THE FIRST EXPERIENCE OF USING 320-SLICE CT PERFUSION IMAGING IN PROSTATE CANCER

Abstract


Introduction: Visualization of prostate cancer remains an actual problem in the urology and oncology. Purpose of the study: Evaluation of prostate cancer visualization using 320-slice perfusion computed tomography (PCT). Materials and methods: PCT results of 15 patients with suspected prostate cancer were evaluated. Studies were performed with the 320-slice spiral computed tomography Aquilion One (Toshiba, Japan). Perfusion of the prostate was calculated by the maximum gradient. Next to each perfusion map placed the zone of interest. For each area of interest the following indicators were taken into consideration: the average velocity of blood flow, normalized blood flow velocity, the difference of blood flow velocity in the contralateral areas of interest, the difference of the normalized blood flow velocity in the contralateral areas of interest. Differences between indicies and the results of histological examination for each zone of interest were evaluated by the variance analysis and by pairwise comparison with the Tukey’s criterion. Statistical significance of differences was assessed by the specialized computer language R v 3.2, using pROC packets. Results and conclusions: 180 biopsies were obtained. 19 ( prostate cancer Σ Gleason 6), 17 (prostate cancer Σ Gleason 7), 5 - (prostate cancer Gleason Σ 8), 7 (inflammation), 121 (no pathological), 11 (prostatic intraepithelial neoplasia (PIN)). The areas under the ROC curves for the studied parameters were: average blood flow rate 0.6343, normalized blood flow rate 0.5300, blood flow velocity difference in contralateral areas of interest 0.5875, normalized blood flow velocity difference in the contralateral areas of interest 0.6263. The obtained findings show a low sensitivity of the method in the detection of low-grade prostate cancer.

Full Text

Рак предстательной железы (РПЖ) является актуальной проблемой в урологии и онкологии. В России РПЖ занимает второе место в структуре онкологических заболеваний у мужчин и составляет 11,9% [1]. В США РПЖ находится на первом месте среди онкологических больных мужского пола [2]. Остаётся актуальной проблема раннего выявления локализованного РПЖ. К основным методам скрининга РПЖ относятся: пальцевое ректальное исследование (ПРИ), определение концентрации в крови простатического специфического антигена (ПСА), трансректальное ультразвуковое исследование (ТРУЗИ). Окончательный диагноз РПЖ устанавливается после гистологического исследования ткани, полученной при биопсии предстательной железы и/или операционного материала [2]. В последнее время большое развитие приобрели методы лучевой диагностики заболеваний предстательной железы. Современные методы визуализации позволяют выявлять патологические изменения в предстательной железе, подозрительные на РПЖ. Согласно рекомендациям для визуализации РПЖ в пределах предстательной железы используются ТРУЗИ и магнитно-резонансная томография (МРТ) [3]. Первые исследования о возможности использования компьютерной томографии (КТ) в выявлении локализованного РПЖ показали, что КТ уступает МРТ и не позволяет отчетливо дифференцировать опухоль, ограниченную в пределах предстательной железы [5, 6, 7, 8]. Лишь в 2000 г. A. Prando и S. Wallace указали на возможность визуализировать локализованный РПЖ с помощью компьютерной томографии (КТ) с внутривенным контрастированием [4]. Однако впоследствии данный метод не вошёл в клиническую практику из-за широкого распространения МРТ, которая превосходит КТ в выявлении локализованного РПЖ. Исследования последних лет, проведенные на современных томографах с использованием болюсного контрастирования, подтверждают, что чувствительность КТ с контрастированием ниже, чем у МРТ (63% vs. 88%), однако при этом специфичность КТ выше (98% vs. 86%) [9, 10, 11]. С 2005 года в литературе стали появляться работы о возможности использования перфузионной компьютерной томографии (ПКТ) в диагностике локализованного РПЖ [12, 13]. Данные работы были выполнены с использованием 64-срезовых компьютерных томографов, что значительно ограничивало толщину поля сканирования и затрудняло оценку перфузии во всём объёме ткани предстательной железы. Также эти исследования были проведены на небольших выборках и носили экспериментальный характер, что указывает на необходимость проведения дальнейших исследований, касающихся роли ПКТ в диагностике РПЖ. Цель исследования: оценить возможности визуализации РПЖ с помощью 320-срезовой ПКТ. Достижение данной цели предполагало оценку корреляции между данными ПКТ и данными трансректальной мультифокальной биопсии предстательной железы под УЗ-контролем. Материалы и методы. Исследования были выполнены на 320-срезовом спиральном компьютерном томографе Aquilion One (Toshiba, Япония). Учитывая отсутствие в настоящее время стандартизированного протокола исследования ПКТ предстательной железы, нами был использован самостоятельно разработанный оригинальный алгоритм исследования. Пациенту выполнялось внутривенное введение 50 мл водорастворимого йодсодержащего неионного контрастного вещества, со скоростью его введения 5-7 мл/с. Концентрация контрастного агента составляла 320-380 мг/мл. Скорость введения варьировала в зависимости от диаметра установленного периферического внутривенного катетера. Исследование выполняли в объёмном режиме с 11 сериями на 15, 18, 21, 24, 27, 30, 40, 45, 50, 55, 60 секундах с момента введения контрастного вещества, с толщиной срезов 0.5 мм. Ширина поля сканирования составляла 16 см. Далее производилось создание перфузионных карт предстательной железы путём построения кривых изменения денситометрической плотности во времени для каждого вокселя предстательной железы и наружной подвздошной артерии. Скорость крови=gradCmax/Cmax. grad Cmax - максимальный градиент восходящей части кривой изменения плотности в каждом участке ткани предстательной железы. Cmax - максимальное значение плотности в наружной подвздошной артерии. Производилось выявление участка максимального отношения изменения плотности к длительности участка и определения отношения найденной величины к значению максимальной плотности наружной подвздошной артерии. Перфузионные карты рассчитывались в автоматическом режиме с помощью программного обеспечения Body Perfusion (Toshiba, Япония). На следующем этапе на каждой перфузионной карте размещали зоны интереса. Для этого на томограммах в сагитальной проекции отмечали длинник предстательной железы и делили его на три равные части. В косой проекции, перпендикулярной длиннику, переходили в центр каждой из частей и делили изображения на 4 одинаковые части. Не дальше чем 2 см от задней стенки предстательной железы отмечали 4 зоны интереса округлой формы содержащих 45 пикселей. Каждая из 12 полученных таким образом зон интереса соответствовала вколу при мультифокальной биопсии из 12 точек (рисунок 1) [14]. Для каждой из зон интереса рассчитывали следующие показатели: Средняя скорость кровотока = missing image filemissing image file I - денситометрическая плотность, i - индекс пикселя в зоне интереса, n - число пикселей в зоне интереса. Нормализованная скорость кровотока = missing image filemissing image file Разница скорости кровотока в контрлатеральных зонах интереса. Разница нормализованной скорости кровотока в контрлатеральных зонах интереса. Для каждого из показателей была построена ROC кривая. Диагностическую эффективность показателей оценивали путем сравнения площади под ROC кривыми. Различия между показателями в зависимости от результатов гистологического анализа каждой из зон интереса оценивали дисперсионным анализом с последующим попарным сравнением с критерием Тьюки. Статистическую значимость различий оценивали в специализированном языке программирования, предназначенном для статистического анализа R v 3.2, с применением пакетов pROC. Клинический материал В исследование вошли пациенты с подозрением на РПЖ. Было включено 15 пациентов с показаниями для выполнения трансректальной мультифокальной биопсии предстательной железы под ультразвуковым контролем. Все участники исследования подписывали информированное согласие. Возраст пациентов находился в интервале от 54 до 76 лет. Уровень ПСА варьировал от 4.5 до 16.7 нг/мл. Объём предстательной железы по данным ТРУЗИ составлял от 34 до 133 см³. Критериями отбора пациентов был повышенный уровень ПСА, выявленный в двух последовательных исследованиях с интервалом от четырёх до восьми недель. Повторный анализ уровня ПСА у каждого пациента выполнялся с использованием тех же методов и в той же лаборатории, где и предыдущий. Анализ проводился в стандартных условиях (без предшествующих манипуляций, таких как катетеризация, цистоскопия или трансуретная резекция, и при отсутствии инфекций мочевых путей). По результатам пальцевого ректального исследования и трансректального ультразвукового исследования патологических изменений выявлено не было. Также у пациентов, отобранных в группу, в анамнезе отсутствовали первичные биопсии предстательной железы. Пациентам накануне биопсии выполнялась ПКТ предстательной железы по вышеуказанной методике. Подготовка пациентов При подготовке к ПКТ предстательной железы пациентам за день до исследования назначалась диета с запретом на продукты, содержащие большое количество белка и клетчатки, газообразующие продукты. За два часа до исследования пациент выпивал один литр негазированной воды, с целью прегидратации и наполнения мочевого пузыря. Результаты Было получено 180 биоптатов (таблица 1). Таблица 1 Результаты гистологического анализа биоптатов Диагноз Число биоптатов РПЖ ∑ Глисона 6 19 РПЖ ∑ Глисона 7 17 РПЖ ∑ Глисона 8 5 Воспаление 7 Отсутствие патологических изменений 121 Простатическая интраэпителиальная неоплазия (PIN) 11 Статистически значимые различия для средней скорости кровотока были выявлены между нормальной паренхимой и РПЖ ∑ Глисона 7 (p=0.0348970), PIN и РПЖ ∑ Глисона 7 (р=0.0083449), PIN и РПЖ ∑ Глисона 6 (р=0.0345580) (рисунок 2). Все различия для нормализованной средней скорости кровотока были статистически не значимы (рисунок 3). Все различия для разницы между скоростью кровотока в контрлатеральных зонах были статистически не значимы (рисунок 4). Статистически значимые различия для разницы между нормализованной скоростью кровотока в контрлатеральных зонах были выявлены между участками воспаления и РПЖ ∑ Глисона 8 (р=0.0496554), PIN и РПЖ ∑ Глисона 8 (р=0.0363539). Рис. 5. ROC кривые изучаемых перфузионных показателей Площади под RОС кривыми изучаемых перфузионных показателей (рисунок 5) представлены в таблице 2. Различия между площадями под кривыми были статистически не значимы, что свидетельствует о том, что нам не удалось найти различий в диагностической эффективности разных подходов, так как площадь под ROC кривыми отличалась статистически не значимо. Клинический пример У пациента Р. 60 лет в ноябре 2014г., в ходе двух последовательных анализов с интервалом в шесть недель, выявлено повышение уровня ПСА до 5.79 нг/мл. При пальцевом ректальном и ультразвуковом исследовании патологических изменений не выявлено. 25.11.2014 г. пациенту выполнена ПКТ предстательной железы. На полученных стандартных изображениях с контрастным усилением повышенного накопления контрастного агента в ткани предстательной железы не определяется. На перфузионных картах предстательной железы в основании правой доли визуализируется участок ткани с повышенным кровотоком (рисунок 6). 26.11.2014 г. пациенту выполняется трансректальная мультифокальная биопсия предстательной железы под ультразвуковым контролем. При гистологическом исследовании в 3 точках из 12, соответствующих основанию и средней части правой доли, выявлена аденокарцинома предстательной железы (сумма Глисона 3+4=7). При остеосцинтиграфии и рентгенографии органов грудной клетки данных о вторичных изменениях не получено. Увеличенных тазовых лимфатических узлов во время ПКТ также не выявлено. Больному установлен диагноз «рак предстательной железы T2bN0M0». От радикального хирургического лечения больной отказался. В марте-апреле 2015 г. пациенту выполнена радикальная дистанционная лучевая терапия. В настоящее время признаков прогрессирования заболевания у больного не выявлено. Обсуждение и выводы Результаты нашего исследования показали, что среди всех показателей наиболее высокой вариабельностью обладает скорость кровотока. Однако наибольшие различия между неизменённой тканью и РПЖ были выявлены именно для этого показателя. Поэтому для задачи выявления РПЖ нет необходимости в измерении нормализованной скорости кровотока и разницы скорости кровотока в контралатеральных участках. Более того, оценка разницы скорости кровотока в контралатеральных участках не позволяет обнаружить РПЖ в случае его мультифокального распространения в ткани предстательной железы. Исследований, посвященных диагностической эффективности ПКТ в выявлении РПЖ, в доступной нам литературе не найдено. Результаты нашего исследования демонстрируют малую чувствительность метода в выявлении РПЖ низкой степени злокачественности. Похожие результаты были получены в исследовании N. Schieda et al. о роли компьютерной томографии в первичной диагностике РПЖ. Чувствительность КТ для РПЖ ∑ Глисона 6 составила 41%, а для РПЖ ∑ Глисона 9 - 84% [11]. Также одним из ограничений исследования было сопоставление данных ПКТ с результатами биопсии, а не с операционным материалом. Таким образом, роль ПКТ в первичной диагностике локализованного РПЖ требует дальнейшего изучения.

About the authors

N V SOSNOVSKII

Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies

Email: urologsosnovskiy@yandex.ru

E V ROZENGAUZ

Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies

Email: rozengaouz@yandex.ru

M I SHKOLNIK

Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies

Email: shkolnik_phd@mail.ru

D V NESTEROV

Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies

Email: cireto@gmail.com

A A ARZUMANOV

Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies

Email: Arzumanov72@gmail.com

References

  1. Злокачественные новообразования в России в 2013 году (заболеваемость и смертность) // Под редакцией А.Д. Каприна, В.В. Старинского, Г.В. Петровой. - Москва, 2015.
  2. National Comprehensive Cancer Network. NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology: Prostate Cancer. Version1. 2016.http: // www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/prostate.pdf. Accessed March 15, 2016.
  3. Guidelines on Prostate Cancer. In: EAU Guidelines, edition presented at the 31th EAU Annual Congress, Munich 2016. http: // uroweb.org/guideline/prostate-cancer / #5 Accessed June 16, 2016.
  4. Prando A., Wallace S. Helical CT of prostate cancer: early clinical experience. AJR Am J Roentgenol. - 2000. - 175. - Р. 343-346.
  5. Golimbu M. et al. CAT scanning in staging of prostatic cancer // Urology. - 1981. - Vol. 18. - № 3. - P. 305-308.
  6. Engeler C.E., Wasserman N.F., Zhang G. Preoperative assessment of prostatic carcinoma by computerized tomography. Weaknesses and new perspectives // Urology. - 1992. - Vol. 40. - № 4. - P. 346-350.
  7. Hricak H. et al. Prostatic carcinoma: staging by clinical assessment, CT, and MR imaging // Radiology. - 1987. - Vol. 162. - № 2. - P. 331-336.
  8. Emory T.H. et al. Use of CT to reduce understaging in prostatic cancer: comparison with conventional staging techniques // AJR Am J Roentgenol. - 1983. - Vol. 141. - № 2. - P. 351-354.
  9. Glazer D.I., Davenport M.S., Khalatbari S. et al. Mass-like peripheral zone enhancement on CT is predictive of higher-grade (Gleason 4 + 3 and higher) prostate cancer // Abdominal Imaging, 2014.
  10. Jia J.B. et al. Prostate cancer on computed tomography: A direct comparison with multi-parametric magnetic resonance imaging and tissue pathology // European Journal of Radiology. - 2016. - Vol. 85. - № 1. - P. 261-267.
  11. Schieda N., Al-Dandan O., Shabana W., Flood T.A. , Malone S.C. Is primary tumor detectable in prostatic carcinoma at routine contrast-enhanced CT? Clinical Imaging. - 2015. - 39. - Р. 623-626.
  12. Elizabeth P. Ives, Melissa A. Burke, Pamela R. Edmonds et al. Perfusion of Prostate Cancer: Correlation with Whole-Mount Pathology. Clinical Prostate Cancer. - 2005. - Vol. 4. - № 2. Р. 17-21.
  13. Osimani M., Bellini D., Di Cristofano Cl. et al. Perfusion MDCT of Prostate Cancer: Correlation of Perfusion CT Parameters and Immunohistochemical Markers of Angiogenesis. AJR. - 2012. - 199. - Р. 1042-1048.
  14. Weinreb Jeffrey C., Jelle O. Barentsz, Peter L. Choyke et al. 2016 PI-RADS Prostate Imaging - Reporting and Data System: 2015. - Version 2. -European Urology. - 69(1). - Р. 16-40.

Statistics

Views

Abstract - 33

PDF (Russian) - 5

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2016 SOSNOVSKII N.V., ROZENGAUZ E.V., SHKOLNIK M.I., NESTEROV D.V., ARZUMANOV A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

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

About Cookies