T2*-magnetic resonance relaxometry of the liver in the quantitative assessment of iron overload



Cite item

Full Text

Abstract

For objective quantitative assessment of iron overload in 60 patients with hemochromatosis of different genesis, T2*-magnetic resonance relaxometry of the liver was performed. The results of the latter were compared with the concentration of serum ferritin, which is by far the most common marker of iron overload. It has been established that T2*-magnetic-resonance relaxometry is a non-invasive, highly effective method of objective quantitative assessment of iron overload in patients of the hematological profile, in comparison with the serum ferritin concentration, which is not specific, since its change can be influenced by inflammatory and neoplastic processes in The organism, often found in patients with oncohematological profile. Thus, according to T2*-magnetic resonance relaxometry of the liver, all patients were divided into two groups: with iron overload and with no overload, the latter among the total number of subjects was 13,3%. The explanation of the increase in serum ferritin concentration in these patients was the presence of identified inflammatory foci in the body. In most patients (86,6%), iron overload was confirmed by T2*-magnetic resonance relaxometry measurements. However, at each degree of overload, there was no clear regularity in the proportional increase in serum ferritin concentration of the intensity of pathological changes revealed by T2*-magnetic resonance relaxometry. Thus, ferritin cannot remain a reliable marker for iron overload. In general, magnetic resonance T2 *-relaxometry provides the most accurate estimate of the degree of iron overload in the liver. T2*-magnetic resonance relaxometry should be included in the protocol of examination of patients with suspicion of the presence of iron overload.

Full Text

Введение. Перегрузка железом - патологическое состояние, которое характеризуется количественным увеличением в организме элементного железа, со- провождающимся повреждением органов и тканей вследствие токсического действия его избытка [2]. Перегрузка железом формируется как следствие: - первичного (наследственного) гемохроматоза - генетически обусловленного заболевания, выража- ющегося в избыточной абсорбции элемента из желу- дочно-кишечного тракта с последующим отложением в органах и тканях; - многократных трансфузий эритроцитарной массы и/или наличия неэффективного эритропоэза, характерного для больных с некоторыми формами на- следственных гемолитических анемий (β-талассемия, серповидно-клеточная анемия) и миелодиспластиче- скими синдромами [1]. Для профилактики и лечения перегрузки железом используют хелаторы ионов железа - препараты, свя- зывающие ионы железа и способствующие их выведе- нию из организма. Однако данные препараты имеют ряд побочных эффектов, в связи с чем их назначение должно быть строго аргументировано. Железо в разной степени откладывается во всех органах и тканях, при магнитно-резонансной томографии (МРТ) качественная оценка перегрузки легко осуществима для печени, сердца, поджелудочной же- лезы, костного мозга, селезенки, гипофиза и прочих органов. Однако наибольший интерес для клинициста и лучевого диагноста представляет количественная оценка перегрузки железом печени [10]. Печень является основным органом для депониро- вания железа и обладает наибольшей способностью хранения его избытка [6]. Именно количественное определение железа в печени дает представлении об общей перегрузке железом всего организма и рассчитывается по формуле Angelucci: Общая нагрузка железом организма = 10,6×the LIC (мг/г) [11]. Концентрация ферритина сыворотки крови явля- ется наиболее широко используемым в мире биомар- кером перегрузки железом, в первую очередь из-за низкой стоимости, однако данный показатель не явля- ется специфичным в связи с тем, что на его колебания влияют воспалительные и неопластические процессы, кроме того, нет закономерности пропорционального повышения уровня концентрации ферритина крови и степени перегрузки железом [3]. В настоящее время для неинвазивной количе- ственной оценки концентрации железа в тканях ор- ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018 55 Клинические исследования ганизма используется МРТ, являющаяся основным стандартом диагностики данной патологии [4]. Диа- гностика основана на обнаружении в тканях отложений гемосидерина. Гемосидерин является продуктом рас- пада ферритина, в своем составе он содержит трехва- лентное железо, которое является ферромагнетиком и благодаря наличию которого создается гетероген- ность магнитного поля, способствующая ускорению релаксации окружающих протонов водорода. Для расчета времени релаксации окружающих ионы железа протонов используют градиентную мультиэхопоследовательность (GRE) с измерением параметра Т2* (Т2 со звездочкой), отражающую время спада интенсивности сигнала от исследуемой ткани (измеряется в миллисекундах, мс), методика вычисления концентрации железа с использованием Т2* получила название Т2*-магнитно-резонансная релаксометрия [7]. Цель исследования. Сопоставление данных Т2*-магнитно-резонансной релаксометрии с кон- центрацией ферритина сыворотки крови у пациентов с перегрузкой железом для оценки эффективности методики Т2*-магнитно-резонансной релаксометрии печени как основополагающей в диагностике пере- грузки железом организма. Материалы и методы. Проанализированы ре- зультаты Т2*- магнитно-резонансной релаксометрии печени 60 пациентов с предполагаемой перегрузкой железом. В исследовании приняли участие 38 мужчин и 22 женщины в возрасте 44,8±1,5 года. Показатель концентрации ферритина сыворотки крови у всех пациентов получен не ранее одного месяца до вы- полнения МРТ. Распределение нозологических форм заболеваний пациентов представлено в таблице 1. Таблица 1 Состав нозологических единиц в обследуемой группе пациентов проходил через участки, наиболее обеднённые ин- терстициальными элементами, с большим массивом паренхимы (как правило, сегменты S7, S8), с приме- нением 12 минимально отличающихся друг от друга значений ТЕ (1,3; 2,5; 3,6; 4,8; 5,9; 7,1; 8,3; 9,4; 10,6; 11,7; 12,9; 14,1 мс), TR - 200 мс, толщина среза - 10 мм. Выбирался наиболее бессосудистый участок па- ренхимы площадью не менее 2 см2 - region of interest (ROI) (рис. 1), строился график спада интенсивности сигнала (рис. 2). Далее с использованием встроенного приложения Mean Curve высчитывали время спада интенсивности МР-сигнала, время Т2* и соответству- ющую ему концентрацию железа LIC=0,03×R2*+0,74 (по M.W. Garbowski [5]). Рис. 1. Выбор ROI в печени Рис. 2. График падения интенсивности МР-сигнала от выбранного ROI в печени Результаты представлены в виде медианы (МЕ) и межквартильного интервала (LQ-UQ), для сравнения которых использован непараметрический критерий Манна - Уитни. Статистически значимым считался уровень р<0,05. Исследования проводили на высокопольном маг- нитно-резонансном томографе «Magnetom Espree» фирмы «Siemens» (Германия) с индукцией магнитного поля 1,5 Тл с применением поверхностной матричной катушки для тела. Для печени сканирование осуществляется на задержке дыхания, в аксиальной плоскости, срез Результаты и их обсуждение. По результатам Т2*-магнитно-резонансной релаксометрии печени пациенты были разбиты на две группы. В первую группу вошли 8 (13,3%) человек, у кото- рых перегрузки печени железом выявлено не было. Вторую группу составили 52 (86,7%) пациента с пере- грузкой железом. Во вторую группу вошли: 56 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Клинические исследования - 21 (35%) пациент с перегрузкой печени железом лёгкой степени выраженности; - 19 (36%) пациентов с умеренно выраженной перегрузкой печени железом; - 12 (20%) пациентов с тяжелой перегрузкой пе- чени железом. Пять человек из первой группы не имели гемо- трансфузионного анамнеза и пришли на исследо- вание после положительной генетической пробы на наследственный гемохроматоз, остальные 3 паци- ента находились на начальных этапах гемотранс- фузионной терапии (количество гемотрансфузий не превышало 10) и имели повышенные значения концентрации ферритина сыворотки крови, оказав- шиеся во всех случаях неспецифичными, что, веро- ятно, указывало на сопутствующие воспалительные процессы в организме. Данные лабораторных исследований 21 паци- ента были сопоставлены с результатами магнитно- резонансной Т2*-релаксометрии печени с легкой степенью выраженности перегрузки железом (время Т2*=4,5-15,4мс; LIC=2-7 мг/г) (рис. 3). Выявлено, что у данных пациентов с нормаль- ными, но пограничными показателями ферритина сыворотки крови уже имелась легкая степень пере- грузки. В случае с одним из пациентов, сывороточный ферритин которого превышал 10500 мкг/л (значение вне области графика), можно было бы ожидать про- порционально большее значение перегрузки печени железом. Факт легкой степени перегрузки печени железом свидетельствует о наличии в организме ис- точника воспаления. У 19 пациентов с умеренными (средними) степе- нями перегрузки железом (время Т2*=2,1-4,5 мс; LIC=7-15 мг/г) также встречались как пограничные с нормой показатели ферритина сыворотки крови, так и экстремально низкие (265 мкг/л, нормальные в от- сутствии патологии) для данной степени перегрузки (10,38 мг/г) значения ферритина сыворотки крови. В 84,2% случаев тенденция подъема ферритина все- таки отражала наличие перегрузки железом, однако не была им пропорциональна (рис. 4). Среди 12 пациентов с тяжелой степенью пере- грузки печени железом (время Т2* <2,1 мс; LIC> 15 мг/г) (рис. 5) также определяется случай отсутствия повышения ферритина сыворотки крови (363 мкг/л) при концентрации железа в печени 21,3 мг/г. В ос- новном же тенденция повышения ферритина при тяжелой степени перегрузки отвечает ожиданиям, при этом в 83,3% тяжелых перегрузок печени значе- ния ферритина были свыше 2000 мкг/л. Аналогичные результаты были получены в ис- следованиях, посвященных изучению применения стандартных протоколов МРТ печени и ферритина сыворотки крови, еще в 1995 г. [8], а также в более поздних исследовательских работах, в которых МРТ было выполнено уже с использованием Т2*-магнитно- резонансной релаксометрии [9]. Рис. 3. Результаты Т2*-магнитно-резонансной релаксометрии у пациентов с легкой степенью перегрузки печени железом Рис. 4. Результаты МРТ у пациентов с умеренной степенью перегрузки печени железом Рис. 5. Результаты МРТ у пациентов с тяжелой степенью перегрузки печени железом Выводы 1. Магнитно-резонансная Т2*-релаксометрия является неинвазивной, высокоэффективной методи- кой объективной количественной оценки перегрузки железом у пациентов гематологического профиля в сравнении с показателем сывороточной концентра- ции ферритина, не являющегося специфичным. ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018 57 Клинические исследования 2. Магнитно-резонансную Т2*-релаксометрию целесообразно включить в протокол обследования пациентов при подозрении на наличие перегрузки железом.
×

About the authors

A M Titova

Email: anisa33@mail.ru

G E Trufanov

V A Fokin

References

  1. Воробьев, А.И. Руководство по гематологии / А.И. Воробьев. - М.: Ньюдиамед, 2005. - 409 с.
  2. Румянцев, А.Г. Болезни перегрузки железом (гемохроматозы): руководство для врачей / А.Г. Румянцев, Ю.Н. Токарева. - М.: Медпрактика, 2004. - 328 с.
  3. Титова, А.М. Т2*-магнитно-резонансная релаксометрия в количественной неинвазивной оценке перегрузки железом печени и сердца / А.М. Титова [и др.] // Трансляционная медицина. - 2017. - Т. 4, № 5. - С. 37-45.
  4. Anderson, L. Cardiovascular T2-star (T2*) magnetic resonance for the early diagnosis of myocardial iron overload / L. Anderson [et al.] // European Heart Journal. - 2001. Vol. 22. - P. 2171-2179.
  5. Garbowski, M.W. Biopsy-based calibration of T2* magnetic resonance for estimation of liver iron concentration and comparison with R2 Ferriscan / M.W. Garbowski [et al.] // J. Cardiovasc. Magn. Reson. - 2014. - Vol. 10. - P. 16-40.
  6. Kohgo, Y. Body iron metabolism and pathophysiology of iron overload / Y. Kohgo [et al.] // Int. J. Hematol. - 2008. - Vol. 88, № 1. - P. 7-15.
  7. Liu, W. Ultrashort T2* Relaxometry for Quantitation of Highly Concentrated Superparamagnetic Iron Oxide (SPIO) Nanoparticle Labeled Cells / W. Liu [et al.] // Magn. Reson. Med. - 2009. - Vol. 61, №4. - P. 761-766.
  8. Mazza, P. Iron overload in thalassemia: comparative analysis of magnetic resonance imaging, serum ferritin and iron content of the liver / P. Mazza [et al.] // Haematologica. - 1995. - Vol. 80, № 5. - P. 398-404.
  9. Wood, J. Diagnosis and management of transfusion iron overload: The role of imaging / J. Wood // Am. J. Hematol. - 2007. - Vol. 82, № 12. - P. 1132-1135.
  10. Wood, J. Estimating tissue iron burden: current status and future prospects / J. Wood // British Journal of Haematology. - 2015. - Vol. 170. - Р. 15-28.
  11. Wood, J. Guidelines for quantifying iron overload / J. Wood // Hematology. -2014. - P. 210-215.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2018 Titova A.M., Trufanov G.E., Fokin V.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 77762 от 10.02.2020.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies