rentradВестник рентгенологии и радиологииJournal of radiology and nuclear medicine0042-46762619-0478Limited Liability Company "LUCHEVAYA DIAGNOSTIKA", Russian Association of Radiologists10.20862/0042-4676-2018-99-1-5-12rentrad-218Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL RESEARCHДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ РЕЦИДИВА ГЛИОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКОЙ КОНТРАСТНОЙ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ АНГИОГРАФИИ И Т2*-ПЕРФУЗИОННОЙ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОГО ЛЕЧЕНИЯDIFFERENTIAL AND DIAGNOSTIC CRITERIA OF THE RECURRENCE OF GLIOMAS IN THE POST-OPERATIONAL PERIOD USING OF DYNAMIC CONTRAST-ENHANCED MRA AND PERFUSION MRIhttps://orcid.org/0000-0002-5031-1355БородинО. Ю.BorodinO. Yu.

к. м. н., заведующий отделением лучевой диагностики, ст. науч. сотр., ассистент кафедры 

пр-т Ленина, 115, Томск, 634009

ул. Киевская, 111а, Томск, 634012

Московский тракт, 2, Томск, 634050

MD, PhD, Head of Radiology Department, Senior Researcher, Assistant of Chair

prospekt Lenina, 115, Tomsk, 634009

ul. Kievskaya, 111a, Tomsk, 634012

Moskovskiy trakt, 2, Tomsk, 634050

oyborodin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7978-5514УсовВ. Ю.UsovV. Yu.

д. м. н., профессор, научный руководитель отделения рентгеновских и томографических методов диагностики 

ул. Киевская, 111а, Томск, 634012

MD, PhD, DSc, Professor, Head of Department of Radiology and Tomography Imaging

ul. Kievskaya, 111a, Tomsk, 634012

ussov1962@yandex.ruОГАУЗ «Томский областной онкологический диспансер»; Научно-исследовательский институт кардиологии ФГБНУ «Томский научный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»; ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияTomsk Regional Oncology Center; Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of Russian Academy of Sciences; Siberian State Medical University, Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationНаучно-исследовательский институт кардиологии ФГБНУ «Томский научный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»РоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of Russian Academy of SciencesRussian Federation201822022018991512Copyright © Бородин О.Ю., Усов В.Ю., 20182018Бородин О.Ю., Усов В.Ю.Borodin O.Y., Usov V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.russianradiology.ru/jour/article/view/218

Цель исследования – разработка дифференциально-диагностических критериев рецидива глиом после комплексного лечения с использованием динамической контрастной магнитно- резонансной ангиографии (ДК-МРА) и Т2*-перфузионной магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Материал и методы

Материал и методы. В ретроспективное исследование включены 16 мужчин и 7 женщин (средний возраст 34,6±15,4 года), прошедших мультипараметрическую МРТ головного мозга для исключения рецидива опухолевого заболевания после комбинированного лечения. В состав исследования входили следующие протоколы: 1) статическая контрастная МРТ, включая Т2- и Т1-взвешенные изображения (ВИ), а также постконтрастные Т1-ВИ на 5–8-й минуте после ДК-МРА; 2) ДК-МРА в дозе 0,2 ммоль/кг; 3) на фоне предконтрастирова- ния Т2*-перфузионная МРТ в дозе 0,1 ммоль/кг. Морфологическая диагностика была проведена во всех случаях. Гемодинамика опухолей оценивалась на ДК-МРА с использованием коэффициентов контрастности в каждую фазу сканирования, а также коэффициентов усиления и венозно-артериального отношения в 1-ю венозную фазу (VAR1). На перфузионных картах в проекции зон контрастного усиления Т1-ВИ оценивались относительные коэффициенты объемного кровотока по сравнению с противоположной стороной (relative Cerebral Blood Volume, или rCBV). Статистическая обработка результатов проводилась с использованием ROC-анализа.

Результаты

Результаты. На основании Т2*-перфузионной МРТ и результатов динамического наблюдения с использованием критериев RECIST были сформированы две группы сравнения: прогрессирования – 7 (30,4%) пациентов с повышенным rCBV>1,75 и стабилизации – 16 (69,6%) пациентов с пониженным rCBV<1,75 (глиобластома Gr4 – 3, анапластические астроцитомы Gr3 – 9, диффузная астроцитома Gr2 – 5, олигоастроцитома Gr2 – 3, пилоцитарная астроцитома Gr1 – 3). На основании выявленных пороговых значений показателей гемодинамики при ДК-МРА (VAR1 = 1,59) и Т2*-перфузионной МРТ (rCBV = 1,75) проведено их сопоставление с операционнымхарактеристиками, что позволило классифицировать пять типов гемодинамики (G0–G4) в зависимости от rCBV и VAR1. При совпадении категории злокачественности опухоли с типом гемодинамики (VAR1>1,59) выявлялся рецидив, а при снижении (VAR1<1,59) – стабилизация, с чувствительностью и специфичностью 64 и 94% соответственно для ДК-МРА.

Заключение

Заключение. Разработанная классификация типов гемодинамики при ДК-МРА позволяет проводить дифференциальную диагностику рецидива от стабилизации.

Objective

Objective: to elaborate differential diagnostic criteria for recurrent gliomas after combination treatment, by using dynamic contrast-enhanced magnetic resonance angiography (DCE-MRA) and T2*-weighted perfusion magnetic resonance imaging (MRI).

Material and methods

Material and methods. The retrospective study enrolled 16 men and 7 women (mean age 34.6±15.4 years) who had undergone multiparametric magnetic resonance imaging of the brain to prevent cancer recurrence after combination treatment. The study used the following protocols: 1) static contrast-enhanced MRI, including T2- and T1-weighted MRI, and post-contrastenhanced T1-weighted images at 5–8 minutes after DCE-MPA); 2) DCE-MPA at a dose of 0.2 mmol/kg; 3) in the presence of precontrast-enhanced T2*-weighted perfusion MRI at a dose of 0.1 mmol/kg. A morphological diagnosis was done in all cases. Tumor hemodynamics was evaluated by DCE-MRA using contrast ratios (CR or CBR) in each scanning phase, as well as contrastenhancement ratios (ER or CER) and a venous-arterial ratio in the first venous phase (VAR1). Relative Cerebral Blood Volumes (rCBV) were estimated on the contrast-enhanced T1-weighted perfusion maps. Statistical processing of the results was performed using ROC analysis.

Results

Results. According to T2*-weighted perfusion MRI and the results of a follow-up using the RECIST criteria, the investigators formed two comparison groups: 1) progressions (n = 7 (30.4%)) with increased rCBV (>1.75) and 2) stabilization (n = 16 (69.6%)) with reduced rCBV (<1.75). Based on the found threshold values of hemodynamic parameters at DCE-MPA (VAR1 = 1.59) and T2*-weighted perfusion MRI (rCBV = 1.75), they were compared with operational characteristics, which could classify 5 types of hemodynamics (G0–G4) in relation to rCBV and VAR1. A relapse was detected when the category of tumor malignancy coincided with the type of hemodynamics (VAR1 > 1.59), stabilization was found with a decrease (VAR1<1.59), as demonstrated by DCEMRA with 64% sensitivity and 94% specificity.

Conclusion

Conclusion. The developed classification of types of hemodynamics at DCE-MRA allows the differential diagnosis of recurrence from stabilization.

динамическая контрастная магнитнорезонансная ангиографияперфузияголовной мозгопухолипрогрессированиерецидивстабилизацияdynamic contrast-enhanced magnetic resonance angiographyperfusionbraintumorprogressionrecurrencestabilizationReferencesДолгушин М. Б. Перфузионная компьютерная томография в динамической оценке эффективности лучевой терапии при вторичном опухолевом поражении головного мозга / Долгушин М. Б., Пронин И. Н., Корниенко В. Н., Потапов А. А., Фадеева Л. М., Туркин А. М., Ильялов С. Р., Трунин Ю. Ю., Голанов А. В., Подопригора А. Е., Радкевич Л. А., Зайцева А. Ю. // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. – 2008. – №4(19). – С.36-47.Долгушин М. Б. Перфузионная компьютерная томография в динамической оценке эффективности лучевой терапии при вторичном опухолевом поражении головного мозга / Долгушин М. Б., Пронин И. Н., Корниенко В. Н., Потапов А. А., Фадеева Л. М., Туркин А. М., Ильялов С. Р., Трунин Ю. Ю., Голанов А. В., Подопригора А. Е., Радкевич Л. А., Зайцева А. Ю. // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. – 2008. – №4(19). – С.36-47.Cao Y. Survival prediction in high-grade gliomas by MRI perfusion before and during early stage of RT / Cao Y., Tsien C.I., Nagesh V., Junck L., Ten Haken R., Ross B.D., Chenevert T.L., Lawrence T.S. // Int J Radiat Oncol Biol Phys. – 2006. – №64(3). – P.876-885.Cao Y. Survival prediction in high-grade gliomas by MRI perfusion before and during early stage of RT / Cao Y., Tsien C.I., Nagesh V., Junck L., Ten Haken R., Ross B.D., Chenevert T.L., Lawrence T.S. // Int J Radiat Oncol Biol Phys. – 2006. – №64(3). – P.876-885.Law M. Gliomas: predicting time to progression or survival with cerebral blood volume measurements at dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced perfusion MR imaging / Law M., Young R.J., Babb J.S., Peccerelli N., Chheang S., Gruber M.L., Miller D.C., Golfinos J.G., Zagzag D., Johnson G. // Radiology. – 2008. – №247(2). – P. 490-498. (doi: 10.1148/ radiol.2472070898)Law M. Gliomas: predicting time to progression or survival with cerebral blood volume measurements at dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced perfusion MR imaging / Law M., Young R.J., Babb J.S., Peccerelli N., Chheang S., Gruber M.L., Miller D.C., Golfinos J.G., Zagzag D., Johnson G. // Radiology. – 2008. – №247(2). – P. 490-498. (doi: 10.1148/ radiol.2472070898)Gahramanov S, Muldoon LL, Varallyay CG, Li X, Kraemer DF, Fu R, Hamilton BE, Rooney WD, Neuwelt EA. Pseudoprogression of glioblastoma after chemo- and radiation therapy: diagnosis by using dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced perfusion MR imaging with ferumoxytol versus gadoteridol and correlation with survival // Radiology. – 2013. – №266(3). – P.842-52. (doi: 10.1148/radiol.12111472)Gahramanov S, Muldoon LL, Varallyay CG, Li X, Kraemer DF, Fu R, Hamilton BE, Rooney WD, Neuwelt EA. Pseudoprogression of glioblastoma after chemo- and radiation therapy: diagnosis by using dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced perfusion MR imaging with ferumoxytol versus gadoteridol and correlation with survival // Radiology. – 2013. – №266(3). – P.842-52. (doi: 10.1148/radiol.12111472)Nishimura S. Evaluation of brain and head and neck tumors with 4D contrast-enhanced MR angiography at 3T / Nishimura S., Hirai T, Shigematsu Y, Kitajima M, Morioka M, Kai Y, Minoda R, Uetani H, Murakami R, Yamashita Y. // AJNR Am J Neuroradiol.– 2012.– №33(3).-P.445-448. (doi: 10.3174/ajnr.A2819).Nishimura S. Evaluation of brain and head and neck tumors with 4D contrast-enhanced MR angiography at 3T / Nishimura S., Hirai T, Shigematsu Y, Kitajima M, Morioka M, Kai Y, Minoda R, Uetani H, Murakami R, Yamashita Y. // AJNR Am J Neuroradiol.– 2012.– №33(3).-P.445-448. (doi: 10.3174/ajnr.A2819).Puig J. High-resolution blood-pool-contrast-enhanced MR angiography in glioblastoma: tumor-associated neovascularization as a biomarker for patient survival. A preliminary study / Puig J., Blasco G., Daunis-I-Estadella J., Alberich-Bayarri A., Essig M., Jain R., Remollo S., Hernández D., Puigdemont M., Sánchez-González J., Mateu G., Wintermark M., Pedraza S. // Neuroradiology. – 2016. – №58(1). – P.17-26. (doi: 10.1007/s00234-015-1599-0).Puig J. High-resolution blood-pool-contrast-enhanced MR angiography in glioblastoma: tumor-associated neovascularization as a biomarker for patient survival. A preliminary study / Puig J., Blasco G., Daunis-I-Estadella J., Alberich-Bayarri A., Essig M., Jain R., Remollo S., Hernández D., Puigdemont M., Sánchez-González J., Mateu G., Wintermark M., Pedraza S. // Neuroradiology. – 2016. – №58(1). – P.17-26. (doi: 10.1007/s00234-015-1599-0).Бородин О.Ю. Сравнительный анализ возможностей динамической контрастной (3D FFE) и времяпролетной (3D TOF) магнитно-резонансной ангиографии в диагностике аневризм и мальформаций сосудов головного мозга // Сибирский медицинский журнал (г. Томск). 2011; 26(31):87-95.Бородин О.Ю. Сравнительный анализ возможностей динамической контрастной (3D FFE) и времяпролетной (3D TOF) магнитно-резонансной ангиографии в диагностике аневризм и мальформаций сосудов головного мозга // Сибирский медицинский журнал (г. Томск). 2011; 26(31):87-95.Borodin O.Yu. Comparative analysis of dynamic contrast-enchanced (3DFFE) and time-of-flight (3D TOF) magnetic resonance angiography in the diagnostics of aneurysms and malformation of cerebral vessels. The Siberian Medical Journal (Tomsk). 2011; 26(31): 87-95.Borodin O.Yu. Comparative analysis of dynamic contrast-enchanced (3DFFE) and time-of-flight (3D TOF) magnetic resonance angiography in the diagnostics of aneurysms and malformation of cerebral vessels. The Siberian Medical Journal (Tomsk). 2011; 26(31): 87-95.Бородин О.Ю., Белянин М.Л., Филимонов В.Д. и др. Способ контрастированной магнитно-резонансной ангиографии сосудов головного мозга // Патент на изобретение RUS 2546092 от 20.12.2013.Бородин О.Ю., Белянин М.Л., Филимонов В.Д. и др. Способ контрастированной магнитно-резонансной ангиографии сосудов головного мозга // Патент на изобретение RUS 2546092 от 20.12.2013.Borodin O.Yu., Belyanin M.L., Filimonov V.D. et al. Method of contrast-enhanced magnetic resonance angiography of brain vessels. Patent RUS 2546092 (20.12.2013).Borodin O.Yu., Belyanin M.L., Filimonov V.D. et al. Method of contrast-enhanced magnetic resonance angiography of brain vessels. Patent RUS 2546092 (20.12.2013).Бородин О. Ю., Усов В. Ю., Ермакова А. А., Пыжова И. Б., Санников М. Ю., Казанцева Е. В., Рыжаков В. М. Динамическая контрастная магнитно-резонансная ангиография сосудов головного мозга и перфузионное исследование в диагностике рецидивов опухолей головного мозга // Медицинская визуализация. – 2016. - №3. С.71-79.Бородин О. Ю., Усов В. Ю., Ермакова А. А., Пыжова И. Б., Санников М. Ю., Казанцева Е. В., Рыжаков В. М. Динамическая контрастная магнитно-резонансная ангиография сосудов головного мозга и перфузионное исследование в диагностике рецидивов опухолей головного мозга // Медицинская визуализация. – 2016. - №3. С.71-79.Borodin O. Y., Ussov V. Y., Ermakova A. A., Pizhova I. B., Sannikov M. Y., Kazanceva E. V., Rizhakov V. M. Dynamic Contrast-Enhanced Magnetic-Resonance Angiography of Brain Vessels and Perfusion Imaging of Recurrent Brain Tumor // Medical visualization. – 2016. - №3. С.71-79.Borodin O. Y., Ussov V. Y., Ermakova A. A., Pizhova I. B., Sannikov M. Y., Kazanceva E. V., Rizhakov V. M. Dynamic Contrast-Enhanced Magnetic-Resonance Angiography of Brain Vessels and Perfusion Imaging of Recurrent Brain Tumor // Medical visualization. – 2016. - №3. С.71-79.Савинцева Ж.И. Применение Т2* МР¬-перфузии в дифференциальной диагностике продолженного роста церебральных опухолей и лучевых повреждений головного мозга / Савинцева Ж.И., Трофимова Т.Н., Скворцова Т.Ю., Бродская З.Л. // Медицинская визуализация. – 2012. – №6. – С.9-15.Савинцева Ж.И. Применение Т2* МР¬-перфузии в дифференциальной диагностике продолженного роста церебральных опухолей и лучевых повреждений головного мозга / Савинцева Ж.И., Трофимова Т.Н., Скворцова Т.Ю., Бродская З.Л. // Медицинская визуализация. – 2012. – №6. – С.9-15.Грибанова Т.Г. Возможности магнитно-резонансной перфузии в дифференциальной диагностике рецидива глиальных опухолей головного мозга и постлучевых изменений / Грибанова Т.Г., Фокин В.А., Мартынов Б.В., Труфанов Г.Е., Пашкова А.А. // Вестник российской военно-медицинской академии. – 2014. – №4(48). – С.54-57. (УДК 616–073.75:616.006.484)Грибанова Т.Г. Возможности магнитно-резонансной перфузии в дифференциальной диагностике рецидива глиальных опухолей головного мозга и постлучевых изменений / Грибанова Т.Г., Фокин В.А., Мартынов Б.В., Труфанов Г.Е., Пашкова А.А. // Вестник российской военно-медицинской академии. – 2014. – №4(48). – С.54-57. (УДК 616–073.75:616.006.484)Станжевский А.А., Тютин Л.А. Роль перфузионных технологий в оценке гемодинамики опухолей головного мозга. Трансляционная медицина. 2015;(4):41-47.Станжевский А.А., Тютин Л.А. Роль перфузионных технологий в оценке гемодинамики опухолей головного мозга. Трансляционная медицина. 2015;(4):41-47.Stanzhevskiy A.A., Tyutin L.A. The role of perfusion MRi and CT technology in the hemodynamic evaluation of brain tumors. Translational Medicine. 2015;(4):41-47. (In Russ.)Stanzhevskiy A.A., Tyutin L.A. The role of perfusion MRi and CT technology in the hemodynamic evaluation of brain tumors. Translational Medicine. 2015;(4):41-47. (In Russ.)Hu L.S. Optimized preload leakage-correction methods to improve the diagnostic accuracy of dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced perfusion MR imaging in posttreatment gliomas / Hu L.S., Baxter L.C., Pinnaduwage D.S., Paine T.L., Karis J.P., Feuerstein B.G., Schmainda K.M., Dueck A.C., Debbins J., Smith K.A., Nakaji P., Eschbacher J.M., Coons S.W., Heiserman J.E. // AJNR Am J Neuroradiol. – 2010. - №31(1). P.40-48. doi: 10.3174/ajnr.A1787Hu L.S. Optimized preload leakage-correction methods to improve the diagnostic accuracy of dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced perfusion MR imaging in posttreatment gliomas / Hu L.S., Baxter L.C., Pinnaduwage D.S., Paine T.L., Karis J.P., Feuerstein B.G., Schmainda K.M., Dueck A.C., Debbins J., Smith K.A., Nakaji P., Eschbacher J.M., Coons S.W., Heiserman J.E. // AJNR Am J Neuroradiol. – 2010. - №31(1). P.40-48. doi: 10.3174/ajnr.A1787Hu L.S. Impact of Software Modeling on the Accuracy of Perfusion MRI in Glioma / Hu L.S., Kelm Z., Korfiatis P., Dueck A.C., Elrod C., Ellingson B.M., Kaufmann T.J., Eschbacher J.M., Karis J.P., Smith K., Nakaji P., Brinkman D., Pafundi D., Baxter L.C., Erickson B.J. // AJNR Am J Neuroradiol. – 2015. – №36(12). – P.2242-2249. doi: 10.3174/ajnr.A4451.Hu L.S. Impact of Software Modeling on the Accuracy of Perfusion MRI in Glioma / Hu L.S., Kelm Z., Korfiatis P., Dueck A.C., Elrod C., Ellingson B.M., Kaufmann T.J., Eschbacher J.M., Karis J.P., Smith K., Nakaji P., Brinkman D., Pafundi D., Baxter L.C., Erickson B.J. // AJNR Am J Neuroradiol. – 2015. – №36(12). – P.2242-2249. doi: 10.3174/ajnr.A4451.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.