Шульц Евгений Игоревич. Применение СКТ-перфузии и МР-томографии (3 Тесла) в изучениигемодинамики опухолей основания черепа

brief description

Шульц Евгений Игоревич. Применение СКТ-перфузии и МР-томографии (3 Тесла) в изучении
гемодинамики опухолей основания черепа: диссертация ... кандидата Медицинских наук: 14.01.13 / Шульц Евгений Игоревич;[Место защиты: ФГБОУ ВО Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова Министерства здравоохранения Российской Федерации], 2017.- 132 с.

Федеральное государственное автономное учреждение «Национальный научно-практический центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
На правах рукописи
Шульц Евгений Игоревич
Применение СКТ-иерфузии и МР-томографии (3 Тесла) в изучении гемодинамики опухолей основания черепа
14.01.13 -Лучевая диагностика, лучевая терапия
Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
Научный руководитель: акад. РАН, д.м.н., проф. Пронин Н.Н.
Научный консультант: д.м.н. Калинин П.Л.
Москва - 2017
Оглавление
Введение 4
Глава 1. Современное состояние вопроса исследования кровотока головного мозга в норме и при патологических состояниях (литературный обзор) 15
1.1. Современное представление об изучении опухолей области основания
черепа 15
1.2. Методы изучения кровоснабжения головного мозга (методы нейровизуализации) 17
1.2.1 Прямая церебральная ангиография 17
1.2.2 КТ-ангиография 18
1.2.3 Реоэнцефалография и ультразвуковые методики 20
1.2.4 МР-ангиография 21
1.2.5 Радионуклидные методы 23
1.2.6 МР-перфузия 25
1.2.7 СКТ-перфузия 26
1.3. Резюме 29
Глава 2. Общая характеристика клинических наблюдений и методика
исследования 31
2.1. Общая характеристика клинических наблюдений 31
2.2. Характеристика методов исследования больных 39
2.2.1 Магнитно-резонансная томография 39
2.2.2 Компьютерная томография 43
2.2.3 СКТ-перфузия 45
2.2.4 Прямая церебральная ангиография 49
2.3. Критерии оценки полученных данных 50
Глава 3. Особенности МРТ и КТ в диагностике опухолей основания
черепа 54
3.1. Лучевые характеристики менингиом 54
3.2. Лучевые характеристики неврином 57
3.3. Лучевые характеристики хорд ом 61
3.4. Лучевые характеристики аденом гипофиза 63
3.5. Клинические примеры редких наблюдений 65
Г лава 4. Оценка гемодинамических свойств различных опухолей основания
черепа 74
4.1. Общая характеристика перфузионных исследований пациентов с
опухолями основания черепа 74
4.1.1. Опухоли с наиболее высокими перфузионными показателями 76
4.1.2. Опухоли с умеренно повышенными перфузионными показателями 86
4.1.3. Опухоли с перфузионными показателями близкими к норме 88
4.1.4. Опухоли с низкими перфузионными показателями 89
4.2. Прямая церебральная ангиография и перфузионная КТ в изучении
кровоснабжения менингиом основания черепа 90
4.3. Сравнительный анализ источников кровоснабжения опухолей
основания черепа с применением МРА высокого разрешения и прямой
церебральной ангиографии 98
4.4. Дифференциальная диагностика опухолей основания черепа 100
Заключение и обсуждение полученных результатов 103
Выводы 111
Практические рекомендации 112
Список сокращений 113
Список литературы 115
Введение Актуальность темы исследования
По данным разных авторов опухоли основания черепа составляют 15—18% от всех новообразований головного мозга у взрослых и в 75% случаев приходятся на трудоспособный возраст (20-50 лет) [Кадашев Б. А., 2007]. Эти
новообразования представляют собой неоднородную группу заболеваний, требующих различного подхода к лечению - от радикального удаления до биопсии с последующим проведением комбинированного химио- и лучевого лечения. Хирургическое лечение таких пациентов является серьезной проблемой современной нейрохирургии, так как вовлечение в патологический процесс важнейших анатомических структур (в частности, сифонов внутренних сонных артерий, кавернозных синусов с проходящими в них черепно-мозговыми нервами) обуславливает трудности выбора хирургического доступа и сложность радикального удаления опухоли [Коновалов А.Н. и др., 2014; Черекаев В.А. и др., 2014; Шкарубо А.Н. и др., 2016].
Дифференциально-диагностический ряд новообразований, локализующихся в области основания черепа, достаточно вариабелен и включает в себя широкий спектр различных опухолевых и неопухолевых поражений, а стандартные методики МРТ и КТ даже с внутривенным контрастным усилением не всегда позволяют достоверно поставить тот или иной диагноз [Корниенко В.Н. и др., 2012; Kelly H.R. et al., 2016; Dickerson E. et al., 2017].
Основным недостатком методик ПЭТ и ОФЭКТ, хорошо зарекомендовавшими себя в изучении метаболической активности опухолей, является ограниченная доступность клинического использования, которая обусловлена малым количеством ПЭТ- и ОФЭКТ-центров, а также вариабельностью имеющихся радиофармацевтических препаратов, имеющих различную тропность к опухолям центральной нервной системы.
Метод СКТ-перфузии (ПКТ) сравнительно недавно используется в диагностике опухолей и позволяет получить дополнительную уникальную информацию о гемодинамических особенностях опухолевой и мозговой ткани, что существенно повышает специфичность предоперационной диагностики опухолей основания черепа. ПКТ обеспечивает линейную зависимость между плотностью ткани и концентрацией в ней контрастного вещества при отсутствии артефактов от костей, в отличие от перфузии МРТ, что делает ее более надежным методом в оценке гемодинамики (объемный кровоток в опухоли) и состояния гематоэнцефалического барьера (микроваскулярная проницаемость). В сравнении с МР-перфузией ПКТ демонстрирует высокую разрешающую способность, что также важно при оценке опухолей основания черепа.
Появление новых импульсных последовательностей МР-сканирования, в частности, время-пролетной МР-ангиографии высокого разрешения (3D TOF HR), позволило перейти на новый этап в оценке анатомии сосудов головного мозга. Данная неинвазивная методика, в основном осуществляемая на МРТ с напряженностью магнитного поля ЗТ, позволяет визуализировать мелкие артерии и их ответвления 2-го и 3-го порядка, что делает ее предпочтительной по сравнению с широко используемыми в настоящее время СКТ-ангиографией и прямой цифровой ангиографией.
Степень изученности и разработанности темы
Основанием для диссертации послужило крайне малое количество работ в литературе по исследованию гемодинамики опухолей основания черепа. В нашей стране данных о клинической эффективности КТ-перфузии и МР-ангиографии высокого разрешения в изучении поражений основания черепа не представлено.
Несмотря на значительное количество публикаций, где авторы исследовали возможности КТ-перфузии, преимущественное количество этих работ посвящено изучению ишемии мозга или степени анаплазии глиальных опухолей и оценке результатов их комбинированного лечения [A. Xyda et al., 2012; J. J. Sh. Shankar et al., 2017; T. P. Chi Yeung et al., 2015, M.A. Журавлева и др., 2015].
В настоящее время в зарубежной литературе опубликованы единичные работы по применению СКТ-перфузии в дифференциальной диагностике поражений области основания черепа, которые в основном базируются на анализе относительно небольших групп - в пределах 20-30 человек [С. Shuang et al., 2012; S. Grand et al., 2013; A. Razek et al., 2014; F. Granata et al., 2015], и практически нет публикаций, где бы сравнивались МР-ангиография высокого разрешения с прямой церебральной ангиографией в поиске питающих опухоль сосудов основания черепа [Н. Uetani et al., 2013].
В нашей стране данных о клинической эффективности КТ-перфузии по данной тематике не представлено, а описание применения МР-ангиографии высокого разрешения в поиске питающих опухоль сосудов удалось найти лишь в одной статье, которая посвящена изучению глиальных новообразований [А.Е. Быканов и др., 2015].
Описания применения комбинированной методики прямой церебральной ангиографии и артериальной ПКТ в мировой литературе нам найти не удалось (использовалась среда PubMed).
Таким образом, изучение возможностей перфузионной КТ (стандартной и артериальной) и МР-ангиографии высокого разрешения может внести новые данные как в решение проблем достоверной дифференциальной диагностики и определение подходов к лечению опухолей области основания черепа, так и в изучение неинвазивной визуализации питающих опухоль артерий.
Определить эффективность и информативность методов СКТ-перфузии и МР-ангиографии с высоким разрешением в первичной диагностике новообразований основания черепа.
Задачи исследования
Исходя из представленной цели, нами были сформулированы следующие задачи:
1. Определить группы опухолей с наиболее высокими и наиболее низкими гемодинамическими показателями методом перфузионной КТ.
2. Изучить возможность дифференциальной диагностики гистологических типов менингиом в зависимости от гемодинамических показателей.
3. Определить особенности кровоснабжения опухолей методами прямой церебральной ангиографии и МР-ангиографии высокого разрешения с последующим сопоставлением полученных данных.
4. Изучить нейрорадиологические критерии дифференциального диагноза между различными опухолями основания черепа на основании комплексного применения современных КТ и МРТ технологий.
5. Изучить роль комбинированного исследования ЦАГ и артериальной ПКТ в оценке кровоснабжения опухолей основания черепа.
Работа является первым обобщающим исследованием, посвященным изучению диагностических и дифференциально-диагностических возможностей СКТ-перфузии и МР-томографии (3 Тесла) в изучении гемодинамики опухолей у пациентов с поражением основания черепа и определению их места в алгоритме обследования таких пациентов.
Впервые на основании проведенного исследования с большой выборкой пациентов (409 человек) была доказана эффективность СКТ-перфузии (ПКТ) в предоперационной дифференциальной диагностике поражений основания черепа.
Впервые было произведено экспериментальное исследование с применением артериальной КТ-перфузии у пациентов с крупными менингиомами основания черепа, при котором были определены преимущества данной методики в сравнении со стандартной ПКТ в условиях хирургического стационара.
Проведена сравнительная оценка методов МР-ангиографии высокого разрешения (3 Тесла) и прямой церебральной ангиографии в изучении источников кровоснабжения опухолей основания черепа.
Теоретическая и практическая значимость работы
1. Разработка КТ-перфузии позволит повысить эффективность предоперационной диагностики опухолей основания черепа.
2. Разработка МР-ангиографии высокого разрешения позволит свести к минимуму использование инвазивной методики прямой церебральной ангиографии, сократить время предоперационной диагностики и пребывания пациента в хирургическом стационаре.
3. Улучшение планирования оперативного вмешательства и разработка индивидуального подхода к лечению таких пациентов в зависимости от гистологической природы опухоли.
Методология и методы исследования
Диссертационное исследование выполнялось в несколько этапов. На первом этапе изучалась отечественная и зарубежная литература, посвященная данной проблеме. Всего проанализировано 165 источников, из них 44 - отечественных, 121 - зарубежных.
На втором этапе были обследованы 409 пациентов с различными поражениями области основания черепа, которые составили группу наблюдения. Обследование включало в себя выполнение MPT-исследования (Т1 до и после внутривенного контрастирования гадолиний-содержащими препаратами, Т2 и Т2- FLAIR последовательности, DWI) и перфузионной КТ на дооперационном этапе. У 22 пациентов МР-ангиография высокого разрешения была добавлена в стандартный протокол МРТ. Прямая церебральная ангиография (ЦАГ) проводилась 31 пациенту по стандартной методике с катетеризацией бедренной артерии по методу Сельдингера. В 9 случаях методика ЦАГ производилась в комбинации с артериальной ПКТ (аПКТ), когда после получения визуальной информации о состоянии сосудистой сети опухоли катетер устанавливался в восходящую дугу аорты и больного с соблюдением всех правил асептики переводили в расположенный по соседству кабинет СКТ.
На третьем этапе диссертационного исследования проводился анализ качественных и количественных данных проведенных исследований с последующей статистической обработкой полученных результатов.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
1. Перфузионная КТ характеризуется высокой информативностью в дифференциальной диагностике различных поражений основания черепа на основе получения количественных показателей опухолевого кровотока.
2. Перфузионная КТ позволяет с высокой степенью достоверности оценивать гистологические варианты некоторых типов опухолей.
3. Время-пролетная МР-ангиография высокого разрешения (3 Тесла) позволяет оценивать кровоснабжающие опухоль сосуды крупного и мелкого калибра и сводит к минимуму использование инвазивной методики прямой церебральной ангиографии.
Работа проводилась в соответствии с этическими нормами Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2008 года и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266. Протокол диссертационного исследования на тему «Применение СКТ-перфузии и МР-томографии (3 Тесла) в изучении гемодинамики опухолей основания черепа» одобрен локальным этическим комитетом при ФГАУ «ННПЦН им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России (протокол № 12/2016 от 16.12.2016 г.).
Связь работы с научными программами, планами
Тема диссертации утверждена на заседании Ученого совета ФГАУ «ННПЦН им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России (протокол № 14/16) от 16.12.2016 г.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с научно- исследовательскими программами ФГАУ «ННПЦН им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России по проблеме «Клинические, нейрорадиологические и морфологические корреляции в диагностике опухолей селлярной и околоселлярной области» (государственная регистрация № 01201156119), а также по проблеме «Диагностика и комплексное лечение первичных злокачественных опухолей, поражающих основание черепа» (государственная регистрация № 115061510092).
Личный вклад автора
Личный вклад автора состоял в проведении исследования по всем разделам диссертации, формулировании цели и задач, определении объёма и методик исследований, сборе и анализе полученных результатов. Диссертантом лично были выполнены все виды исследований клинического материала. Вся статистическая обработка выполнена лично автором. Собранная информация систематизирована, последовательно проанализирована.
Степень достоверности полученных в ходе исследования результатов определяется значительным и репрезентативным объемом выборки
обследованных пациентов (п=409), применением современных методов лучевого обследования (перфузионная компьютерная томография и высокопольная МРТ), а также обработкой полученных данных современными методами математической статистики.
Теория построена на проверенных известных фактах, согласуется с современными представлениями и опубликованными экспериментальными данными по теме диссертации; использованы сравнения авторских данных с литературными данными, полученными ранее по рассматриваемой тематике.
Апробация результатов исследования
Диссертационная работа апробирована и рекомендована к защите на совместном заседании кафедры лучевой диагностики ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России и отделения рентгеновских и радиоизотопных методов диагностики ФГАУ «ННПЦН им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России 25 апреля 2017 года (протокол № 158).
Материалы диссертационной работы представлены и обсуждены на отечественных и зарубежных конференциях: VI международной научно-
практической конференции «Невский радиологический форум» (Санкт-
Петербург, 2013 г.), в рамках IV Московского международного
нейрохирургического форума RUENDO (Москва, 2013 г.), II съезде
национального общества нейрорадиологов (Москва, 2014 г.), на XX
международном симпозиуме «Symposium Neuroradiologicum» (Стамбул, Турция, 2014 г.), на научно-практической конференции НЕЙРОРАД-2015
"Нейрорадиологические биомаркеры в диагностике и прогнозировании заболеваний головного мозга" (Москва, 2015 г.), на конгрессе Российской ассоциации радиологов (Москва, 2015 г.), III съезде национального общества нейрорадиологов (Санкт-Петербург, 2016 г.), IX международной научно- практической конференции «Невский радиологический форум» (Санкт- Петербург, 2017 г.).
Внедрение результатов исследования
Результаты диссертационной работы внедрены в практику отделения рентгеновских и радиоизотопных методов диагностики ФГАУ «ННПЦН им. акад.
Н.Н. Бурденко» Минздрава России, в учебный процесс кафедры лучевой диагностики ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России на последипломном этапе обучения врачей по специальности «Рентгенология» и ООО “Центральный научно-исследовательский институт лучевой диагностики” (образовательная лицензия № 038017 от 11 ноября 2016 года) на этапе дополнительного профессионального образования по специальности «Рентгенология».
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в которых полностью отражены основные результаты диссертационного исследования. Из них 4 статьи - в научных рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК Министерстве образования и науки Российской Федерации, 7 работ - в виде тезисов докладов на конференциях и симпозиумах.
Структура и объем диссертации
Диссертация представлена в виде рукописи, изложена на 132 страницах машинописного текста, иллюстрирована 19 таблицами и 39 рисунками. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка сокращений и списка литературы. Библиографический указатель содержит 165 источников, из них 44 - отечественных, 121 - зарубежных.

bibliography

Практические рекомендации
1. Для уточнения гистологической принадлежности опухолей основания черепа необходимо определить место происхождения новообразования: гипофиз, воронка гипофиза, гипоталамическая область, сосудистые структуры, черепно¬мозговые нервы, костные структуры, оболочки мозга и др.
2. При интра-, экстракраниальном распространении следует установить
откуда происходит первичный рост: интра- или экстракраниальное
распространение со вторичной интракраниальной инвазией, а также определить степень вовлечения костных структур (экскавация, деструкция, гиперостоз) и наличие петрификатов в строме образования.
3. Целесообразно осуществлять время-пролетную МР-ангиографию 3D TOF высокого разрешения (3 Тесла) для уточнения степени вовлечения магистральных артерий головы в патологический процесс (окутывание, компрессия, смещение и т.д.), а также для выявления возможных источников кровоснабжения.
4. Для более точной дифференциальной диагностики рекомендуется включить в стандартный протокол обследования КТ- или МР-перфузию в целях определения гемодинамических параметров (повышение, снижение) и оценки степени васкуляризации опухоли.
Список сокращений
АГ - аденома гипофиза
АПКТ - артериальная перфузионная компьютерная томография
ВСА - внутренняя сонная артерия
ГБ - глиобластома
ГЭБ - гематоэнцефалический барьер
ДВИ - (DWI) - (diffusion weighted images) диффузионно-взвешенные изображения
ЗЧЯ - задняя черепная ямка
ИП - импульсная последовательность
КВ - контрастное вещество
КС - кавернозный синус
КТ - компьютерная томография
КФ - краниофарингиома
М - менингиома
МРА - магнитно-резонансная ангиография МРС - магнитно-резонансная сигнал МРТ - магнитно-резонансная томография
ОФЭКТ - однофотонная эмиссионная компьютерная томография
ПКТ - перфузионная компьютерная томография
ПЧЯ - передняя черепная ямка
ПЭТ - позитронно-эмиссионная томография
РФП - радиофармпрепарат
СКТ - спиральная компьютерная томография
СЧЯ - средняя черепная ямка
Т - Тесла
ТІ ВИ - МР-изображения, взвешенные по Т1 Т2 ВИ - МР-изображения, взвешенные по Т2 УЗИ - ультразвуковое исследование ХСО - хиазмально-селлярная область ЦАГ - прямая церебральная ангиография ЦНС - центральная нервная система ЧМН - черепно-мозговые нервы BF - (blood flow) скорость кровотока BV - (blood volume) объем кровотока
CBF - (cerebral blood flow) регионарная скорость церебрального кровотока CBV - (cerebral blood volume) регионарный объем церебрального кровотока DWI - (diffusion weighted images) диффузионно-взвешенные изображения FLAIR - Fluid Attenuated Inversion Recovery, частный случай ИИ IR с подавлением сигнала от свободного ликвора
МТТ - (mean transit time) среднее время транзита крови PS - (permeability surface) микроваскулярная проницаемость TOF MRA - (time of flight MR-angiography) - время-пролетная магнитно- резонансная ангиография
Список литературы
1. Абдульхамид, Бен-Шабан Уиис. Методы интервенционной нейрорадиологии в нейроонкологии: автореф. дис. ... канд. мед. наук: спец. 14.00.28 — нейрохирургия / Абдульхамид Унис Бен-Шабан. - СПБ., 2006. -16 с.
2. Быканов, А.Е. Время-пролетная магнитно-резонансная ангиография с высоким пространственным разрешением в визуализации лентикулостриарных артерий у пациентов с глиальными опухолями островковой доли мозга / А.Е. Быканов, Д.И. Пицхелаури, И.Н. Пронин [и др.] // Журнал вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. -2015. — № 3. - С. 5-14.
3. Верещагин, Н.В. Компьютерная томография мозга / Н. В. Верещагин [и др.]. — Москва : Медицина, 1986. — 251 с.
4. Долгушин, М.Б. Перфузионная компьютерная томография в динамической оценке эффективности лучевой терапии при вторичном опухолевом поражении головного мозга / М.Б. Долгушин, И.Н. Пронин, В.Н. Корниенко и др. // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. - 2008; - 19: 4 - С. 36-46.
5. Долгушин, М.Б. Метод КТ-перфузии в дифференциальной диагностике вторичного опухолевого поражения головного мозга / М.Б. Долгушин, И.Н. Пронин, JI.M. Фадеева и др.//Медицинская визуализация. - 2007. - №4,- С. 100-106.
6. Журавлева, М.А. Возможности перфузионной КТ в оценке эффективности комбинированного лечения глиальных опухолей головного мозга: дис. ... канд. мед. наук: спец. 14.01.13 — Лучевая диагностика, лучевая терапия / Журавлева Мария Александровна. - СПб., 2015., - 182 с.
7. Журавлева, М.А. Возможности перфузионной КТ в выявлении и оценке случаев псевдопрогрессирования после комбинированного лечения супратенториальных глиом / М.А. Журавлева, Т.Н. Трофимова, А.С. Шершевер //
Лучевая диагностика и терапия. - 2015.-N З.-С. 15-23.
8. Иллюстрированный самоучитель по SPSS [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.hr-portal.ru/spss/index.php.
9. Кадашев, Б.А. Аденомы гипофиза: клиника, диагностика, лечение / Под ред. проф. Б.А. Кадашева. - М.- Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2007. - 368 с.
10. Калинин, П.Л. Кавернозный синус. Современные представления о строении и хирургической доступности на примере результатов большой группы пациентов с аденомами гипофиза, перенесших эндоскопическое трансназальное транссфеноидальное удаление / П.Л. Калинин, М.А. Кутин, О.И. Шарипов, Д.В. Фомичев, Б.А. Кадашев, А.Н. Шкарубо, С.Н. Алексеев, Л.И. Астафьева, О.Ф. Тропинская, Е.И. Шульц [и др.] // Вестник неврологии, психиатрии и нейрохирургии. - 2016,-№4.-С. 68-90.
11. Калинин, П.Л. Эндоскопическое транссфеноидальное удаление аденом гипофиза, врастающих в кавернозный синус / П.Л. Калинин, О.И. Шарипов, И.Н. Пронин, М.А. Кутин, Д.В. Фомичев, Б.А. Кадашев, А.Н. Шкарубо, С.Н. Алексеев, Л.И. Астафьева, О.Ф. Тропинская, Г.Ф. Добровольский, Е.И. Шульц [и др.] // Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2016. - Т. 80, № 4. - С. 63-74.
12. Коновалов, А.Н. Компьютерная томография в нейрохирургической клинике / А.Н. Коновалов, В.И. Корниенко. - Москва: Медицина, 1985. - 293 с.
13. Коновалов, А.Н. Нейрорентгенология детского возраста / А.Н. Коновалов,
В.Н. Корниенко, В.И. Озерова, И.Н. Пронин. - Москва: Антидор, 2001. - 425 с.
14. Коновалов, А.Н. Опыт хирургического лечения неврином тройничного нерва с одновременным распространением в среднюю и заднюю черепные ямки / А.Н. Коновалов, П.Л. Калинин, В.Н. Шиманский [и др.] // Журнал вопросы нейрохирургии им.Н.Н.Бурденко. - 2014. - № 5. - С. 23-32.