Abstract
Mål
Prospektivt vurdere resultatene av diffusjon vektet magnetic resonance imaging ( DW-MRI) for differensiering av sentrale lungekreft fra atelectasis
Materialer og metoder
38 sammenhengende lungekreftpasienter (26 menn, 12 kvinner, i alderen:. 28-71 år, med en gjennomsnittlig alder 49 år) som ble henvist for thorax MR undersøkelser ble registrert. MR undersøkelser ble utført ved hjelp av en 1,5-T kliniske skanner og skanning sekvenser av T1WI, T2WI, og DWI. Kreft og atelektase ble målt ved kartlegging av den tilsynelatende Diffusjonskoeffisientene (ADC) oppnådd med en b-verdi på 500 s /mm
2.
Resultater
PET /CT og DW- MR tillatt differensiering av tumor og atelektase i alle 38 tilfeller, men T2WI tillot ikke differensiering i 9 tilfeller. Sammenligning av konvensjonell T2WI og DW-MR indikerte en høyere kontrast støy-forholdet av det sentrale lungekarsinom enn atelektase ved DW-MRI. ADC kart indikerte betydelig lavere gjennomsnittlig ADC i den sentrale lungekreft enn i atelektase (1,83 ± 0,58
vs
2,90 ± 0,26 mm
2 /s,
p
. 0,0001) . ADC verdier av småcellet lungekreft var betydelig større enn de fra plateepitelkarsinom og adenokarsinom (
p
0,0001 for begge)
Konklusjoner
DW-MR. gir verdifull informasjon som ikke er oppnådd ved konvensjonell MR og kan være nyttig for differensiering av sentrale lungekarsinom fra atelektase. Fremtidig utvikling kan tillate DW-MR kan brukes som et alternativ til PET-CT i avbildning av pasienter med lungekreft
Citation. Yang RM, Li L, Wei XH, Guo YM, Huang YH, Lai LS, et al. (2013) Differensiering av Central Lung Cancer fra atelektase: Sammenligning av Diffusion-vektet MRI med PET /CT. PLoS ONE 8 (4): e60279. doi: 10,1371 /journal.pone.0060279
Redaktør: Vladimir V. Kalinichenko, Cincinnati Children Hospital Medical Center, USA
mottatt: 18 oktober 2012; Godkjent: 24 februar 2013; Publisert: 04.04.2013
Copyright: © 2013 Yang 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 forskningen ble støttet delvis av Natural Science Foundation National of China (nummer 81201087). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet. Ingen ekstra ekstern finansiering mottatt for denne studien
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Sentrale bronchogenic svulster ofte føre til post-obstruktiv lungebetennelse resulterer i lungevolum tap som kan indusere atelectasis [1]. Atelektase og svulster begge fremstår som solide tette skygger på standard radiografi, slik differensiering kan være vanskelig. Imidlertid er nøyaktig karakterisering av tumor viktig for klinisk presentasjon, og differensiering av tumormassen fra atelektase er viktig for CT-veiledet biopsi, innstilling av strålefeltet for radioterapi, og evaluering av terapeutiske resultater. Derfor er computertomografi (CT) og magnetisk resonansavbildning (MRI) ofte brukt sammen for å differensiere lungekreft og atelektase [2] – [5]. Nye diagnostiske metoder, som integrering av MR og PET-bilder gjennom bilde fusjon programvare, blir også stadig mer populært [6]. Imidlertid kan denne metoden være dyrt, er ikke rutinemessig tilgjengelig, og innebærer eksponering for ekstra stråling.
Rapid forbedringer i maskinvare og programvare som brukes for MR har ført til nye potensielle tilnærminger for MRI-baserte lunge bildebehandling, slik som diffusjon vektet (DW) -MRI. Ved DW-MRI, er billedkontrasten en funksjon av frekvensen av vanndiffusjon, som indikert av den tilsynelatende diffusjonskoeffisient (ADC), og dette muliggjør differensiering av normale og patologiske vev. DW-MRI har kjente klinisk anvendelighet for evaluering av intrakranielle sykdommer, slik som tidlig cerebral ischemi, hvit substans forstyrrelser, epilepsi, depresjon, demens og andre hjernesykdommer [7], [8]. Dessuten har utviklingen av ekko-planar imaging (EPI), høy gradient amplituder, flerkanals spoler, og parallelt avbildning redusert bildeforvrengning og øket signal-til-støy-forhold (SNR), noe som gjør hele kroppen DW-MR mer gjennomførbare .
formålet med vår nåværende undersøkelsen var å prospektivt evaluere resultatene av DW-MR i differensiering av sentrale lungekarsinom og medfølgende atelektase.
Materialer og metoder
pasient~~POS=TRUNC kjennetegn
Den etiske komiteen i Guangzhou Først Folkets sykehus, godkjent Guangzhou Medical College denne studien, og alle pasientene gitt skriftlig informert samtykke. Fra mars 2009 til juni 2012, 38 påfølgende pasienter (26 menn, 12 kvinner, i alderen: 28-71 år, med en gjennomsnittlig alder: 49 år) fra røntgen avdelinger av tre institusjoner:
(i)
Guangdong Provincial Corps Hospital of kinesiske Folkets væpnede politi;
(ii)
Guangzhou First Folkets sykehus i Guangzhou Medical College; og
(iii)
First Clinic Medical College of Jinanuniversitetet ble registrert. Disse pasientene (møtte følgende inklusjonskriteriene:
(i)
patologisk diagnose av lungekreft;
(ii)
indikasjon på eksisterende sentral lungekreft og atelektase basert på PET-CT;
(iii)
ikke mottatt kjemoterapi, strålebehandling eller annen onkologisk behandling;.
(iv)
ingen kontraindikasjon for MR
PET-CT Imaging
etter fasting i 4-6 timer ble alle pasienter som fikk intravenøs 2-deoksy-2 -. (
18F) fluor-D-glukose (FDG, 744 ± 39,2 MBq, 20,10 ± 1,05 mCi) En opptaksfasen av 60 min ble . brukes før bildebehandling Alle pasientene ble oppfordret til å annullere før skanning Bilder ble hentet fra hodet til proksimale lårene med en kombinert PET /CT-skanner.. (Discovery ST, General Electric Medical Systems, Milwaukee, WI) The unenhanced CT scan først ble utført fra pasientens hode til de proksimale lårene. Umiddelbart etter dette, og uten å endre pasientens stilling, flyttet tabletop automatisk til PET stilling. denne skanningen ble kjøpt starter på midten av lårene mot hodet, i 6-7 sengs stillinger av 4 min hver. CT-bilder ble brukt til å generere overførings kart for demping korrigering av PET-oppkjøp. PET data ble rekonstruert ved hjelp av en ordnet-undergruppe forventning maksimering iterativ algoritme som instruert av PET-enheten.
Thoracic MR
Alle MR-undersøkelser ble utført med en klinisk scanner (Signa Infinity med EXCITE 1,5 T System, GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA) ved hjelp av en firekanals kroppen faset rekke coil. MR ble utført innen 1-2 uker etter at PET-CT mens pasienter var fortsatt innlagt på sykehus. Alle pasientene var i liggende stilling gjennom undersøkelser. De MR sekvenser var SE T1WI, FRFSE T2WI, FIESTA, og DW-MR. Alle sekvensene brukes åndedretts gating og elektro gating. T1WI ble oppnådd med spin ekko sekvens med følgende parametre: repetisjon tid /ekko tid: 705.08 ms /15,00 ms; antall eksitasjoner: 2; retning av frekvens koding: R /L; § tykkelse: 8 mm; gap: 0,5 mm; synsfelt: 36-40 cm; matrise: 288 × 224. T2WI ble oppnådd med FRFSE sekvensen med følgende parametre: repetisjon tid /ekko tid, 6000 ms /89,70 ms; antall eksitasjoner, 3; retning av frekvens koding: R /L; § tykkelse, 8 mm; åpning, 0,5 mm; synsfelt, 36~40 cm; matrise, 288 × 224. T2WI ble oppnådd med FIESTA sekvens ved hjelp av følgende parametere: repetisjon tid /ekko tid: 3,38 ms /1,49 ms; antall eksitasjoner: 3; retning av frekvens koding: R /L; § tykkelse: 8 mm; gap: 0,5 mm; synsfelt: 36~40 cm; matrise: 288 × 224. DW-MR ble utført med en enkelt-shot (SS) spin-ekko (SE) ekko-plant på imaging (EPI) sekvens med en rekke romlig følsomhet koding teknikk (ASSET) i akseplanet under pusten holdes. Bilder ble oppnådd på en b verdi på 500 s /mm
2 for hver seksjon i samme rekkefølge ved hjelp av følgende parametere: TR /TE: 4000 ms /64.9 ms; antall eksitasjoner: 4; § tykkelse: 7 mm; kryss gap: 0,5 mm; synsfelt: 40 cm; matrise størrelse: 128 × 128; diffusjon gradient koding. 3 ortogonale retninger
Imaging Evaluering og diagnostiske kriterier
Alle PET /CT og MR-bilder ble uavhengig analysert av to senior radiologer. Hvis disse radiologer uenige, ble en tredje senior radiolog konsultert før en enighet ble nådd. Bildeanalyse involvert vurdering og sammenligning av FDG opptak (PET /CT-bilder) og signal tetthet (MR-bilder) av det sentrale lungekarsinom og atelektase.
skjelnes tilfeller er de i hvilke differensiering av lungetumor og atelektase var mulig, og utvisket tilfeller er de i hvilke differensiering var ikke mulig. I evalueringen av DW-MR-bilder, saker hvor svulsten hadde åpen hyper-intensitet i forhold til atelectasis ble ansett skilles, og tilfeller der signalet til atelektase var kontinuerlig med svulsten ble utvisket.
i hver pasient, ble evaluering av konvensjonelle MR og DW-MR-bilder utført med regioner av interesse (Rois) fra tre forskjellige steder. ROIs ble trukket og plassert på massene, atelektase og bakgrunn, med unntak av nekrotiske områder. Signalintensitetene for ROIs ble målt, og kontrasten-til-støy-forhold (CNR) av tumoren og atelektase på konvensjonell T2W og DW-MR-bilder ble beregnet i henhold til følgende ligning: CNR = | SI
kreft-SI
atelectasis | /SD hvor SI
kreft er signalstyrken for sentrale lungekreft, SI
atelektase er signalstyrken for atelektase, og SD er standardavviket av bakgrunnsstøyen
ADC kartene ble automatisk rekonstruert for alle DW-MR-bilder ved GE AW4.2 arbeidsstasjon. ADC verdiene av hver ROI ble også målt på ADC kart.
Statistical Analysis
Alle de numeriske dataene blir presentert som boksplott. Mann-Whitney test ble brukt for sammenligninger av CNR verdier fra konvensjonell T2W og DW-MR-bilder, mener ADC verdier av kreft og atelektase, og ADC verdier av ulike histologiske typer lungekreft. Alle data ble analysert ved hjelp av SPSS 15.0 programvare (SPSS Inc, Chicago, IL, USA), og en
p
-verdi mindre enn 0,05 ble ansett som statistisk signifikant.
Resultater
kliniske karakteristika for pasienter
Tabell 1 oppsummerer de kliniske kjennetegn ved 38 registrert lunge kreftpasienter. En lesjon var til stede i venstre øvre flik av 16 pasienter, i venstre dårligere flik av 8 pasienter, i øvre høyre flik av 9 pasienter, og i riktig dårligere flik av 5 pasienter. Seksten pasienter hadde plateepitelkarsinom, 13 pasienter hadde adenokarsinom, og 9 pasienter hadde småcellet lungekreft. Histologisk diagnose ble oppnådd ved trans-bronkial aspirasjon biopsi i 26 saker og ved CT-veiledet biopsi i 12 saker.
PET /CT og MR av Central lungekarsinom og atelektase
Figurene 1, 2 og 3 viser representative PET /CT og MR-bilder. PET /CT bildebehandling indikerte at tumormasser hadde mer FDG opptak enn atelectasis i alle 38 pasienter, noe som gjør dem lett gjenkjennelig (Fig. 1a, 2a). I motsetning til dette ble de T1W MR-bildene ikke tillater differensiering av tumoren og atelektase i en hvilken som helst av de 38 pasientene (Fig. 1b, 2b). Konvensjonelle T2W bilder tillatt differensiering av lungekreft og atelektase i 76% av tilfellene (29/38) (fig. 1c, 1d, 2c, 2d, 3a, 3b). Blant disse 29 tilfellene kan skjelnes fra hverandre, signalintensiteten av svulsten var lavere enn den atelektase i 28 tilfeller (fig. 1c, 1d, 2c, 2d), og høyere enn den atelektase i ett tilfelle (fig. 3a, 3b). DW-MR-bilder tillatt enkel differensiering av tumor og atelektase i alle 38 pasienter, og svulsten hadde høyere signalintensitet i alle tilfeller (fig. 1e, 2e, 3c,). I tillegg, kart ADC viste klart at sentral lungekarsinom hadde lavere gjennomsnittlig ADC (angitt med hyperintensity) (Fig. 1F, 2f, 3d).
PET-CT indikerte større opptak av FDG av svulst enn atelektase ( en). T1W MR viste en soft-tissue skygge i venstre øvre lobe, men lignende signal intensiteter av den sentrale lungekarsinom og distal atelektase ble notert (b). FRFSE T2W bilder og FIESTA bildene antydet hypointensity av tumormassen i forhold til atelektase (c og d, henholdsvis). DW bilder oppnås med en diffusjon gradient på 500 s /mm
2 tillatt enkel differensiering av tumor og atelektase (e og f).
PET-CT indikerte større opptak av FDG av svulst enn atelektase (en). T1W MR viste en bløtvev skygge i den høyre øvre flik, men tilsvarende signalintensitetene av det sentrale lungekarsinom og den distale atelektase ble notert (b). FRFSE T2W aksial og koronale bildene antydet hypointensity av tumormassen i forhold til atelektase (c og d, henholdsvis). DW bilder oppnås med en diffusjon gradient på 500 s /mm
2 tillatt enkel differensiering av tumor og atelektase (e og f).
FRFSE T2W bilder og FIESTA bildene viser klart hyperintensity av svulsten i forhold til atelektase (a og b, henholdsvis). DW bilder oppnås med en diffusjon gradient på 500 s /mm
2 tillatt enkel differensiering av tumor og atelektase (c og d).
CNR of Cancer og atelektase på konvensjonell T2W og DW-MR Images
Den CNR av DW-MR-bilder var klart bedre enn de fra de konvensjonelle FRFSE T2WI og FIESTA MR-bilder (
p
0,0001 for begge) (figur 4a). Men CNR verdier av de ulike histologiske typer sentrale lungekarsinom var ikke signifikant forskjellig under disse 3 metoder (figur 4b-d).
Forskjeller av CNR mellom konvensjonell FRFSE T2W, FIESTA, og DW-MR av kreft og atelektase (a). Forskjeller av CNR mellom ulike histologiske typer kreft (b, c og d).
ADC Kartlegging av kreft og atelektase
Med en b-verdi på 500 s /mm
2, den midlere ADC for sentral lungekarsinom var betydelig mindre enn den for atelektase (1,83 ± 0,58
vs.
2,90 ± 0,26 mm
2 /s,
p
0,0001) (figur 5a). Analyse av de forskjellige histologiske typer sentral lungekarsinomer indikerte at det midlere ADC av småcellet lungekarsinom, var betydelig større enn de fra platecelle-karsinom og adenokarsinom (
p
0,0001 for begge) (figur 5b), men det plateepitelkarsinom og adenokarsinom var ikke signifikant forskjellig fra hverandre.
Forskjeller av ADC mellom kreft og atelektase (a). Forskjeller av ADC mellom ulike histologiske typer sentral lungekarsinom (b). b-verdiene var 0 og 500 s /mm
2.
Diskusjoner
Vi har evaluert prospektivt ytelsen til DW-MR for differensiering av sentrale lungekreft og atelektase i 38 sammenhengende lungekreftpasienter fra tre institusjoner og sammenlignet resultatene av denne metoden med konvensjonell MR og PET /CT-avbildning. PET /CT bildebehandling og DW-MR begge gitt differensiering av tumor og atelektase i alle 38 pasienter, men konvensjonelle MR ikke gir så gode resultater. Dermed gir DW-MR verdifull informasjon ikke oppnås ved konvensjonell MR og har potensial for klinisk differensiering av sentrale lungekarsinom fra atelectasis.
atelektase er vanlig hos pasienter med sentrale lungesvulster. Lungekreft blir rutinemessig behandlet ved kirurgi, strålebehandling eller kjemoterapi, alene eller i kombinasjon. Således er differensiering av tumoren og atelektase viktig for vurdering av størrelsen og andre egenskaper av svulsten og for identifikasjon av tumor plassering, noe som er nødvendig for biopsi og målrettet radioterapi [2].
CT er den mest allment tilgjengelig og som vanligvis anvendes ikke-invasiv avbildning metode for pasienter med thorax sykdommer. Tidligere studier indikerte at dynamisk forbedret CT-skanning kan skille tumor fra atelectasis i ca 80% av tilfellene [5]. Men utfører bolus forbedret CT dårlig i differensiering av svulsten og atelektase [1]. PET /CT muliggjør evaluering av metabolismen av endobronchial lesjoner [9], med økt FDG opptak på stedet av obstruksjon, men denne metoden er kostbar og innebærer eksponering for ekstra stråling.
Magnetic resonance imaging (MRI) er mye brukt og er en lovende metode for tumoravbildning, fordi den ikke benytter ioniserende stråling, og det gir utmerket mykt vev kontrast og høy romlig oppløsning [10], [11]. Tobler [5] i ettertid analysert evnen av konvensjonell MRI for å skille atelectasis fra svulster i nærvær av en sentral bronchogenic kreft hos 18 pasienter. Deres resultater viste at T2W bildesekvenser var mye mer informativt enn T1W bildesekvenser. Dette stemmer med våre resultater, hvor T2W gitt differensiering av tumor og atelektase i 29 av 38 tilfeller (76%), men T1W gitt noen slik differensiering.
DW-MR gir informasjon om molekylær diffusjon av vann i vev [2], [12] – [14]. Denne fremgangsmåten kan utføres raskt, er det ikke behov for administrering av eksogent kontrastmiddel [15], [16], gir den informasjon som angir endringer på cellenivå, og det gir unike innsikt om svulst cellularitet og integriteten av cellemembraner [15], [17]. Nylige fremskritt tillater denne teknikk som skal benyttes for tumor deteksjon og karakterisering, skille fra tumorvev fra ikke-tumorvev, og overvåkning og forutsi behandlingsrespons.
DW-MR avbildning av lungene, må tas med i måling av sann hele kroppen DW-MR-avbildning [18], [19]. Likevel, som følge av forbedring av ekko-planar teknikk, DW ekko plane MR med sin hastighet og forholdsvis høy signal-til-støyforhold, kan med hell utføres i thorax lesjoner [15]. Signalet intensitet levert av DW-MR kan karakterisere vev og gi informasjon om mobiltetthet. I tillegg er det ADC forbundet med cellulær tetthet av tumor, og redusert ADC forekommer i de fleste ondartede svulster [13]. Våre DW-MR-bilder viste at sentrale lungekarsinom hadde en hyper-intens signal i forhold til atelectasis i alle 38 tilfeller. Våre resultater viste også at CNR av DW-MR-bilder var betydelig høyere enn de fra konvensjonelle T2W bilder. Den økte kontrasten mellom kreft og atelektase lett tillot visualisering av lungetumor.
midlere ADC forventes å være lavere i levedyktig tumorvevet, som er tett pakket, enn i vev med mindre tettpakkede hindringer, såsom tumor nekrose eller benign vev [20], [21]. Baysal et al [6] nylig evaluert DW MR for differensiering av atelektase fra sentrale lungekreft etter en b verdi av 1000 s /mm
2. Deres gjennomsnitts ADC for de sentrale lungekarsinom med etter obstruktiv konsolideringer var 1,83 ± 0,75 × 10
-3 mm
2 /s, og den gjennomsnittlige ADC for konsolideringer var 2,50 ± 0,76 × 10
-3 mm
2 /s (
p
= 0,003) [6]. I vår studie, gjennomsnitts ADC verdier av atelektase var lavere, men gjennomsnitts ADC verdier av både den sentrale lungekarsinom og atelektase var fremdeles signifikant forskjellig.
Matoba et al [21] prospektivt undersøkt DW MR for karakterisering av lungekarsinomer ved bruk av ADC, og rapporterte at den midlere ADC adenocarcinomer var signifikant høyere enn den til squamous cell carcinoma og stor-celle-karsinomer, og at den midlere ADC-verdien av godt differensierte adenokarsinomer var signifikant høyere enn for dårlig differensiert adenokarsinomer. I motsetning til våre resultater indikerte at småcellet karsinom hadde høyere gjennomsnittlig ADC enn adenokarsinom og plateepitelkarsinom. Dermed våre resultater er uenig med de av Matoba et al [22], men er i samsvar med de av med Baysal et al [6].
Men evnen til DW-MR som skal brukes til evaluering av thorax lesjoner er hindret av bildeforvrengning på grunn av sin mottakelighet for gjenstander, inkludert kjemisk skift gjenstander, spøkelser i fase koding retning, og hjerte- og lunge bevegelser. Ytterligere studier er nødvendig for ytterligere å vurdere nytten av DW-MR avbildning og for å bestemme hvorvidt DW-MR-avbildning kan anvendes i klinisk praksis for differensiering av sentrale lungekarsinom og den tilhørende atelektase.
Konklusjon
som konklusjon viser resultatene av denne undersøkelse tyder på at DW-MR-avbildning kan være nyttig for å skille mellom sentrale lungekarsinom og tilhørende atelektase. Selv om vår Prøvestørrelsen var forholdsvis liten, våre resultater indikerer at evalueringen av DW-MR signalintensitet distribusjon og ADC kartene kan hjelpe til i valget av biopsi området og seleksjon av feltet som skal brukes for radioterapi.
