Abstract
Bakgrunn
Følsomhet vektet imaging (SWI) er en ny MR teknikk som har vist seg svært nyttig i diagnostisering av hjernesykdommer, men få Studien ble utført på sin verdi i prostatasykdommer. Hensikten med denne studien var å undersøke verdien av SWI skille prostatakreft fra benign prostatahyperplasi og oppdager prostata forkalkninger.
metodikk /hovedfunnene
23 pasienter med prostatakreft og 53 pasienter med benign prostatahyperplasi bevist av prostatabiopsi ble skannet på en 3.0T MR og en 16-rad CT-skanner. Høy oppløsning SWI, konvensjonell MR og CT ble utført på alle pasienter. MR og CT funn, spesielt SWI, ble analysert og sammenlignet. Analysene viste at 19 av 23 pasienter med prostatakreft presenteres blødning innenfor tumorområdet på SWI. Men i 53 pasienter med benign prostatahyperplasi, ble blødning oppdaget bare i en pasient i prostata ved SWI. Når man sammenligner SWI, konvensjonell MRI og CT i å oppdage prostatakreft blødning, ut av de 19 pasienter med prostatakreft som hadde prostatahyperplasi blødning detektert av SWI, ble prostatisk blødning detektert i bare 7 pasienter ved hjelp av konvensjonell MRI, og ingen ble påvist ved CT . I tillegg, CT viste forkalkninger i 22 pasienter som alle ble oppdaget av SWI mens bare 3 ble påvist ved konvensjonell MRI. Sammenlignet med CT viste SWI 100% i diagnostisk sensitivitet, spesifisitet, nøyaktighet, positiv prediktiv verdi (PPV) og negativ prediktiv verdi (NPV) for å påvise forkalkninger i prostata, men konvensjonell MRI viste 13,6% i sensitivitet, 100% i spesifisitet, 75 % i nøyaktighet, 100% i PPV og 74% i NPV.
Konklusjoner
Mer tilsynelatende prostata blødninger ble oppdaget på SWI enn på konvensjonelle MR eller CT. SWI kan gi verdifull informasjon for differensialdiagnose mellom prostatakreft og prostatahyperplasi. Filtrerte fase bilder kan identifisere prostata forkalkninger samt CT
Citation. Bai Y, Wang M-Y, Han Y-H, Dou S-W, Lin Q, Guo Y, et al. (2013) Følsomhet Vektet Imaging: et nytt verktøy i diagnostisering av prostatakreft og Påvisning av prostata Forkalkning. PLoS ONE 8 (1): e53237. doi: 10,1371 /journal.pone.0053237
Redaktør: Xiaoliang Zhang, University of California San Francisco, USA
mottatt: 25 juni 2012; Godkjent: 27 november 2012; Publisert: 07.01.2013
Copyright: © 2013 Bai et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Denne studien ble støttet av Natural Science Foundation National av Kina under Grant nr. 81271565, Distinguished Young Scholar i Scientific and Technical Innovation Foundation i Henan-provinsen under Grant No.124100510016, og Foundation Science and Technology of Public Health i Henan-provinsen under Grant Nos .201202018 og 201003095. de finansiører hadde noen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser: Forfatter. (Yong-Ming Dai) fra et kommersielt selskap, Siemens Healthcare, var en MR samarbeid manager gjør teknikken støtte i denne studien i henhold til Siemens samarbeid regulering uten betaling og personlig bekymring med denne studien. Dette endrer ikke forfatternes tilslutning til alle PLoS ONE politikk på deling av data og materialer.
Innledning
Prostatakreft er den femte vanligste kreftformen [1] og bli en stor verdensomspennende publikum helseproblem [2], noe som fører til 6% av kreftdødsfall hos menn [1]. MRI har vært et nyttig redskap for å detektere PCa, men det er likevel vanskelig å skille Prostatakreft fra benign prostatahyperplasi noen ganger, særlig når svulsten er plassert i den sentrale sonen av prostata. I tillegg er prostatic forkalkning også vanskelig å bli oppdaget tydelig ved konvensjonell magnetisk resonans imaging (MRI) som signalintensitet (SI) av forkalkning varieres [3], [4] og størrelsen av forkalkning er vanligvis meget liten.
mottakelighet vektet imaging (SWI) er en ny MR-teknologi som gjenspeiler den magnetiske susceptibilitet av vev og er utsøkt sensitive til paramagnetiske deoxygenated blodprodukter som deoksyhemoglobin, methemoglobin og hemosiderin [5]. Det omfatter ikke bare størrelsesinformasjon, men også nyttig faseinformasjon, som vanligvis ble ignorert i de fleste diagnostiske MR. For å gjøre god bruk av faseinformasjon, men fase og størrelse bilder separat er også kritiske opplysninger, Dr. Haacke et al. kombin den filtrerte fase og størrelsesinformasjon og dermed skapt en ny mottakelighet-vektet magnitude bilde, dvs. SWI [6]. SWI ble vist seg å være mye mer sensitiv i å oppdage microbleeds i hjernen thangradient-tilbakekalt ekko (GRE) – og GRE-type single-shot echoplanar imaging (GREI, GRE-EPI) [7]. Fordi diamagnetiske forkalkning og paramagnetiske blodprodukter til stede motsatt signal funksjoner på de filtrerte fase bilder, er det lett å skille forkalkning fra blødning ved hjelp filtrerte fase bilde [8]. Således SWI og filtrerte fase bilde har blitt mye brukt i påvisning av intracerebral microbleed og visning av forkalkning i sentralnervesystemet [9] – [12]. Men det er ingen rapporter om SWI i prostata så langt. Denne studien undersøkte verdien av høyoppløste SWI og filtrert fase bilde skille prostatakreft fra benign prostatahyperplasi og oppdager forkalkning ved å sammenligne med konvensjonelle MR og CT-bilder.
Materialer og metoder
Etikk uttalelse
Denne studien ble godkjent av sykehus gjennomgang styrene i Henan Provincial Folkets sykehus. Skriftlig informert samtykke ble innhentet fra alle pasienter. All forskning prosedyrer ble utført i samsvar med Helsinkideklarasjonen.
Studiepopulasjon
Dette var en prospektiv studie som inkluderte 76 pasienter med prostata sykdommer i Henan Provincial Folkets sykehus fra juni 2011 til september 2012. transrectal ultralyd (TRUS) -Guidede prostatabiopsi viste 23 pasienter med prostatakreft (aldersgruppe 55-91 år, gjennomsnittsalder 71 år) (tabell 1) og 53 pasienter med benign prostatahyperplasi (aldersgruppe 49-84 år, gjennomsnittsalder 68 år). Høy oppløsning SWI, konvensjonell MR og CT ble utført på alle pasienter før prostatabiopsi, transuretral reseksjon, endokrin behandling, brachyterapi, strålebehandling eller medikamentell behandling for prostata sykdom.
Imaging oppkjøpet.
MR ble utført på en Siemens 3T scanner (Magnetom Trio, Siemens Medical Solutions, Erlangen, Tyskland) med et bekken rekke faset spole (Siemens Medical System).
SWI er en tredimensjonal fast lav -angle gradient-ekko (GRE) sekvens. Imaging parametre for SWI for prostata er som følger: synsfelt (FOV) 300 × 300 mm
2, matrise 282 × 512, TR (repetisjon tid) /TE (ekko tid) = 22/12 millisekunder (ms) , 20 ° flip-vinkler, og 3 mm skivetykkelse. Oppkjøpet gang var 3 minutter og 36 sekunder. De SWI bildene ble laget ved hjelp av størrelse og fase bilder [13]. Fase Bildet var høy pass filtrert (ved å bruke en 64 x 64 utelukkelse av lav romlig frekvens-informasjon) for å fjerne store deler av ryggraden lav romlig frekvens bakgrunn statisk felt variasjon. En fasemasken er laget ved å sette alle positive faseverdier (mellom 0 ° og 180 °) til enhet og normalisering av negativ-faseverdier fra 0 ° til -180 ° til en grå skala med verdier som strekker seg lineært fra 1 til 0, respektivt . Denne normaliserte fasen masken øket fire ganger mot det opprinnelige størrelse bildet og ga bilder som maksimert de negative signalintensitetene av de områder som inneholder deoksygenert blod og økt kontrast mellom områder som inneholder deoksygenert blod og det omgivende vev. Til slutt ble en minimum intensitet projeksjon over to seksjoner utført for å vise data behandles ved hjelp av sammenhengende 4-mm-tykke seksjoner i tverrplanet.
Konvensjonell MR ble utført med en rask spinn-ekko (FSE) sekvens . Imaging parametere var som følger:
Axial T1 vektet bilde (WI): synsfelt (FOV) 300 × 300 mm
2, matrise 288 × 320, TR (repetisjon tid) /TE ( ekko tid) = 700/11 millisekunder (ms), 150 ° flip vinkel, og 3 mm skive tykkelse. Oppkjøpet gang var 3 minutter og 25 sekunder
Axial T2WI. FOV 300 × 300 mm
2, matrise 272 × 320, TR /TE = 4000/87 ms, 140 ° flippvinkel og 3 mm skive tykkelse. Oppkjøpet gang var 3 minutter og 54 sekunder
Sagittal T2WI. FOV 250 × 250 mm
2, matrise 272 × 320, TR /TE = 4000/87 ms, 140 ° flippvinkel og 3 mm skive tykkelse. Oppkjøpet gang var 3 minutter og 54 sekunder
Koronale T2WI. FOV 250 × 250 mm
2, matrise 192 × 256, TR /TE = 4000/104 ms, 145 ° flippvinkel, og 4 mm skive tykkelse. Oppkjøpet var 2 minutter og 26 sekunder.
CT ble utført på en 16-rad CT-skanner (Brilliance 16, Philips Medical Systems). Imaging parametrene er som følger:. 120KV tube spenning, 250 mA tube strøm, og 3 mm tykkelse
Histopatologisk undersøkelse
Hver pasient gjennomgikk transrectal ultralydveiledet sekstant biopsier etter gjennomføring av MR. og CT undersøkelse innen 10 dager. De patologiske Resultatene viste at 23 pasienter hadde prostatakreft og 53 pasienter hadde benign prostatahyperplasi.
Imaging analyse.
To radiologer med 11 og 15 års diagnostisk erfaring henholdsvis blindet til histopathologic resultatene analysert alle bildene. Tumorous og ikke-neoplastiske områder ble bestemt på MR-bilder hos pasienter med prostatakreft. De observerte hemoragisk foci og forkalkning i prostata og diskutert de endelige resultatene når disaccordance dukket opp.
Statistisk analyse.
SPSS 17.0 statistisk programvare ble benyttet for å analysere data. Fishers eksakte test ble brukt til å analysere hemoragisk manifestasjoner på SWI mellom prostatakreft og benign prostatahyperplasi gruppe. En p-verdi på mindre enn 0,05 ble betraktet som signifikant. Følsomhet, spesifisitet, nøyaktighet, negative prediktive verdier (NPV) og positive prediktive verdier (PPV) på SWI og konvensjonell MRI i å oppdage forkalkninger i prostata ble evaluert ved bruk av CT som gullstandarden.
Resultater
tumor~~POS=TRUNC lesjoner av 19 pasienter med prostatakreft ble plassert i den perifere sone av prostata, bare fire tilfeller var innenfor det sentrale område. I 19 av 23 pasienter (82,6%) med prostatakreft, ble blødning oppdaget i løpet av de tumorområder (16 pasienter med prostatakreft i randsonen og 3 pasienter med svulst lesjoner i den sentrale sonen) av SWI (tabell 1). Men liten blødning ble oppdaget bare i en pasient av 53 (1,9%) pasienter med benign prostatahyperplasi. Fishers eksakte test viste signifikant forskjell mellom prostatakreft og benign prostatahyperplasi i påvisning av blødning i løpet av lesjoner (p 0,05). Av de 19 pasienter med prostatakreft som hadde prostatahyperplasi blødning detektert av SWI, bare 7 pasienter hadde prostata blødning på konvensjonell MRI (fig. 1, 2, 3). Blødning ble ikke påvist i alle pasienter ved hjelp av CT. Enda viktigere, ble tumor lesjoner av 4 pasienter med prostatakreft lokalisert i den sentrale sonen av prostata i denne studien, og tumor blødning ble observert hos 3 pasienter av SWI.
rogen signal på konvensjonell T1WI (A) og T2WI (B) (piler) indikerer svulst blødning. Ingen blødning demonstreres på CT (C). Tumoren blødning ble også sett med SWI (D) og filtrert fase bilde (E) (piler). Histopatologiske undersøkelse bekreftet diagnosen prostatakreft (F).
Ingen svulst blødning er demonstrert på konvensjonell T1WI (A), T2WI (B) og CT (C), men lavt signal innenfor svulst på SWI (D) og filtrert fase bilde (E) (piler) indikerer tumor blødning. Histopatologiske undersøkelse bekreftet diagnosen prostatakreft (F).
Lav signal på konvensjonell T1WI (A) og T2WI (B) (piler) viser tumor blødning. Ingen blødning demonstreres på CT (C). Tumoren blødning ble også sett med SWI (D) og filtrert fase bilde (E) (piler). Bildene i andre rad kommer fra et annet stykke av den samme pasient. Ingen prostatisk forkalkning demonstreres på konvensjonell T1WI (F) og T2WI (G), men dot-lignende høy tetthet på CT (H), lav signal på SWI (I) og høyt signal på filtrerte fasebilde (J) (piler) indikerer calcificaiton.
calcificatinos ble påvist i 22 pasienter med CT, inkludert 5 av 23 pasienter med prostatakreft og 17 av 53 pasienter med benign prostatahyperplasi hyperplasia.When MRI ble brukt, forkalkninger ble oppdaget i alle de 22 pasienter ved SWI mens i bare 3 ved hjelp av rutine MR (fig. 3, 4). Sammenlignet med CT, SWI viste 100% i diagnostisk sensitivitet, spesifisitet, nøyaktighet, positiv prediktiv verdi og negativ prediktiv verdi i å avdekke forkalkninger i prostata, men konvensjonell MRI viste 13,6% i diagnostisk sensitivitet, 100% i spesifisitet, 75% i nøyaktighet, 100 % i positiv prediktiv verdi og 74% i negativ prediktiv verdi.
Ingen prostata forkalkning er demonstrert på konvensjonell T1WI (A) og T2WI (B), men dot-lignende høy tetthet på CT (C), lav signal på SWI (D) og høyt signal på filtrerte fase bilde (E) (piler) viser calcificaiton.
Diskusjoner
SWI er en ny MR teknikk som er mer sensitiv enn CT, konvensjonelle MR og T2 * WI GRE sekvenser i å oppdage paramagnetiske blodprodukter som deoxyhemoglobin, methemoglobin og hemosiderin i sentralnervesystemet [5]. Det har blitt mye brukt i detektering av microbleeds i forskjellige hjernesykdommer slik som hjerneskade, hjerneslag og vaskulær misdannelse [8] – [11]. I tillegg har SWI i ryggmargen traumer også blitt undersøkt av vårt team og ble bevist verdifulle i å oppdage ryggmarg blødning [14]. Noen nyere studier i gliom har utforsket SWI verdi og fant at det er nyttig i tumor gradering og pasientforvaltningsstrategier [15], [16]. Men så langt ingen studier har blitt gjort på verdien av SWI i prostata kreft og andre prostata sykdommer.
Som en avansert avbildningsteknikk, MRI har vært å få aksept som et viktig verktøy i evalueringen av prostata sykdommer. T2WI er en viktig tradisjonelle sekvens for diagnose av prostatakreft i prostata perifere sonen, men ikke spesifikke. Det er lett å skille kreft området som presenterer hypointense på T2WI fra den jevne hyperintense bakgrunn i prostata perifere sone. Imidlertid kan andre endringer som prostatitt og fibrose også vises hypointense på T2WI [17]. Videre, selv om de fleste av kreft oppstår i den perifere sone av prostata, opp til 30% av prostatakreft forekomme inne i den sentrale region [18]. Det er vanskeligere å diskriminere ondartet fra benign prostatahyperplasi fordi overgangssone kreft er stedet for opprinnelse av benign prostatahyperplasi, som kan ha en heterogen utseende [19]. Selv diffusjon vektet imaging (DWI), magnetisk resonans spektroskopi (MRS) og dynamisk kontrast forbedret (DCE) avbildning kan gi tilleggsinformasjon for diagnostisering av prostata sykdom, som hver metode har sine egne mangler, vises overlapping som differensialdiagnose mellom prostatakreft og benign prostatahyperplasi [20].
Denne studien undersøkte potensialet i SWI skille prostatakreft fra benign prostatahyperplasi. I 23 pasienter med prostatakreft, ble blødninger påvist hos 19 pasienter innenfor tumorous områder av SWI (82,6%). Men liten blødning ble oppdaget bare i en pasient av 53 (1,9%) pasienter med benign prostatahyperplasi av SWI. Blødningen-forhold i lesjonene hadde signifikant forskjell mellom de to sykdommene. Fra dette resultatet, det virket som prostata kreft kan være mer utsatt for blødninger enn benign prostatahyperplasi. Mulig årsak kan være at prostata kreftvev har høyere tetthet microvessel (MVD) som ble forårsaket av øket vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF) ekspresjon enn normal prostata eller benign prostatahyperplasi vev [21], [22]. Over-uttrykk for Id-en (hemmer av differensiering /DNA syntese) som tilhører den Id familien av helix-loop-helix proteiner er en viktig faktor for å fremme angiogenese gjennom aktivering av VEGF i prostatakreftceller [23]. De nye microvessels i svulster generelt skiller seg fra noncancerous vev. Selv om tumorområdet inneholder et større antall skip enn ikke-neoplastiske område, er fartøyet overflate tetthet reduseres. Dette reflekterte at størrelsen og formen på tumor microvessels tendens til å bli bred og mindre forgrenet enn i normalt vev [24]. Det kan føre til blødninger i prostata kreft som de nye microvessels er mer skjøre og uregelmessig med økt permeabilitet og høyere spredning rente enn det normale endotelceller [21]. Blod strømning målt i tumor-holdig prostata er generelt høyere enn det som i prostata vev inneholdende benign prostatahyperplasi [25]. Forskjellene mellom prostatakreft og benign prostatahyperplasi i mikrovaskulær struktur og hemodynamics kan være de viktigste årsakene til høy forekomst av prostatakreft blødning. I tillegg ut av de 19 pasienter med prostatakreft som hadde prostatahyperplasi blødning detekteres av SWI i denne studien, konvensjonell MRI bare påvises prostatisk blødning hos 7 pasienter. Det foreslått at SWI er mer sensitiv påvise prostata blødning enn konvensjonell MRI. Enda viktigere, ble tumorlesjoner av tre pasienter med prostatakreft lokalisert i den sentrale sonen av prostata i denne studien, og tumor blødning ble alle påvist i disse tre pasienter ved SWI. Dette funnet vil være svært nyttig for nøyaktig diagnose av prostatakreft i sentrale sonen. Selv om ikke alle pasienter med prostatakreft viste blødning på SWI, kan den supplerende informasjon fra SWI være verdifull for diagnostisering av prostatakreft. Som utvalgsstørrelsen med denne studien var liten, mer større studier må utføres for å ytterligere bevise disse resultatene.
prostata forkalkninger ofte oppstått ved urologisk praksis. Enkelte rapporter viste at små, flere forkalkninger er en vanlig, ofte tilfeldig ultrasonographic funnet i prostata og representerer et resultat av alder i stedet for et patologisk enhet. Imidlertid kan større prostata forkalkninger være relatert til underliggende betennelse og krever videre evaluering og mulig behandling [26], [27]. Tradisjonelt er CT trodde gullstandarden for påvisning av forkalkning som kan fastslås med Hounsfield-enheter (HU) over 100 [28]. På rutinemessig MRI, signalet av forkalkning er variert på grunn av forskjellige kalsiumforbindelser og vanskelig å skille den fra blødning. Derfor er evnen til å påvise CT i forkalkning er langt større enn konvensjonell MRI. Med utvikling av MRI-teknikker, har filtrerte fase bildet en meget følsom teknikk for å påvise forkalkning i hjernen [8], men ingen studie ble utført for å undersøke dens verdi ved påvisning av prostata forkalkninger. Denne studien viste at filtrerte fase bildet har lik effektivitet i å oppdage prostata forkalkninger som CT og langt høyere virkningsgrad enn rutine MR. Mekanismen kan være at filtrerte fasebildet er utsøkt følsom overfor forskjeller i lokal magnetisk susceptibilitet, som kan bli indusert av både blødning og forkalkning [5]. Både forkalkning og blødning showet lavt signal på SWI, men nåværende motsatt signal funksjoner på filtrerte fase bilder. Vanligvis forkalkning er høyt signal eller blandet signal dominert av høyt signal, men blødning vises som lavt signal eller blandet signal dominert av lav signal på filtrerte fase bilder [29]. Så filtrerte fase bildet er nyttig i å skille forkalkning fra blødning. For å overvinne dårlig stilt natur inverse filteret og forbedre mottakelighet kvantifisering, Dr. Haacke et al. innført en form av følsomhet kartlegging for å produsere et bilde av blodårer fra fasedata [30]. Begge simuleringer og studier på mennesker har vist at denne tilnærmingen kan dramatisk redusere streaking artefakter og forbedre nøyaktigheten av mottakelighet kvantifisering inne strukturer av interesse som årer eller andre hjernen vev [31]. I fremtiden kan det være mulig å bruke denne tilnærmingen til å vurdere kvantitativt microbleeds og forkalkninger og tillate en enkel identifisering av forkalkninger.
Den store begrensning av denne studien er at den histopatologiske undersøkelsen ble alle utført ved biopsi stedet for prostata reseksjon. Så svulsten blødning på SWI var ikke direkte bevist av histopatologiske undersøkelser. I tillegg er størrelsen på utvalget i denne studien ikke veldig stort, så vi ikke vurdere forekomsten av tumor blødning på ulike stadier hos pasienter med prostatakreft. Fremtidige studier kan være nødvendig å få mer pålitelige resultater og undersøke potensialet i SWI i prostatakreft iscenesettelsen.
I konklusjonen, våre resultater tyder på at SWI er mer sensitiv i påvisning av prostata microbleeding og kan være nyttig i differensialdiagnose mellom prostatakreft og benign prostatahyperplasi. Filtrerte fase bilder kan identifisere prostata forkalkninger samt CT. Flere studier med større utvalg for å få mer pålitelige resultater for klinisk praksis i fremtiden.
Takk
Vi ønsker å takke Dr. E. Mark Haacke i deparment av radiologi i Wayne State university i USA for manuskript vurdering.
