Аннотация
В этой статье представлена общая характеристика КТ и МРТ исследований опухолей головного мозга. Рассмотрены базовые принципы работы магнитно-резонансной томографии. Произведена оценка применения ДВИ МРТ и КТ в клинической практике.
Ключевые словосочетания
1. клеточная плотность
2. DWIBS
3. внеклеточное пространство
4. головной мозг
5. компьютерная томография
6. контрастное вещество
7. магнитно-резонансная томография
8. ткань
9. контрастный препарат
Цель: изучить основные характеристики КТ и МРТ исследований опухолей головного мозга, рассмотреть базовые принципы работы магнитно-резонансной томографии, произвести оценку применения КТ и ДВИ МРТ в клинической практике.
Объект исследования: компьютерная и магнитно-резонансная томография.
Предмет исследования: базовые принципы работы КТ и МРТ, применение их в клинической практике.
Методы исследования: сравнение, обобщение, анализ.
Гипотеза: я считаю, что применение ДВИ МРТ эффективнее использования КТ при диагностике опухолей головного мозга.
Компьютерная томография
КТ диагностика опухолей головного мозга представляет собой современный способ рентгенологического исследования организма, позволяющий послойно исследовать новообразования и обработать полученную информацию на компьютере.
Исследование назначается самостоятельно или дополнительно к МРТ. Также оно используется для неотложной диагностики, чаще всего на этапе первичной диагностики, т.к. результаты компьютерной томографии можно получить достаточно быстро.
Внутривенное контрастное усиление позволяет оценить характер накопления контрастного препарата тканями и органами через кровеносную систему. Методики внутривенного контрастного усиления во многих случаях позволяют уточнить характер выявленных патологических изменений (в том числе достаточно точно указать наличие опухолей, вплоть до предположения их гистологической структуры) на фоне окружающих их мягких тканей, а также визуализировать изменения, не выявляемые при нативном исследовании. Внутривенное контрастирование также используют для того, чтобы, отличить опухоль от послеоперационного рубца.
КТ не так чувствительна к обнаружению маленьких и находящихся на ранних стадиях развития опухолей, а также опухолей ствола мозга (из-за наслоения артефактов от прилежащих костных структур), как МРТ. КТ выявляет отек вещества головного мозга, кровоизлияния, обызвествления и другие состояния, являющиеся спутниками опухоли. Также КТ позволяет давать оценку эффективности лечения и отслеживать рецидив опухоли.
КТ обладает гораздо более чувствительной методикой, чем традиционное рентгенологическое обследование. Она позволяет получить снимки высокого разрешения, как костных структур организма, так и его мягких тканей.
Диагностика при помощи КТ абсолютно безболезненна и не вызывает никаких неприятных ощущений у пациента. Доза рентгеновского облучения, которую он получает во время исследования, минимальна и не вызывает никаких побочных эффектов. Стоит отметить, что иногда у больного может проявиться реакция на йодсодержащее контрастное вещество, которое применяется для диагностики с помощью КТ.
Для улучшения дифференцировки органов друг от друга, а также нормальных и патологических структур, используются различные методики контрастного усиления (с применением йодсодержащих контрастных препаратов).
Однако визуальная характеристика функциональных и метаболических патологических изменений не всегда сочетается с анатомическими изменениями органов и тканей и, следовательно, такие изменения не всегда могут быть выявлены при получении анатомических КТ-изображений. Более того, при использовании только КТ трудно дифференцировать рецидив заболевания и изменения, возникающие под влиянием проводимой терапии. Существенные недостатки ОФЭКТ/КТ и ПЭТ/КТ хорошо известны. Это длительная подготовка к исследованию и воздействие ионизирующего излучения на пациента и персонал. Магнитно-резонансная томография (МРТ) не имеет таких недостатков. Более того, МРТ позволяет получить анатомическую и функциональную информацию одновременно.
Магнитно-резонансная томография
Базовые принципы МРТ
МРТ— метод магнитно-резонансной томографии, позволяющий получить изображения биологических тканей, взвешенных по диффузии молекул воды на микроструктурном уровне. МРТ позволяет визуализировать и измерить случайное (броуновское) движение молекул воды. Интенсивность сигнала на диффузионно-взвешенном изображении (ДВИ) отражает диффузионную способность молекул воды в трехмерном пикселе исследуемого объекта. Движение молекул воды в биологических тканях происходит во внутриклеточном, внеклеточном пространстве и трансмембранно.
Наилучшие результаты достигаются при визуализации областей с преимущественно изотропной диффузией, например, серого вещества головного мозга. Улучшение временного разрешения при ДВ МРТ достигнуто с помощью сверхбыстрых технологий получения изображений (в настоящее время используется термин «последовательность single short echo planar pulse» — SS EPI). Эти технологии позволяют «заморозить» движение. Диффузионное движение молекул воды в пределах размеров клеток быстро перекрывается движениями пациента, произвольными и непроизвольными, возникающими при дыхании, пульсации сосудов и т.д. Кроме того, ДВ МРТ прекрасно дополняет стандартное исследование в случае необходимости дифференциальной диагностики выявленных изменений.
Преимущества применения ДВ МРТ в клинической практике:
1) Отсутствие ионизирующего излучения;
2) Высокая естественная контрастность тканей (например, серое и белое вещество головного мозга, нормальные и патологически измененные ткани мозга);
3) доступность ДВ МРТ больше, чем ОФЕКТ/КТ, ПЭТ/КТ вследствие более широкого распространения МР-сканеров;
4) относительно низкая стоимость исследования;
5) возможность осуществления в условиях свободного дыхания (при использовании DWIBS);
6) возможность получения анатомической и функциональной информации за одно исследование.
Противопоказания к использованию метода МРТ:
1) Наличие в организме электронных медицинских приборов (кардиостимулятор и др.).
2) Наличие металлических элементов в исследуемой области (протезы, клипсы, осколки).
3) Неадекватное поведение пациента (паническая атака, психомоторное возбуждение).
4) Состояние наркотического или алкогольного опьянения.
5) Невозможность сохранять неподвижность в течение исследования (например, вследствие сильной боли).
6) Необходимость проведения непрерывных реанимационных мероприятий (искусственного дыхания и др.).
7) Необходимость постоянного мониторинга жизненно-важных показателей (ЭКГ, артериальное давление, частота дыхания).
Появление в клиниках МР-томографов с силой магнитного поля 3Т создает предпосылки для более широкого применения метода ДВ МРТ, поскольку увеличение силы магнитного поля улучшает качество изображений вследствие увеличения соотношения сигнал/шум, также уменьшается продолжительность сканирования. В настоящее время возможно проведение МРТ всего тела, включая получение ДВИ, за 40 мин. Применение ДВ МРТ для диагностики опухолей ДВ МРТ всего тела позволяет выявить первичные онкологические процессы и метастатическое поражение органов и тканей различной локализации. ДВ МРТ всего тела может использоваться в качестве дополнения к обычной МРТ с получением анатомических изображений, поскольку возможно выявить маленькие патологические очаги в органах, размеры которых еще не изменены. Такие очаги сразу привлекают внимание диагноста, поскольку резко контрастируют с окружающими неизмененными тканями. Опухолевые очаги имеют высокую клеточную плотность, соотношение внутриклеточного/ внеклеточного пространства в них повышено, на ДВИ такие очаги имеют высокий сигнал и соответственно низкие значения ИКД.
Таким образом, анализ МР изображений всего тела происходит быстрее и эффективнее. Однако ДВ МР-изображения должны всегда интерпретироваться вместе с анатомическими изображениями для того, чтобы избежать ложноположительного заключения, поскольку специфичность и точность ДВ МРТ в сочетании с рутинной МРТ значительно выше, чем при использовании только ДВ МРТ.
По мере прогрессирования заболевания центральные отделы опухоли могут подвергаться распаду вследствие недостатка кровоснабжения, интенсивность сигнала от участков некроза на ДВИ снижается, а значения ИКД растут, превышая значения ИКД в неизмененной ткани.
Для определения прогноза онкологического заболевания и перспектив лечения большое значение имеет установление наличия или отсутствия поражения лимфатических узлов.
В настоящее время при анализе стандартных аксиальных МР-изображений ориентируются на интенсивность сигнала и размер лимфатических узлов, которые могут быть вовлечены в патологический процесс. Такая оценка является недостаточной. ДВ МРТ всего тела дает возможность оценить функциональное состояние лимфатических узлов больших областей тела. Диффузия в нормальных лимфатических узлах относительно ограничена (низкие значения ИКД) вследствие относительно высокой клеточной плотности. Пораженные метастазами лимфатические узлы имеют либо еще более высокую клеточную плотность, либо участки некроза, что соответственно ограничивает или облегчает диффузию.
ДВ МРТ также может эффективно использоваться для мониторинга при лечении онкологических заболеваний. Во-первых, ДВ МРТ с использованием последовательности DWIBS позволяет точно оценить объем очага. Во-вторых, изменение процесса диффузии опухоли на фоне эффективных химиотерапии или облучения (вследствие индукции изменения клеточной плотности, некроза и/или апоптоза) происходит даже быстрее, чем изменение объема опухоли. Объективная оценка этих изменений может быть проведена с помощью ДВ МРТ всего тела, что позволяет уточнить чувствительность/резистентность опухоли к проводимой терапии. Большие трудности сопряжены с процессом дифференцировки продолженного роста опухоли и изменений, возникших в области операции. Рецидивная опухоль наиболее часто имеет высокую клеточную плотность (соотношение внутриклеточного/внеклеточного пространства в них повышено), значения ИКД в этой области низкие по сравнению с участками возникших в результате проведенного лечения изменений, представленных некрозом и фиброзом. Эти процессы могут быть успешно дифференцированы с помощью ДВ МРТ.
Выводы
Анализ приводит к следующим выводам:
Для диагностики опухолевых заболеваний головного мозга используются различные методики, такие как МСКТ, ПЭТ-КТ, МРТ, в зависимости от задач, поставленных клиницистами и возможностей медицинского учреждения;
КТ диагностика опухолей головного мозга представляет собой современный способ рентгенологического исследования организма, позволяющий послойно исследовать новообразования и обработать полученную информацию на компьютере;
МРТ— метод магнитно-резонансной томографии, позволяющий получить изображения биологических тканей, взвешенных по диффузии молекул воды на микроструктурном уровне. МРТ позволяет визуализировать и измерить случайное (броуновское) движение молекул воды;
Несмотря на то, что каждый из методов исследования имеет свои недостатки, в сложных диагностических ситуациях их комбинирование позволяет получить наиболее полную картину. В перспективе дальнейшие исследования по этой теме могут оказаться весьма полезным вкладом в литературу;