Diskusjon
Flere grupper har studert forholdet mellom kontrastoverføringskoeffisient og tumorgrad i gliomer ved BRUK AV MR-avbildning (2, 10, 11, 31). Resultatene av disse studiene virker motstridende, og nøye gjennomgang viser en stor variasjon i bildeoppkjøpsprotokoller, bildeanalyseteknikker og statistiske analysetilnærminger. Det er viktig å forsøke å avklare årsakene til disse avvikene, fordi den potensielle rollen, hvis noen, for overføringskoeffisientmålinger i klinisk praksis forblir uklar.
i den nåværende studien har vi brukt en farmakokinetisk modell basert på den første passasjen av kontrastbolusen beskrevet Av Li et al (22, 33). Modellen er basert på tidsmessige endringer i beregnet kontrastkonsentrasjon avledet Fra T1-vektede data og bruker en dekomponering av de målte dataene for å identifisere relative bidrag fra intravaskulær og ekstravaskulær kontrast i hver piksel. Dekomponeringstrinnet-sammen med reduksjonen i antall tilpasningsvariabler som brukes i kurvetilpasningsstadier—gjør modellen svært reproduserbar og stabil til store variasjoner i signalintensitet–til-støyforhold. Reproduserbarheten av modellen forbedres ytterligere ved skalering av den observerte arterielle inngangsfunksjonstoppen for å gi en førsteordens korreksjon for variasjoner av signalintensitet indusert av lokale strømningsartefakter. En stor betydelig ulempe er den iboende antagelsen om at ingen tilbakestrømning av kontrast vil oppstå fra EES til plasma under den første passasjen av kontrastbolusen. Dette er usant i vev med svært høy endotelpermeabilitet (>0,2 minutter-1−, og en undervurdering av overføringskoeffisientverdier forekommer over denne omtrentlige terskelen (35). I den nåværende studien ble verdier av denne størrelsen ikke observert i et enkelt tilfelle, og derfor kan vi med rimelighet forvente at de målte verdiene for overføringskoeffisient og CBV er representative for sanne vevsverdier. Resultatet av analysen er matchet kvantitative parametriske kart Over Ktrans og CBV.
Vi har valgt å undersøke alle vev i den forsterkende komponenten av svulsten for denne studien og å undersøke både medianverdien av de parametriske variablene hentet fra svulsten og deres 95. persentilverdier. Bruken av 95-persentilverdier gjenkjenner det faktum at mange fordelinger viser en signifikant skjevhet med en hale til høyre side av distribusjonen (dvs.et overskudd av høye verdier), som antagelig representerer økninger i målte parametere i en liten delpopulasjon av piksler. Bruken av 95-persentilverdien bidrar til å identifisere fordelinger der medianverdien ikke er vesentlig endret, men tilstedeværelsen av små antall piksler med økte verdier gir opphav til en stor skjevhet i fordelingen (36).
i denne studien viste vi nær korrelasjon mellom MÅLINGER AV CBV og Ktrans. Denne korrelasjonen kan forutsies fordi Ktrans er direkte påvirket ikke bare av endotelial permeabilitet overflateareal produkt, men også av blodstrøm. Alle parametriske variabler som ble diskriminert mellom høy-og lavgradige tumorer og logistisk regresjonsanalyse viste at Ktrans (95%) og CBV var uavhengig relatert til grade. Optimal differensiering mellom høy-og lavgradige svulster ble oppnådd ved bruk av en diskriminant funksjon, som korrekt klassifiserte 94,9% av tilfellene. Sammenligning av verdier på tvers av alle tumorgrader viste at BARE CBV og CBV(95%) var signifikant forskjellige mellom grad III OG IV. Diskriminantanalyse viste igjen at Både Ktrans (95%) og CBV var signifikante uavhengige prediktorer for grad, men klassifiseringsnøyaktigheten var dårlig.
et potensielt problem med den nåværende studien er at alle pasienter med høygradige svulster ble avbildet etter oppstart av steroidbehandling, som er ment å stabilisere endotelet og dermed forventes å redusere målte verdier Av Ktrans. I praksis er dette umulig å unngå og har også vært en potensiell svakhet i andre studier fordi steroidbehandling ofte påbegynnes ved diagnose. Effektene av steroidbehandling vil imidlertid bli spådd å redusere de målte Ktrans og redusere eller avskaffe styrken av forholdet Mellom Ktrans og klasse som vi har beskrevet.
Mange studier har vist en sammenheng MELLOM CBV og tumorgrad ved å bruke mottakelighetskontrast-forsterkede (T2*-vektede) teknikker, og til tross for variasjoner i metodikk er disse publikasjonene i stor grad enige (3, 5, 7, 8, 12, 19, 20, 23, 31, 36, 37). Tidligere publikasjoner undersøke forholdet mellom grade og overføring koeffisient har beskrevet vidt varierende funn. Den første slike studien, publisert i 2000, brukte en lav-temporal oppløsning (26 sekunder) T1-vektet oppkjøp (11). Analysene av dynamiske data var basert på signalintensitetsendringer, og det ble ikke gjort forsøk på å korrigere For baseline t1-verdier eller å beregne kontrastkonsentrasjonsendringer i løpet av studien. De undersøkte områdene inkluderte alt det forsterkende vevet i svulsten og fant signifikante forskjeller i permeabilitet mellom alle par karakterer og en høy korrelasjon mellom grad og permeabilitet (r = 0,76). Denne studien viste ingen statistisk forskjell på fraksjonert blodvolum mellom karakterer, selv om det var en svak korrelasjon (r=0,39). Det er 2 betydelige potensielle metodologiske problemer med denne analyseteknikken (11). For det første, bruk av signalintensitetsvariasjoner i stedet for beregning av kontrastkonsentrasjonsendringer, og for det andre bruk av svært lav temporal oppløsning. Forholdet mellom kontrastmiddelkonsentrasjon og signalintensitet på t1-vektede bilder er ikke-lineært (38). Dette er spesielt problematisk i områder med svært høy konsentrasjon hvor signalintensiteten vil være betydelig lavere enn det som forventes med et lineært forhold. Formen av arteriell inngangsfunksjon som brukes, kan ha vært feil, fordi høye konsentrasjoner vanligvis ses i store fartøy, slik at bruken av signalintensitet endres for å gi en arteriell inngangsfunksjon, sannsynligvis vil systematisk overvurdere kontrastendringene som finner sted i det vaskulære treet. I tillegg ble kontrastmiddel administrert som en kortvarig bolus med en varighet kortere enn prøvetakingstiden for innsamlingssekvensen. Dette gjør nøyaktig måling av maksimal arteriell kontrastverdi umulig og kan føre til betydelig variasjon i målte arterielle inngangsfunksjoner (39). Kombinasjonen av disse effektene kan forventes å gi betydelig variabilitet, noe som vil påvirke CBV-estimatene på en uforutsigbar måte avhengig av det tidsmessige forholdet mellom den første pass-toppen av kontrastkonsentrasjonen og prøveintervallet. Dette representerer en kilde til store tilfeldige målefeil i ESTIMATENE FOR CBV og kan forklare mangelen på korrelasjon mellom CBV og tumorgrad. De forventede feilene i estimatene av overføringskoeffisienten på grunn av dette vil være langt mindre, slik at man kan forvente at et underliggende forhold til grade vil bli oppdaget. Svikt i studien for å demonstrere forholdet MELLOM CBV og tumor klasse motsier en stor kropp av tidligere arbeid basert hovedsakelig på mottakelighet-baserte teknikker som gjentatte ganger har vist et slikt forhold til å eksistere. Det er mulig at noen ekte bidrag FRA CBV ble tatt med i overføring koeffisient estimat på grunn av lav timelig oppløsning datainnsamling.
den andre gruppen som spesifikt adresserte forholdet mellom endotelpermeabilitet og grad, brukte en høy temporal oppløsning (1 sekund) T1-vektet oppkjøp og analyserte dataene ved å bruke en farmakokinetisk multikomp-modell til de beregnede kontrastmidlekonsentrasjonsdataene (2, 40). Analysen inkluderte alt tumorvevet, inkludert ikke-forsterkende komponenter, og produserte parametriske bilder av variablene. Analysen var basert på histogramfordeling i individuelle piksler i svulsten og spesifikke målte verdier av individuelle parametere ble ikke presentert; forfatterne uttalte imidlertid at det var et sterkt diskriminerende forhold mellom estimater AV CBV og grad som kunne brukes til å klassifisere individuelle svulster ved å bruke vilkårlige terskler. I denne studien av 24 gliomer resulterte definering av enhver tumor med > 5% av voxelene med verdier > 5% CBV som GRAD III og enhver tumor med >7% av voxelene med verdier > 8% CBV som GRAD IV i at 83% av tilfellene ble klassifisert korrekt. Det var imidlertid ingen sammenheng mellom permeabilitetsrelaterte parametere og grad. Dette kan skyldes det faktum at modellen som ble brukt på dataene, var ikke-standard og at formen av arteriell inngangsfunksjon som ble brukt, var feil, uten tegn på en førstepass topp.
I 2002 Studerte Provenzale et al (10) 22 pasienter med gliom ved å bruke En t2-vektet dynamisk bildespinnekkosekvens med en temporal oppløsning på 1,5 sekunder. Dataene ble analysert ved å bruke en Modell Som Tidligere Er beskrevet Av Weisskoff (25) for å produsere parametriske kart over overføringskoeffisienten. Dataene ble analysert ved å prøve svulsten med flere regioner av interesse for å finne en gjennomsnittlig og den høyeste målbare overføringskoeffisientverdien. Disse forfatterne viste signifikante forskjeller i overføringskoeffisienten mellom lav-og høygradige svulster med størst forskjell sett i maksimumsverdier (P=.018). Dette ga en positiv prediktiv verdi på 90% og en negativ prediktiv verdi på 75% for en overføringskoeffisient på 0,03. Forfatterne målte ikke eller kommenterte blodvolumeffekter. Dessverre er nøyaktigheten av dekomponering av intra – og ekstravaskulære kontrastmiddel bidrag Fra T2*-vektet dynamisk datasett relatert til ekstraksjonshastigheten av kontrastmiddel i tumorvevet. I nærvær av store ekstraksjonsfraksjoner forventer de opprinnelige forfatterne at modellen er mindre hensiktsmessig (25). Tilstedeværelsen av betydelige T1-bidrag til signalintensitet representerer det verste fallet der deler av svulsten med svært permeable kapillærsenger viser signifikant t1-relatert forbedring under første passasje av kontrastbolusen (41). Weisskoff et al foreslo at i slike tilfeller ville bruk av teknikker for å minimere T1 – relatert forbedring være nødvendig for å mer aggressivt korrigere kontrastmiddellekkasjen (25). Faktisk brukte den opprinnelige beskrivelsen av teknikken pre-enhancement teknikker for å redusere T1-relaterte effekter, og forfatterne foreslo at høyere dose pre-enhancement kan være nødvendig der kontrastutvinningsfraksjonen var høy. I Provenzale et al. – studien ble det ikke brukt pre-enhancement, Slik At T1-effekter bør forventes og vil være proporsjonalt større i høyere grad av svulster hvor lekkasje sannsynligvis vil være høyere (41). Dette ville ha effekten av å redusere tilsynelatende verdier AV CBV mens økende tiltak Av Ktrans i høyverdig, styrke, svulster.
den siste studien for å undersøke forholdet mellom mikrovaskulære parametere og tumorgrad i gliomer ble publisert i 2004 (31). Denne store studien av 73 pasienter med primære gliomer brukte en høy temporal oppløsning (1 sekund) T2*-vektet oppkjøpssekvens. CBV-estimater ble beregnet ved å bruke standardteknikker For t2 * – vektede bilder, som tidligere har vist seg å produsere sterke korrelasjoner mellom CBV og grade. Estimater av overføringskoeffisient (ktrans) ble produsert ved å bruke en standard 2-kompartmentmodell anvendt på de samme dataene. Målinger ble hentet fra parametriske bilder ved å bruke flere interesseområder rettet mot områder med betydelig forbedring, og den høyeste av 4 målinger ble valgt. Forfatterne viste signifikante forskjeller I CBV mellom alle par karakterer, men forskjeller mellom Ktrans ble bare funnet mellom grad II OG III og grad II OG IV. det var en signifikant korrelasjon mellom CBV og grad (r=0,817) og et mye svakere forhold Mellom KTRANS og grad (r = 0,266). Logistisk regresjon for å identifisere prediktorer for høy-versus lavgradige svulster viste bare CBV å være signifikant prediktiv. Igjen er det potensielle metodologiske problemer knyttet til tilnærmingen tatt i denne studien. Bruken Av T2 * – vektet bildebehandling øker igjen problemet med konkurrerende T1-vektede effekter i forbedrende vev som ble diskutert ovenfor (41). Igjen ble det ikke gjort noe forsøk på å redusere disse effektene ved pre-enhancement eller ved bruk av sekvenser ufølsomme For T1. For det andre skyldes hevingen av tilsynelatende kontrastkonsentrasjon etter bolusens passasje helt og holdent lekkasje av kontrastmiddel og tar ingen hensyn til muligheten for gjenværende intravaskulær kontrast. I praksis anerkjenner forfatterne at blodstrømmen kan være ekstremt variabel og heterogen i en gitt region av en svulst, og At Ktrans kan undervurderes dersom ekstremt langsom strømning er tilstede, som kan ses i områder med lavt perfusjonstrykk eller tortuøse kar. Vi har tidligere undersøkt forholdet mellom tumorgrad og tidlig kontrast resirkuleringsfase på T2 * – vektede bilder ved å bruke en måling av integralet av kontrastkonsentrasjon i tidlig resirkuleringsfase til det regionale blodvolumet (36, 41). Denne relative resirkuleringsparameteren viser en klar sammenheng med tumorgrad i gliomer med økt skjevhet i fordelingen ved høyere grad, og vi tilskrev dette forholdet til retensjon av kontrast i kroket dårlig perfusjonerte kar som typisk ses i høygradige svulster. Dette øker muligheten for at noen av de tidlige resirkulasjonsfaseendringene på T2 * – vektede oppkjøp ikke bare reflekterer permeabilitet, men også beholder intravaskulær kontrast.
Selv om DET er klart AT dce-MR imaging teknikker gir betydelig løfte i klinisk praksis, er det betydelige problemer knyttet til implementering og tolkning. Estimering AV CBV Fra t2 * – vektede bilder representerer et eksempel på en teknikk som er relativt robust til bildeoppkjøpsprotokoll og analyseteknikk med en stor mengde publisert arbeid som generelt viser god avtale. Mer komplekse analysestrategier innebærer uunngåelig en rekke forutsetninger knyttet til årsaken til observerte signalintensitetsendringer og de underliggende fysiologiske mekanismene som styrer kontrastfordeling og signalintensitetsdannelse. Studiene beskrevet her viser ganske ulike resultater nesten utvilsomt som følge av variasjoner i metodikk. Det virker liten tvil om at DET er en sterk sammenheng MELLOM CBV og tumorgrad i gliomer, fordi det er en stor publisert mengde arbeid avledet fra Både T2*- og T1-vektede data (5-8, 19, 42-44). Disse studiene bruker direkte måling AV CBV ved å integrere kontrastkonsentrasjonstidskurven, og den samme metoden ble brukt med lignende resultater i Studiet Av Lov et al beskrevet ovenfor (31). Den nåværende studien Og Arbeidet Til Ludeman et al (2, 40) brukte farmakokinetisk modellering Av T1-vektede data og kunne også demonstrere dette forholdet. Forholdet mellom ktrans og grade forblir mindre klart. Studiene Av Ludemann et al (2, 40) klarte ikke å demonstrere noen sammenheng Mellom Ktrans og grade, og study Of Law et al (31) viste bare et svakt forhold; imidlertid identifiserte Både den nåværende studien Og Studien Provenzale Et al (10) ktrans som en signifikant diskriminator mellom høy – og lavgradige gliomer. Hver av avbildnings-og analyseteknikkene som er brukt i disse tidligere studiene, er forbundet med spesifikke potensielle ulemper. Dette gjelder også for teknikken vi har brukt, som er kjent for å undervurdere Ktrans hvor kontrastutvinningsfraksjonen er høy. Metoden har imidlertid blitt grundig testet både ved etablering av reproduserbarhetskoeffisienter og Ved Monte Carlo-modellering for å identifisere størrelsen på feil indusert ved bruk av lav signalintensitet til støydata og av forutsetningene i selve modelleringen (22, 33, 35). Studiene tyder på at modellen kan forventes å være nøyaktig og reproduserbar innenfor Det målte området for Ktrans identifisert i den nåværende studien. Teknikken gir også betydelige fordeler fordi datainnsamling kan utføres på mindre enn et minutt og kan brukes sammen med en pust-hold teknikk (45).
som konklusjon har vi vist sterke relasjoner mellom BÅDE CBV og Ktrans og histologisk grad i gliomer. Enten måling, eller en kombinasjon av 2, viser god diskriminerende effekt ved å skille mellom lav-og høygradige svulster med diagnostisk sensitivitet og spesifisitet >90%. Identifikasjonen AV grad iii og GRAD IV svulster er relativt dårlig, med diagnostisk følsomhet på bare 68% og spesifisitet på 62%. Vi har også avklart årsakene til tilsynelatende uoverensstemmelser mellom tidligere studier ved en nøye gjennomgang av deres eksperimentelle tilnærminger. Denne studien indikerer at Ktrans gir viktig og uavhengig informasjon om tumorbiologi og mikrovaskulær struktur som støtter fortsatt utvikling og bruk av disse mer komplekse analyseprotokollene.
