Особенности применения диффузионно-куртозисной МРТ в дифференциальной диагностике глиальных опухолей головного мозга и солитарных метастазов

Цель: Повысить качество дифференциальной диагностики глиом  высокой степени злокачественности и солитарных метастазов в головном мозге с помощью  внедрения в протокол МР-сканирования методики диффузионно-куртозисной магнитно-резонансной томографии.

Материал и методы: В исследование были включены 43 наблюдения пациентов, проходивших обследование и лечение в НМИЦ онкологии им.  Н.Н.  Блохина Минздрава России с октября 2019 по март  2022 гг., у которых по данным  магнитно-резонансной томографии были  выявлены солитарные образования в веществе головного мозга. В общей сложности было обнаружено 43 новообразования в веществе головного мозга, из которых: 17 глиобластом у 17 пациентов (40 %), 25 солитарных метастатических образования рака легкого,  молочной железы,  меланомы и рака почки (60 %). Нами были оценены размеры опухоли, параметры диффузии и куртозиса, такие  как средний куртозис (СК), аксиальный куртозис (АК), радиальный куртозис (РК), куртозисная анизотропия (КА), радиальная диффузия  (РД), фракционная анизотропия (ФА), относительная анизотропия (ОА), извилистость траектории (ИТ).

Результаты: Такие  показатели диффузии и куртозиса в зоне  опухолевой  ткани,  как  куртозисная анизотропия (КА), фракционная анизотропия (ФА) и извилистость траектории (ИТ) имели  более высокие значения в глиальных опухолях высокой степени злокачественности по сравнению с солитарными метастазами (р = 0,0168, р = 0,0085 и 0,0067, соответственно).

Значимых различий в данных  группах по результатам таких  значений диффузии и куртозиса, как средний куртозис (СК), аксиальный куртозис (АК), радиальный куртозис (РК), радиальная диффузия (РД) и относительная анизотропия (ОА), не было выявлено. В нашем  исследовании мы не проводили анализ  показателей куртозиса и диффузии в зависимости от гистологической структуры метастатических образований.

1. Soffietti R, Rudà R, Trevisan E. Brain metastases: current management and new developments. Curr Opin Oncol. 2008 Nov;20(6):676-84. DOI: 10.1097/CCO.0b013e32831186fe.

2. Бельский КК. Заболеваемость злокачественными глиомами головного мозга в Волгоградской области. Российский онкологический журнал. 2010;(4):39-42. DOI: 10.17816/PED6475-84.

3. Писарев ВБ. Распространенность различных гистологических вариантов опухолей головного мозга в Волгоградской области по данным операционных биопсий за период 2001–2006 гг. Архив патологии. 2008;(4):17-20. DOI: 10.17816/PED6475-84.

4. Louis DN, Perry A, Wesseling P, et al. The 2021 WHO Classification of Tumors of the Central Nervous System: a summary. Neuro Oncol. 2021 Aug 2;23(8):1231-51. DOI: 10.1093/neuonc/noab106.

5. Ostrom QT, Patil N, Cioffi G, et al. CBTRUS Statistical Report: Primary Brain and Other Central Nervous System Tumors Diagnosed in the United States in 2013-2017. Neuro Oncol. 2020 Oct 30;22(12 Suppl 2):iv1-iv96. DOI: 10.1093/neuonc/noaa200.

6. Улитин АЮ, Мацко МВ, Кобяков ГЛ и др. Практические рекомендации по лекарственному лечению первичных опухолей центральной нервной системы. Злокачественные опухоли: Практические рекомендации RUSSCO #3s2,2022 (том 12). 113–140. DOI: 10.18027/2224-5057-2022-12-3s2-113-140.

7. Nabors LB, Portnow J, Ammirati M, et al. Central nervous system cancers, version 2.2014. Featured updates to the NCCN Guidelines. J Natl Compr Canc Netw. 2014 Nov;12(11):1517-23. DOI: 10.6004/jnccn.2014.0151

8. Palmieri D. Central Nervous System Metastasis, the Biological Basis and Clinical Considerations. New York: Springer; 2012. 228 p. DOI: 10.1007/978-94-007-5291-7

9. Sacks P, Rahman M. Epidemiology of Brain Metastases. Neurosurg Clin N Am. 2020 Oct;31(4):481-8. DOI: 10.1016/j.nec.2020.06.001.

10. Алешин ВА, Бекяшев АХ, Белов ДМ и др. Клинические рекомендации по диагностике и лечению церебральных метастазов злокачественных опухолей. Москва 2014.

11. Lee EJ, Ahn KJ, Lee EK, et al. Potential role of advanced MRI techniques for the peritumoural region in differentiating glioblastoma multiforme and solitary metastatic lesions. Clin Radiol. 2013 Dec;68(12):e689-97. DOI: 10.1016/j.crad.2013.06.021.

12. Byrnes TJ, Barrick TR, Bell BA, et al. Diffusion tensor imaging discriminates between glioblastoma and cerebral metastases in vivo. NMR Biomed. 2011 Jan;24(1):54-60. DOI: 10.1002/nbm.1555.

13. Jensen JH, Helpern JA, Ramani A, et al. Diffusional kurtosis imaging: the quantification of non-gaussian water diffusion by means of magnetic resonance imaging. Magn Reson Med. 2005 Jun;53(6):1432-40. DOI: 10.1002/mrm.20508.

14. Steven AJ, Zhuo J, Melhem ER. Diffusion kurtosis imaging: an emerging technique for evaluating the microstructural environment of the brain. AJR Am J Roentgenol. 2014 Jan;202(1):W26-33. DOI: 10.2214/AJR.13.11365.

15. Hui ES, Cheung MM, Qi L, Wu EX. Towards better MR characterization of neural tissues using directional diffusion kurtosis analysis. Neuroimage. 2008 Aug 1;42(1):122-34. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2008.04.237.

16. Helpern JA, Adisetiyo V, Falangola MF, et al. Preliminary evidence of altered gray and white matter microstructural development in the frontal lobe of adolescents with attention-deficit hyperactivity disorder: a diffusional kurtosis imaging study. J Magn Reson Imaging. 2011 Jan;33(1):17-23. DOI: 10.1002/jmri.22397.

17. Захарова НЕ, Потапов АА, Пронин ИН и др. Изменения параметров диффузионно-куртозисной МРТ у пациентов с диффузным аксональным повреждением. Вопросы нейрохирургии имени Н.Н. Бурденко. 2019;83(3):5-16. DOI: 10.17116/neiro2019830315.

18. Raab P, Hattingen E, Franz K, et al. Cerebral gliomas: diffusional kurtosis imaging analysis of microstructural differences. Radiology. 2010 Mar;254(3):876-81. DOI: 10.1148/radiol.09090819.

19. Van Cauter S, Veraart J, Sijbers J, et al. Gliomas: diffusion kurtosis MR imaging in grading. Radiology. 2012 May;263(2):492-501. DOI: 10.1148/radiol.12110927.

20. Van Cauter S, De Keyzer F, Sima DM, et al. Integrating diffusion kurtosis imaging, dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced MRI, and short echo time chemical shift imaging for grading gliomas. Neuro Oncol. 2014 Jul;16(7):1010-21. DOI: 10.1093/neuonc/not304.

21. Gállego Pérez-Larraya J, Hildebrand J. Brain metastases. Handb Clin Neurol. 2014;121:1143-57. DOI: 10.1016/B978-0-7020-4088-7.00077-8.

22. Ostrom QT, Wright CH, Barnholtz-Sloan JS. Brain metastases: epidemiology. Handb Clin Neurol. 2018;149:27-42. DOI: 10.1016/B978-0-12-811161-1.00002-5.

23. Langley RR, Fidler IJ. The biology of brain metastasis. Clin Chem. 2013 Jan;59(1):180-9. DOI: 10.1373/clinchem.2012.193342.

24. Takeshima H, Kuratsu J, Nishi T, Ushio Y. Prognostic factors in patients who survived more than 10 years after undergoing surgery for metastatic brain tumors: report of 5 cases and review of the literature. Surg Neurol. 2002 Aug;58(2):118-23; discussion 123. DOI: 10.1016/s0090-3019(02)00753-x.

25. Baliyan V, Das CJ, Sharma R, Gupta AK. Diffusion weighted imaging: Technique and applications. World J Radiol. 2016 Sep 28;8(9):785-98. DOI: 10.4329/wjr.v8.i9.785.

26. Lambron J, Rakotonjanahary J, Loisel D, et al. Can we improve accuracy and reliability of MRI interpretation in children with optic pathway glioma? Proposal for a reproducible imaging classification. Neuroradiology 2016;58(2):197-208. DOI: 10.1007/s00234-015-1612-7

27. Kälin RE, Cai L, Li Y. TAMEP are brain tumor parenchymal cells controlling neoplastic angiogenesis and progression. Cell Syst. 2021 Mar 17;12(3):248-62. e7. DOI: 10.1016/j.cels.2021.01.002.

28. Клинические рекомендации «Первичные опухоли центральной нервной системы» под ред. А.Д. Каприна, 2020.

29. Holly KS, Barker BJ, Murcia D, et al. High-grade Gliomas Exhibit Higher Peritumoral Fractional Anisotropy and Lower Mean Diffusivity than Intracranial Metastases. Front Surg. 2017 Apr 10;4:18. DOI: 10.3389/fsurg.2017.00018.

30. Al-Okaili RN, Krejza J, Wang S, et al. Advanced MR imaging techniques in the diagnosis of intraaxial brain tumors in adults. Radiographics. 2006 Oct;26 Suppl 1:S173-89. DOI: 10.1148/rg.26si065513.

31. Pavlisa G, Rados M, Pavlisa G, et al. The differences of water diffusion between brain tissue infiltrated by tumor and peritumoral vasogenic edema. Clin Imaging. 2009 Mar-Apr;33(2):96-101. DOI: 10.1016/j.clinimag.2008.06.035.

32. Tsougos I, Svolos P, Kousi E, et al. Differentiation of glioblastoma multiforme from metastatic brain tumor using proton magnetic resonance spectroscopy, diffusion and perfusion metrics at 3 T. Cancer Imaging. 2012 Oct 26;12(3):423-36. DOI: 10.1102/1470-7330.2012.0038.

33. Helpern JA, Adisetiyo V, Falangola MF, et al. Preliminary evidence of altered gray and white matter microstructural development in the frontal lobe of adolescents with attention-deficit hyperactivity disorder: a diffusional kurtosis imaging study. J Magn Reson Imaging. 2011 Jan;33(1):17-23. DOI: 10.1002/jmri.22397.