. R.G. Males et al. [4]. МРС может использоваться как в дооперационной диагностике РПЖ [5—13], так и для оценки эффективности консервативного лечения [14—18].

Методика проведения МРС по химическим сдвигам (CSI — Chemical Shift Imaging) позволяет получать изображения, отражающие концентрацию метаболитов в тканях при выполнении магнитно-резонансных (МР) томограмм.

Основной принцип МР-томографии (МРТ) и МРС основан на свойстве атомных ядер внутри молекулы резонировать на разных частотах в присутствии внешнего магнитного поля [19—21]. MP-сигнал является высокочастотным колебанием, которое с помощью преобразования Фурье можно разложить на частотные составляющие, т. е. представить в виде МР-спектра, имеющего один или несколько пиков. Число и размер этих пиков зависят от того, сколько химических соединений и в какой концентрации содержится в образце [22—25].

Метаболический спектр ткани предстательной железы характеризуется несколькими специфическими пиками, соответствующими основным тканевым метаболитам, среди которых можно выделить цитрат, холин, креатин и др. [6, 24, 26].

Цитрат (Ci) определяет активность клеточного дыхания, участвует в цикле трикарбоновых кислот. Здоровая ткань предстательной железы характеризуется высоким уровнем цитрата. Снижение внутриклеточного содержания цитрата происходит при повышении активности внутриклеточных реакций окисления [27, 28].

Холин (Cho) входит в состав фосфолипидов клеточных мембран. Уровень его характеризует метаболизм фосфолипидов, участвующих в трансмембранном транспорте, синтезе мембран клеток и их разрушении. В связи с этим на MP-спектрограмме пик холина отражает концентрацию нескольких метаболитов: свободного холина, фосфохолина, глидерофосфохолина, фосфоэтанолами-на. Повышение уровня холина может служить индикатором активно растущей опухоли [29].

Креатин (Cr) — азотистое белковое соединение, ассоциированное с энергетическим обменом в мышечной ткани [30].

Полиамины — комплекс метаболитов с аминовыми группами (спермин, спермитин, другие полиамины). Данные соединения также являются диагностически значимыми веществами, характеризующими метаболические отклонения в ткани предстательной железы [31]. Их спектральный пик расположен между зонами цитрата и холина. Считается, что при усиленной клеточной пролиферации концентрация полиаминов снижается, достигая минимума при наличии РПЖ [30—33].

При осуществлении МРС в пораженных опухолью участках ткани определяется снижение пика цитрата [34]. Это, по всей вероятности, связано с общей активацией внутриклеточных окислительных процессов, что характерно для злокачественных опухолей, а также с относительным сокращением клеток железистых протоков в опухолевой ткани (которые активно синтезируют цитрат) [35].

Также для клеток аденокарциномы предстательной железы характерно повышение пика холина на МР-спектрограммах, что закономерно объясняется активизацией процессов, связанных с клеточной пролиферацией [9, 18, 36, 37].

Цель исследования — изучение возможностей применения МРС в ранней диагностике РПЖ у пациентов, имеющих показания для выполнения первичной биопсии.

Материалы и методы

В период с марта 2008 по декабрь 2009 г. были обследованы 54 пациента с уровнем ПСА > 4 нг/мл и/или наличием типичных для злокачественной опухоли изменений, выявляемых при выполнении ПРИ или трансректального УЗИ (ТРУЗИ). Средний возраст больных составил 66,9 (42—82) года, средний уровень ПСА — 11,1 (1,9—46) нг/мл.

Всем пациентам первоначально была выполнена МРТ предстательной железы с эндоректальной катушкой с использованием методики МРС, а затем трансректальная мультифокальная биопсия. Количество столбиков тканей, полученных при биопсии, определялось в соответствии с Венской номограммой [38].

МРТ с эндоректальной катушкой выполняли на аппарате Magnetom Sonata (Siemens) с индукцией магнитного поля 1,5 Тл. Процедура МР-исследования предстательной железы не требовала специальной подготовки. Противопоказаниями для проведения МРС являлись:

— наличие имплантатов, таких как сердечный водитель ритма или слуховой аппарат, а также наличие вну-трисердечных сосудистых клипс и внутриглазных металлических инородных тел;

— послеоперационные состояния, воспалительные и прочие заболевания аноректальной области, при которых введение эндоректальной катушки могло вызвать повреждение прямой кишки или обострение воспалительного процесса.

В рамках МР-исследования использовали методику выполнения МРС для характеристики метаболической активности тканей предстательной железы с определением уровней холина, креатина и цитрата, а также соотношения уровня холина к креатину и суммы уровней холина и креатина к уровню цитрата. Для точности интерпретации данных МРС при проведении пункцион-ной биопсии ткань предстательной железы разделяли в соответствии с планом проведения биопсии.

Для получения МРС-информации применяли трехмерную последовательность создания изображений химического смещения (3D-CSI). При этом использовали следующие значения параметров: время Эхо (TE) 120 мс, угол Эрнста от 45 до 90 °, размер вокселя 6,7 х 6,7 х 6,7 мм. Время повторения (TR) составляло около 1300 мс.

Многовоксельная методика проведения МРС позволяла расположить в ткани предстательной железы не-

Рис. 1. МР-спектр ткани предстательной железы высокого (а) и низкого качества (б)

Рис. 2. Интерфейс Spectroscopy Application® на базе оболочки Syngo 2004B®

сколько сотен вокселей одновременно (> 512), что делало возможным изучение биохимического состава всех тканей железы.

В ходе отработки методики было выделено несколько критериев правильной установки объема интереса при МРС:

1) размер объема интереса при МРС определяется объемом железы, визуализированной на Т2-взвешенных изображениях (ВИ) в З плоскостях;

2) исключение из объема интереса жировой ткани и жидкости посредством наклона и смещения самого блока МРС;

3) грани блока МРС должны быть параллельны соответствующим плоскостям срезов Т2-ВИ;

4) применение > 8 сатураторов для уменьшения влияния жира и жидкости на качество МРС.

Обработку данных (рис. 2) проводили с помощью программного обеспечения (Spectroscopy Application® на базе оболочки Syngo 2004B®), установленного производителем (Siemens, Германия). Полученная информация была представлена в виде

Рис. 3. МР-спектр ткани предстательной железы с идентификацией принадлежности каждого пика к свойственному ему метаболиту по величине химического сдвига для холина (Cho), креатина (Cr) и цитрата (Ci)

МР-спектра, для математической обработки которого с помощью программного обеспечения в автоматическом режиме строилась кривая теоретического спектра. При этом за исходную частоту для построения МР-спектрограмм принимали 2,9 ppm — среднее значение между пиками цитрата и холина (рис. 3). Величины химического сдвига основных пиков метаболитов были следующими: Cho — 3,2, Cr — 3, Ci — 2,6 ppm [39].

При обработке сырых данных, полученных при выполнении МРС с помощью программного обеспечения, были сделаны контрольные изображения с на-

ложением на них матрицы многовоксельной спектроскопии — СБ! (рис. 4).

Рис. 4. Представление результатов многовоксельной МРС в виде наложения спектров всех вокселей (а) в определенном срезе референтных Т2-ВИв аксиальной (б), сагиттальной (в) и коронарной (г) плоскостях

Результаты МРС отображались в виде изображений цветового картирования распределения метаболитов и их соотношений (рис. 5).

Рис. 5. Результаты многовоксельной МРС, представленные в виде цветового картирования распределения метаболитов: холина (а), цитрата (б), отношения суммы холина и креатина к цитрату (в)

Нагляднее представлялось кодирование, основанное на следующей закономерности: чем теплее цвет, тем больше значение содержания метаболита; чем холоднее цвет, тем значение содержания меньше.

В ходе осуществления анализа информации было проведено сопоставление результатов биопсии предстательной железы с данными, полученными при выполнении МРС, для поиска метаболических закономерностей и оценки диагностической точности исследуемой методики.

При проведении мультифокальной биопсии аденокарцинома предстательной железы была выявлена у 22 (40,7 %) из 54 пациентов. Из 707 полученных при биопсии столбиков ткани железы в 132 (18,6 %) были обнаружены злокачественные клетки.

При анализе полученных результатов для поиска диагностических закономерностей были определены значения основных метаболитов и их соотношений согласно результатам биопсии ткани предстательной железы (табл. 1).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что достоверными критериями опухолевого метаболизма являются изменения содержания цитрата и соотношения

Таблица 1. Содержание метаболитов в периферической зоне предстательной железы по данным МРС

СИо 0,104 (0,060-0,211) 0,174 (0,084-0,293)

Сг 0,081 (0,050-0,180) 0,095 (0,033-0,192)

Сі 0,221 (0,084-0,328)** 0,848 (0,461-1,409)**

СИо/Сг 1,233 (0,500-2,733) 1,704 (0,786-4,381)

СИо + Сг/Сі 1,118 (0,897-1,606)** 0,358 (0,234-0,358)**

*Здесь и в табл. 2 — медиана (интерквартильный размах й25—й7),

**р 0,78 весьма вероятен диагноз аденокарциномы предстательной железы. При этом значение соотношения в пределах от 0,78 до 0,90 может свидетельствовать о высокой степени дифференцировки опухоли (сумма Глисона 2—4) и низкой степени злокачественности, от 0,90 до 2,10 — об умеренной степени дифференцировки опухоли (сумма Глисона 5—6) и средней степени злокачественности, а > 2,10 — о низкой степени дифференцировки ее клеток.

В нашем исследовании не было отмечено повышения содержания холина в тканях высокодифференцированных опухолей, тем не менее по мере уменьшения степени дифференцировки опухоли этот показатель может демонстрировать более высокую специфичность, что соотносится с данными литературы о необходимости активного роста опухоли для наличия отклонений дан-

ного показателя [28]. Этот факт может иметь большое значение для определения злокачественного потенциала опухоли при МРС.

На основе анализа данных биопсии ткани предстательной железы (707 биоптатов) был проведен дискриминантный анализ данных МРС с использованием уровней СИо, Сг и С1, а также соотношения СИо + Сг/О. Полученные закономерности содержания метаболитов в ткани предстательной железы были реализованы в математической модели. Дискриминантная модель содержит 2 переменные — соотношение СИо + Сг/О ^= 28,71; р Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

17. Kelloff G.J., Choyke P., Coffey D.S. Prostate Cancer Imaging Wrking Group. Challenges in clinical prostate cancer: role of imaging. AJR Am J Roentgenol 2009;192(6):1455—70.

18. Mueller-Lisse U.G., Scherr M.K. Proton MR spectroscopy of the prostate. Eur J Radiol 2007;63(3):351—60.

19. John S.S., Zietman A.L., Shipley W.U., Harisinghani M.G. Newer imaging modalities to assist with target localization in the radiation treatment of prostate cancer and possible lymph node metastases. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2008;71(1):43—7.

20. Ravizzini G., Turkbey B., Kurdziel K., Choyke PL. New horizons in prostate cancer imaging. Eur J Radiol 2009;70(2):212—26.

21. Shah N., Sattar A., Benanti M. et al. Magnetic resonance spectroscopy as an imaging tool for cancer: a review of the literature. J Am Osteopath Assoc 2006;106(1):23—7.

22. Ринк ПА Магнитный резонанс в медицине. М.:ГЭОТАР-МЕД, 2003.

23. Squillaci E., Manenti G., Mancino S. et al. MR spectroscopy of prostate cancer. Initial clinical experience. J Exp Clin Cancer Res 2005;24(4):523—30.

24. Swanson M.G., Vigneron D.B.,

Tran T.K. Single-voxel oversampled J-resolved spectroscopy of in vivo human prostate tissue. Magn Reson Med 2001;45(6):973—80.

25. Wrng P., Guo Y.M., Liu M. et al. A metaanalysis of the accuracy of prostate cancer studies which use magnetic resonance spectroscopy as a diagnostic tool. Korean J Radiol 2008;9(5):432—8.

26. Thomas MA, Lange T., Vlan S.S. et al. Two-dimensional MR spectroscopy ofhealthy and cancerous prostates in vivo. MAGMA 2008;21(6):443—58.

27. Costello L.C., Franklin R.B.,

Narayan P. Citrate in the diagnosis of prostate cancer. Prostate 1999;38:237—45.

28. Zakian K.L., Shukla-Dave A., Ackerstaff E. et al. 1H magnetic resonance spectroscopy

of prostate cancer: biomarkers for tumor characterization. Cancer Biomark 2008;4 (4—5):263—76.

29. Zapotoczna A., Sasso G., Simpson J.

Current role and future perspectives of magnetic resonance spectroscopy in radiation oncology for prostate cancer. Neoplasia 2007;9(6):455—63.

30. Swindle P., Ramadan S., Stanwell P. et al. Proton magnetic resonance spectroscopy of the central, transition and peripheral zones of the prostate: assignments and correlation with histopathology. MAGMA 2008;21(6):423—34.

31. Van der Graaf M., Schipper R.G.,

Oosterhof O.O. et al. Proton MR spectroscopy of prostatic tissue hewed on the detection of spermine, a possible biomarker ofmalignant behavior to prostate cancer. MAGMA 2000;10(3):153—60.

32. Kurhanewicz J., Vigneron D.B. Advances in MR spectroscopy ofthe prostate. Magn Reson Imaging Clin North Am 2008;16(4):697—710.

33. Pels P., Ozturk-Isik E., Swanson M.G. et al. Quantification of prostate MRSI data by model-based time domain fitting and frequency domain analysis. NMR Biomed 2006;19(2):188—97.

34. Vilanova J.C., Barcelo J. Prostate cancer detection: magnetic resonance (MR) spectroscopic imaging. Abdom Imaging 2007;32(2):253—61.

35. Kumar R., Nayyar R., Kumar V. et al. Potential of magnetic resonance spectroscopic imaging in predicting absence of prostate cancer in men with serum prostate-specific antigen between 4 and 10 ng/ml: a follow-up study. Urology 2008;72(4):859—63.

36. Glunde K., Ackerstaff E., Mori N. et al. Choline phospholipid metabolism in cancer: consequences for molecular pharmaceutical interventions. Mol Pharm 2006;3(5):496—506.

37. Lenkinski R.E., Bloch B.N., Liu F. et al.

An illustration of the potential for mapping MRI/MRS parameters with genetic overexpression profiles in human prostate cancer. MAGMA 2008;21(6):411—21.

38. Remzi M., Fong Y.K., Dobrovits M. et al. The Vienna nomogram: validation of a novel biopsy strategy defining the optimal number of cores based on patient age and total prostate volume. J Urol 2005;174(4 Pt 1):1256—60.

39. Мищенко А.В. Комплексное магнитнорезонансное исследование в диагностике заболеваний внутренних половых органов у мужчин. Автореф. дис. . д-ра мед. наук. СПб., 2010.

40. Магнитно-резонансная спектроскопия. Под ред. Г.Е. Труфанова,

Л.А. Тютина. СПб., 2008.

41. Tiwari P., Rosen M., Madabhushi A.

A hierarchical spectral clustering and nonlinear dimensionality reduction scheme for detection of prostate cancer from magnetic resonance spectroscopy (MRS). Med Phys 2009;36(9):3927—39.