Przegląd Urologiczny 2017/4 (104) wersja do druku | skomentuj ten artykuł | szybkie odnośniki
 
strona główna > archiwum > Przegląd Urologiczny 2017/4 (104) > Nie wszystko złoto, co się świeci - o...

Nie wszystko złoto, co się świeci - o ograniczeniach aparatów MR 3T w diagnostyce raka gruczołu krokowego

STRESZCZENIE: Dostępność aparatów rezonansu magnetycznego o natężeniu pola 3 T w ostatnich latach znacznie wzrosła, co nie oznacza, że każdego potencjalnego pacjenta ze wskazaniami do badania gruczołu krokowego należy wysyłać do pracowni 3T. Aparaty te, w porównaniu z aparatami 1,5T, mają wiele ograniczeń, które zostały poniżej przedstawione w odniesieniu do aktualnych wytycznych. W artykule przedstawiono najczęstsze ograniczenia stosowania aparatów 3T w diagnostyce raka stercza istotnego klinicznie. Obecnie istnieje konieczność precyzyjnego określania, czy metalowe elementy wprowadzane w pole o natężeniu 3 T nie stanowią dla pacjenta zagrożenia. Często są stosowane implanty, których obecność nie wyklucza badań w systemach 1,5T, ale nie jest wskazana w systemach 3T. Ponadto, wraz ze wzrostem natężenia pola, nasila się szereg artefaktów pogarszających jakość obrazów uzyskiwanych w aparatach 3T, utrudniając ich wiarygodną interpretację. Zarówno aparaty o natężeniu pola 1,5 T, jak i 3 T mogą być wykorzystane w diagnostyce gruczołu krokowego, ale należy być świadomym ich ograniczeń.

Dostępność aparatów rezonansu magnetycznego o natężeniu pola 3 T w ostatnich latach znacząco wzrosła, co nie oznacza, że każdego potencjalnego pacjenta należy wysyłać do pracowni 3T. Aparaty te, w porównaniu z aparatami 1,5T, mają wiele ograniczeń, które zostały poniżej przedstawione w odniesieniu do aktualnych wytycznych.

Rak gruczołu krokowego jest drugim po raku płuca nowotworem występującym u mężczyzn. Zgodnie z dostępnymi danymi zachorowalność na raka gruczołu krokowego w Polsce szacuje się na ponad 12 tysięcy przypadków rocznie. Stanowi to 15,5% wszystkich nowotworów złośliwych u mężczyzn.

Zachorowalność na nowotwory gruczołu krokowego w Polsce jest niższa o około 45% niż przeciętna dla krajów Unii Europejskiej. Jednak pomimo tego umieralność w Polsce jest na poziomie średniej europejskiej. Ta zastanawiająca dysproporcja jest efektem między innymi późnego rozpoznania raka gruczołu krokowego i wskazuje na gorsze szanse polskiego pacjenta na wyleczenie.

Jednym z narzędzi skutecznej wczesnej diagnostyki istotnego klinicznie raka gruczołu krokowego jest badanie metodą rezonansu magnetycznego (MR). Obecnie w odniesieniu do badania MR gruczołu krokowego stosuje się nazwę wieloparametryczny MR (multiparametric magnetic resonance imaging - mpMRI). Pojęcie to oznacza ocenę gruczołu krokowego przy wykorzystaniu czterech parametrów określanych w oparciu o cztery różne rodzaje uzyskanych w badaniu obrazów. Są to:

- obrazy T2-zależne;
- obrazy dyfuzyjne DWI;
- obrazy map współczynnika pozornej dyfuzji (ADC)
- obrazy perfuzji ze wzmocnieniem kontrastowym DCE (dynamic contrast enhancement) po dożylnym podaniu paramagnetycznego środka kontrastującego.

Wymieniony zestaw obrazów nie jest stosowany wyłącznie w badaniu gruczołu krokowego, natomiast obligatoryjnie jest integralną częścią badania mpMRI, które z definicji nie może się bez nich odbyć. Obrazy w badaniu mpMRI są uzyskiwane w oparciu o ogólnie dostępne w przeważającej części aparatów MR standardowe sekwencje, takie jak: SE, EPI, GE, FIESTA. Parametry techniczne każdej z wyżej wymienionych sekwencji - czyli grubość warstwy, rozdzielczość matrycy czy pole obrazowania - zostały ściśle określone w wytycznych PI-RADS v2 (Prostate Imaging - Reporting and Data System version 2) [1] i są to parametry konieczne do spełnienia dla rozpoznania raka stercza, ale dotyczące/odnoszące się do badań z aparatów o natężeniu pola zarówno 1,5 T, jak i 3 T.

Konsekwencje zastosowania aparatu o natężeniu pola 3 T

Wzrost natężenia pola do 3 T pociąga za sobą konsekwencje wynikające z praw fizyki, często istotnie ograniczające możliwość wykonania badania mpMRI gruczołu krokowego. Poniżej wymienione zostały podstawowe czynniki, które mogą wpływać na pogorszenie jakości uzyskiwanych obrazów oraz w porównaniu z aparatem 1,5T utrudniają, a wręcz mogą uniemożliwić wykonanie badania w aparacie 3T.

Pacjenci z elementami metalicznymi w ciele

Wysokie natężenie pola magnetycznego wpływa na ograniczenie liczby badanych pacjentów, u których badanie w aparacie 3T ze względu na obecne w ciele metalowe elementy (stenty wieńcowe, stenty naczyniowe, stent-grafty, zastawki, implanty ortopedyczne, itp.) może być wykonane. Metalowe elementy w polu o wyższym natężeniu częściej i łatwiej mogą ulec przemieszczeniu, a ilość ciepła mogąca wydzielić się na nich w trakcie badania znacznie przewyższa wartości spotykane w aparatach 1,5T. Nie bez znaczenia jest większe prawdopodobieństwo obecności metalowych implantów w grupie wiekowej pacjentów (>55. roku życia) kierowanych na badanie mpMRI. W związku z powyższym obecnie istnieje konieczność precyzyjnego określania możliwości wprowadzenia poszczególnych elementów w pole o natężeniu 1,5 T lub 3 T - istnieją takie, których obecność nie wyklucza badań w systemach 1,5T, ale nie jest wskazana w systemach 3T.

Wzrost natężenia pola wpływa również na współczynnik absorpcji swoistej (specific absorption rate - SAR), w konsekwencji mogąc doprowadzić do przegrzania szybciej niż w aparatach 1,5T. Należy podkreślić szczególną rolę lekarza kierującego pacjenta na badania MR w aparacie 3T, na którym powinna spoczywać odpowiedzialność za jednoznaczne stwierdzenie, czy metalowe elementy w ciele pacjenta nie stanowią przeciwwskazania do jego wykonania. Pozwoli to uniknąć sytuacji, gdy pacjent, zapisany na badanie mpMRI w aparacie 3T w ramach NFZ, dowie się w pracowni mającej wykonać to badanie (często po wielomiesięcznym oczekiwaniu), że metalowe implanty, które ma, wykluczają jego przeprowadzenie w polu 3 T, oraz że może być ono zrobione jedynie w aparacie o natężeniu pola nieprzekraczającym 1,5 T. Jednym z najłatwiej dostępnych sposobów upewnienia się co do bezpieczeństwa wprowadzenia danego metalowego implantu w pole o natężeniu 3 T jest odwiedzenie strony internetowej www.mrisafety.com.

Czynniki wpływające na pogorszenie jakości obrazu związane z wysokim natężeniem pola 3 T

Artefakty podatności magnetycznej

Artefakty podatności magnetycznej często występują w sąsiedztwie zwapnień, w miejscach krwawienia (np. po przebytej biopsji), pogarszając jakość obrazów, zwłaszcza T2-zależnych (rodzaj obrazu uzyskanego w rezonansie magnetycznym) i DWI, nasilają się wraz ze wzrostem natężenia pola.

Artefakty przesunięcia chemicznego

Artefakty przesunięcia chemicznego nasilają się wraz z natężeniem pola magnetycznego. Artefakty te wynikają z separacji maksymalnych natężeń sygnału wody i tłuszczu, wywołanych różnicami ich częstotliwości precesji. Powoduje to "zdwojenie" granic pomiędzy tkankami o różnych właściwościach magnetycznych. Fakt ten nabiera szczególnego znaczenia, gdy pojawia się kwestia wiarygodnej oceny ewentualnego przekraczania torebki gruczołu krokowego.

Wydłużenie czasów relaksacji

Wydłużenie czasów relaksacji zmienia kontrastowość poszczególnych tkanek. Przeciwdziałając temu, stosując pulsy inwersyjne, często wyrazistość zmian patologicznych w obrębie tkanek ulega pogorszeniu. Czynniki te wpływają na parametry sekwencji, wydłużając czas ich trwania w aparatach 3T. Dłuższy czas sekwencji oznacza nasilenie artefaktów ruchowych (perystaltyka, którą jedynie częściowo można ograniczyć środkami farmakologicznymi, oraz ruchy pacjenta wynikające z dyskomfortu wywołanego dłuższym czasem badania).

Wyrazistość efektu dielektrycznego

Wyrazistość efektu dielektrycznego, mającego swoje źródło w niejednorodności sygnałów RF, zwiększa się wraz ze wzrostem natężenia pola, wywołując na obrazach z aparatów 3T nieregularne obszary o osłabionym sygnale.

Obszar zniekształceń pola w sąsiedztwie metalowych implantów

Obszar zniekształceń pola w sąsiedztwie metalowych implantów (np. endoprotezy stawów biodrowych) również zwiększa się wraz ze wzrostem natężenia pola.

Subiektywne odczucie działania pola magnetycznego i pulsów gradientowych

Badanie mpMRI gruczołu krokowego dotyczy stosunkowo niewielkiego obszaru, w którym ogniskuje się przekazywanie całej energii przy działaniu impulsów RF (częstotliwość radiowa - radio frequency) oraz pulsów gradientowych w warunkach silnego pola magnetycznego. Prowadzi to do rozgrzania tkanek i pojawienia się uczucia ciepła w miednicy małej, często na tyle silnego, że skłania pacjenta do przerwania badania. Sytuacje takie praktycznie nie zdarzają się w trakcie badania mpMRI w aparatach 1,5T.

Czy cewka endorektalna jest niezbędna?

Z chwilą wprowadzenia nowoczesnych systemów MR oraz ulepszenia wielokanałowych nabrzusznych powierzchniowych fazowanych cewek odbiorczych, za pomocą których możliwe jest uzyskiwanie obrazów o parametrach jakościowych porównywalnych z cewkami endorektalnymi, stosowanie tych ostatnich wydaje się coraz mniej zasadne. Z oczywistych względów cewki endorektalne są źle tolerowane przez pacjentów. Ma to szczególne znaczenie w przypadku badań mpMRI gruczołu krokowego o stosunkowo długim czasie badania (ok. 30 min), podczas którego pacjent powinien przebywać w bezruchu. Ponadto, stosowanie cewek endorektalnych stwarza inne problemy fizyczne i ekonomiczne, takie jak:

  • wyższe koszty;
  • dłuższy czas przygotowania pacjenta;
  • więcej artefaktów na granicy powietrze/tkanka oraz mniej jednorodny obraz;
  • artefakty ruchowe końcowego odcinka przewodu pokarmowego w sąsiedztwie gruczołu krokowego;
  • możliwe modelowanie narządów.

Stosowanie aparatów 3T w świetle wytycznych towarzystw naukowych

Biorąc pod uwagę cechy ograniczające stosowanie aparatów MR o natężeniu pola 3 T w badaniach mpMRI gruczołu krokowego oraz ewentualne korzyści kliniczne wynikające z ich stosowania grupa robocza American Urological Association (AUA) oraz Society of Abdominal Radiology`s Prostate Cancer Disease- -Focused Panel w swoim dokumencie (Joint Consensus Statement) z 2016 roku dotyczącym Prostate MRI and MRI-Targeted Biopsy in Patints with Prior Negative Biopsy [2] stwierdziła:

"PI-RADS V2 does not specifically require prostate MRI be performed either at 3T or using an endorectal coil, noting that clinically efficacious results can be obtained using a modern 1.5T system in combination with a multichannel receiver surface coil".

"PI-RADS v2 nie wymaga konkretnie, aby MRI stercza było wykonywane przy [natężeniu pola] 3 T ani z użyciem cewki endorektalnej, zauważając, że klinicznie skuteczne wyniki mogą zostać uzyskane z użyciem nowoczesnego systemu 1,5T w połączeniu z wielokanałowymi powierzchniowymi cewkami odbiorczymi". (W trosce o rzetelność przytoczono cytat z dokumentu w oryginale, wraz z tłumaczeniem i podkreśleniami autorów - MZ, JB).

Ponadto, eksperci zwracają uwagę na rolę (pomimo braku sformalizowanych procedur szkolenia i certyfikacji w ocenie MR gruczołu krokowego) doświadczenia radiologów oceniających badania mpMRI, wynikającego z dużej liczby ocenionych badań, a nie jedynie sporadycznych przypadków. Podkreślają także znaczenie bliskiej współpracy radiologów z lekarzami innych specjalności oraz mechanizmów przepływu informacji zwrotnej, w tym wyników biopsji, w procesie podnoszenia skuteczności diagnostycznej wykonywanych badań mpMRI.

Podsumowanie

W świetle powyższych argumentów należy stwierdzić, że:

  • Kierowanie pacjentów na badania mpMRI gruczołu krokowego w aparatach o natężeniu pola 3 T wymaga ze strony lekarza kierującego:
    • sprawdzenia/poświadczenia, czy pacjent nie ma przeciwwskazań do badania w polu 3 T (część elementów metalowych obecnych w ciele pacjenta po różnych zabiegach jest dopuszczona do badań MR w aparatach o natężeniu pola nie wyższym niż 1,5 T), świadomości co do istniejących ograniczeń wynikających z praw fizyki, czujności i troski o komfort kierowanych pacjentów (gdy nie jest to niezbędne, unikanie kierowania na badanie z cewką endorektalną);
    • odpowiedzialności za potencjalnie dłuższy czas oczekiwania na badanie (z powodu mniejszej dostępności) w aparacie 3T niż w aparacie 1,5T oraz wynikających z tego konsekwencji dla pacjenta.
  • Nowoczesne aparaty MR o natężeniu pola 1,5 T wraz z wielokanałowymi powierzchniowymi cewkami odbiorczymi są w zupełności wystarczające do wykonania w pełni diagnostycznego badania mpMRI gruczołu krokowego w całkowitej zgodności z kryteriami PI-RADS v2.
  • Zarówno aparaty o natężeniu pola 1,5 T, jak i 3 T mogą być wykorzystane w diagnostyce gruczołu krokowego, uwzględniając ich ograniczenia i zalety.
  • Kluczem do otrzymania wiarygodnych wyników jest doświadczenie zespołów pracowni wykonujących i opisujących badania mpMRI oraz ich kooperacja z lekarzami innych specjalności, a także weryfikowanie opisów z badaniem histopatologicznym.


Pacjent lat 67, wahania poziomu PSA 4-11 ng/ml, DRE = BPH. W badaniu MR obszar o charakterystyce PI-RADS 4 w płacie prawym w segmencie podstaw nym i środkowym strefy obwodowej (PZa/AS) (patrz ryc. 1a, b; 2a, b; 3a, b).

Rycina 1
Obraz T2, płaszczyzna poprzeczna: a) badanie wykonane aparatem MR 3T; b) badanie wykonane aparatem MR 1,5T
Rycina 2
Obraz T2, płaszczyzna strzałkowa: a) badanie wykonane aparatem MR 3T; b) badanie wykonane aparatem MR 1,5T

Zmiana czasów relaksacji w polu o natężeniu 3 T prowadząca do zmiany kontrastowości poszczególnych tkanek (zmniejszenia kontrastowości przy 3 T, co przedstawiono na ryc. 1a powoduje pogorszenie wyrazistości zmiany ogniskowej (strzałki) w prawym płacie gruczołu krokowego w porównaniu z obrazami z aparatu 1,5T (ryc. 1b).

Ciemny obszar artefaktu dielektrycznego w obrazach z aparatu 3T (ryc. 2a, strzałki czerwone), nakładając się na zmianę w przedniej części gruczołu krokowego (strzałki żółte, ryc. 2a i 2b), utrudnia wiarygodną ocenę jej rozległości.

Rycina 3
Obraz DWI: a) badanie wykonane aparatem MR 3T; b) badanie wykonane aparatem MR 1,5T

Wydłużenie czasu echa (TE) wynikające z wyższego natężenia pola - 3 T (ryc. 3a) powoduje osłabienie sygnału ze zmiany w prawym płacie gruczołu krokowego (strzałki) sprawiając, że jest ona gorzej widoczna niż na obrazach z aparatu 1,5T (ryc. 3b).

dr n. med. Magdalena Zagrodzka
Medyczne Centrum Diagnostyczne VOXEL, Warszawa

dr n. med. Jacek Brzeziński
Medyczne Centrum Diagnostyczne VOXEL, Warszawa

dr hab. n. med. Izabela Herman-Sucharska
Zakład Elektroradiologii, Wydział Nauk o Zdrowiu

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński, Kraków Pracownie MR VOXEL SA w Krakowie