Введение к работе
Актуальность проблемы. Диагностика и дифференциальная диагностика опухолей и других заболеваний головного мозга (ГМ) до настоящего времени вызывает определенные трудности, связанные с многообразием нозологических форм и сходной неврологической симптоматикой различных патологических процессов. В структуре онкологических заболеваний опухоли головного мозга составляют от 6 до 8,6% и одинаково часто встречаются как'у женщин, так и у мужчин. Следует отметить, что в последние годы отмечается отчетливая тенденция к увеличению числа случаев как первичных опухолей, так и метастатических поражений головного мозга. Заболеваемость первичными опухолями увеличилась за последние 3 десятилетия в среднем в 1,5 раза, а частота метастатических поражений возросла в 6 раз, и в настоящее время составляет от 6 до 17 случаев на 100000 населения в год [Roelcke U. and Leenders KL, 2001]. Прогноз при злокачественных опухолях, особенно при глиобластомах, как правило, неблагоприятный. Продолжительность жизни этих больных в среднем составляет около 1 года [Ярцев В.В. с соавт., 1988; Piepmeier J.M., 1987; Castillo М., 1998]. На исход заболевания в значительной мере оказывают влияние своевременность и точность диагностики опухолевого поражения, а также адекватное планирование и осуществление лечебных мероприятий [Piepmeier J.M., 1987]. Дифференциальный диагноз при опухолях прежде всего необходим для разграничения злокачественных и доброкачественных новообразований. Кроме того, необходимо исключить целый ряд заболеваний, нередко имеющих сходную симптоматику. Это нарушения мозгового кровообращения, последствия травм, кисты, абсцессы, демиелинизирующие, инфекционные (энцефалиты, арахноидиты, туберкулез) поражения и паразитарные заболевания, а также артериальные аневризмы, артериовенозные мальформации, кавернозные ангиомы [Коновалов А.Н. с соавт., 1997;Хилько В.А., 1997].
Рентгенологические методы исследования всегда занимали
центральное место в диагностике опухолей ГМ [Копылов М.Б., 1968;
Корниенко В.Н. с соавт., 1995; КоноваловА.Н. с соавт., 1997: Пронин И.Н. с
РОС НАЦИОНАЛЫ!** і БИ4ПОТЕКА
соавт., 1997]. В условиях современной клиники диагностика объемных образований ГМ обеспечивается комплексным обследованием, включающим в себя клинико-биологические и инструментальные методы, в задачу которых входит дифференциальная диагностика патологического процесса, пространственная локализация и определение биологической природы образования, выявление продолженного роста, малигнизации опухолей и оценка эффективности ихлечения.
В решении этих проблем приоритетное место занимают методы лучевой диагностики, прежде всего МРТ и КТ, отражающие структурные изменения в пораженных тканях [Корниенко В.Н. с соавт., 1995; Коновалов НА с соавт., 1997; Пронин И.Н. с соавт., 1997; Хилько ВА, 1997; Brunelle F., 2000]. Однако указанные методы исследования, несмотря на их большие диагностические возможности, как правило, не позволяют получить объективную информацию о биологических особенностях новообразований, в частности о степени злокачественности опухолей, особенностях метаболизма, оксигенации и т.п. Вместе с тем, именно эти данные имеют ключевое значение для выбора адекватного лечения и прогноза заболевания [Пронин И.Н., 1998; Groos MW. et al., 1998]. При анализе результатов КТ или МРТ нередко возникают серьезные трудности в диагностике продолженного роста опухолей, особенно в послеоперационном периоде на фоне отека и изменений рубцово-спаечного характера [Хилько В.А, 1997; Пронин И.Н., 1998]. В этих условиях эффект контрастного усиления нередко бывает связан с повреждением гемато-энцефалического барьера, что может обусловливать ложноположительную диагностику [Hagge RJ. et al., 2001]. Оценка ответа новообразований на проводимое лечение методами РКТ или МРТ, как правило, основывается на изменении их размеров и анатомической структуры. Однако эти изменения далеко не всегда объективно отражают биологические процессы, происходящие в опухолевых клетках и не могут служить достоверным критерием эффективности лечения, особенно сразу или в ранние сроки после его завершения.
За последние годы в связи со стремительным развитием ядерной медицины, внедрением в клиническую практику современных однофотонных эмиссионных компьютерных томографов (ОФЭКТ) и
особенно позитронных эмиссионных томофафов (ПЭТ), наметился существенный прогресс в изучении биологии опухолей [Ruhlmann J. et al.f 1999]. Было установлено, что такие РФП, как201!"!, "Тс-технетрил, а также РФП на основе позитрон-излучающих радионуклидов: [18Р]-фтордезокси-глюкоза, [150]-вода, [11С]-метионин накапливаются в злокачественных новообразованиях в повышенных количествах, что позволяет осуществлять их сцинтиграфическую визуализацию. Оказалось, что информативность радионуклидных методов исследования при изучении биологической природы и степени злокачественности опухолей выше, чем МРТ или КТ [Goldman S. et al., 1999; Garcia E.V. et al., 2000; Hoffman JM.f 2001]. Однако следует признать, что данные литературы о диагностической ценности указанных томосцинтиграфических (ТСЦГ) методов исследования с использованием комплекса современных РФП, различных технологий сканирования с учетом предполагаемой патологии ГМ ограничены и весьма противоречивы [Herholz К. et al., 1993; Kim К.Т. et all., 1997]. Основной причиной такого положения является отсутствие общепринятых стандартизированных методик проведения ОФЭКТ и ПЭТ с различными РФП, что затрудняет оценку их информативности при идентификации и определении биологических особенностей объемных поражений ГМ. До настоящего времени диагностические свойства и механизмы захвата в опухолях большинства РФП изучены слабо. Полностью отсутствуют данные об обмене жирных кислот, в частности, короткоцепочечной жирной кислоты - "С-бутирата натрия. Диагностические возможности этого РФП ранее не изучались. Недостаточно освещен в литературе вопрос об использовании томосцинтиграфических методов для объективной оценки эффективности хирургического, химио- и лучевого лечения опухолей ГМ, своевременного выявления продолженного роста и рецидивов, а также диагностики малигнизации доброкачественных новообразований. В литературе имеются сведения, касающиеся сравнительной оценки ОФЭКТ и ПЭТ с данными КТ, МРТ и другими методами инструментальной диагностики. Однако роль и место радионуклидных методов в общем комплексе лучевого обследования больных с подозрением на объемное поражение головного мозга до настоящего времени изучены недостаточно. Отсутствует четкое
представление о ТСЦГ-семиотике злокачественных и доброкачественных
новообразований, а также некоторых неопухолевых поражений ГМ, что в основном связано с использованием разных критериев оценки томосцинтиграмм [Скворцова Т.Ю. с соавт., 2001; Di Chiro G. eta!., 1987; Herholz К. etal., 1998; Hustinx R. etal., 1999; Derlon JM. etal., 2000; Meyer P.T. etal., 2001; Ribom D. etal., 2002]. Фактически отсутствуют критерии отбора больных с объемными образованиями ГМ для направления на ПЭТ и ОФЭКТ. Недостаточно конкретизированы и обоснованы показания к ТСЦГ-исследованиям с использованием различных РФП и алгоритм их проведения. Все сказанное обусловливает необходимость выполнения комплексного исследования, направленного на решение перечисленных выше проблем.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования явилось теоретическое и клиническое обоснование возможностей улучшения диагностики и дифференциальной диагностики опухолей головного мозга путем оптимизации методик позитронной эмиссионной томографии и определения ее роли в комплексном лучевом обследовании больных с новообразованиями ГМ.
Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:
Изучить радионуклидную семиотику объемных образований головного мозга при ПЭТ и ОФЭКТ с различными РФП, разработать полуколичественные критерии для оценки васкуляризации, мембранной активности и метаболизма опухолей с целью объективизации ТСЦГ-данных.
Оценить информативность ПЭТ и ОФЭКТ с различными РФП по критериям чувствительности, специфичности и диагностической точности при идентификации злокачественных новообразований головного мозга.
Провести сопоставление диагностической информативности ОФЭКТ и ПЭТ с данными других методов лучевого исследования (КТ и МРТ) и определить место и значение ТСЦГ-методов в общем комплексе лучевого обследования и дифференциальной диагностики опухолей головного мозга.
Разработать критерии отбора на ОФЭКТ и ПЭТ-исследования больных с подозрением на объемное поражение ГМ.
Разработать диагностический алгоритм лучевого обследования больных с объемными образованиями ГМ.
Научная новизна. Представленное исследование является первым обобщающим целенаправленным научным трудом, посвященным изучению диагностических возможностей ТСЦГ-методов исследования в нейроонкологии. Впервые на большом клиническом материале разработана томосцинтиграфическая семиотика объемных образований ГМ, изучена информативность ПЭТ и ОФЭКТ, а также обоснованы их роль и место в комплексной лучевой диагностике и дифференциальной диагностике опухолевых поражений ГМ, выявлении продолженного роста, определении малигнизации доброкачественных опухолей. Впервые выделены патогномоничные для различных форм злокачественных опухолей ГМ сцинтиграфические признаки, позволяющие улучшить их дифференциальную диагностику, и показано, что факторами, влияющими на визуализацию злокачественных опухолей, являются гиперметаболизм, повышенная мембранная активность, гиперваскуляризация. Впервые изучено влияние локализации, размеров, васкуляризации и гистологической структуры новообразований на их визуализацию. Отличительной особенностью данной работы является разработка полуколичественных критериев для объективизации результатов ТСЦГ-иссле-дований и принятия диагностического решения. Установлено, что одним из основных преимуществ ПЭТ является возможность исследования специфических особенностей гликолиза в опухолях, который отражает биологическую природу новообразований и степень их злокачественности. Впервые всесторонне изучены свойства нового отечественного РФП для ПЭТ - "С-бутирата натрия, позволяющего исследовать метаболизм жирных кислот в опухолях ГМ. В результате проведенных исследований показано, что наблюдение за изменениями степени васкуляризации, скорости гликолиза и интенсивности утилизации жирных кислот, происходящими в новообразованиях под влиянием терапии, позволяет в ранние сроки оценивать ответ опухоли на проведенное лечение, косвенно судить об оксигенации опухолей, а также прогнозировать ответ опухоли на
лучевую терапию, что имеет важное значение для оптимизации протокола лечения. Впервые показано, что критерием для определения степени гипоксичности злокачественных опухолей и прогнозирования эффективности лучевого лечения является индекс окигенации, который, по нашему мнению, косвенно отражает степень их гипоксичности.
Практическая значимость. Практическая ценность данной работы заключается в разработке комплекса ТСЦГ-методик, позволяющих получать ценную диагностическую информацию, способствующую визуализации новообразований, адекватному планированию лечения и контролю его эффективности. Предложенные для анализа ТСЦГ-данных полуколичественные критерии позволили оптимизировать и рационализировать тактику лечения, объективизировать оценку изменений метаболизма, а также васкуляризации и оксигенации опухолей. Полученные с помощью ТСЦГ-методик интегральные данные о состоянии опухолей способствуют выбору рационального протокола лечения в каждом конкретном случае с учетом биологических особенностей опухоли. Рекомендуемые неинвазивные методики радионуклидной диагностики позволяют осуществлять контроль за эффективностью проводимого лечения даже в ранние сроки. Данные о нарушении микроциркуляции при продолженном росте опухолей, связанные с наличием перитуморозного отека, являются показанием для проведения дегидротационной терапии перед началом химиотерапевтического лечения. Выявление признаков малигнизации доброкачественных опухолей служит основанием для коррекции протокола лечения больных.
Изучение механизмов захвата ТРФП открывает новые возможности для целенаправленной разработки химиотерапевтических препаратов, а предложенные методики позволяют оценивать эффективность их применения. На основании проведенных исследований был разработан диагностический алгоритм применения методов радионуклидной томосцинтиграфии в комплексном лучевом обследовании пациентов с объемными образованиями ГМ для получения взаимодополняющей информации о биологической природе патологического процесса. Результатом данной работы является повышение чувствительности
метода ПЭТ с двумя РФП 18Р-ФДГ и 11С-БН до 96,0%, специфичности - до 100%, диагностической точности до 97%.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Позитронная эмиссионная томография является
высокоинформативным уточняющим методом дифференциальной диагностики и эффективного изучения биологических особенностей опухолей головного мозга. Проведенная разработка семиотики неспецифических туморотропных радиофармпрепаратов, а также разработанные полуколичественные показатели для анализа ТСЦГ-методов, имеющих различные механизмы аккумуляции в опухолях, позволили выявить наиболее важные стороны патологического опухолевого процесса, дали возможность объективизировать получаемые ТСЦГ-данные для принятия диагностического решения.
Комплексное применение ПЭТ с различными РФП в сочетании с КТ и МРТ повышает эффективность диагностики опухолей, позволяет определять степень их злокачественности, оценивать васкуляризацию и оксигенацию, выявлять продолженный рост и рецидивы.
Степень злокачественности опухолей отражает ПЭТ с 1sF-OfIf. Признаком злокачественной опухоли или малигнизации доброкачественного новообразования является величина отношения накопленной радиоактивности очаг/серое вещество (КДН) больше 0,9.
Наибольший объем информации о биологических свойствах опухолей может быть получен при ПЭТ-исследовании с двумя РФП: ЮР-ФДГ и "С-БН, которые дают возможность визуализировать новообразования и объективно отражают их важнейшие свойства, такие, как степень злокачественности, оксигенации, васкуляризации, что позволяет проводить дифференциальную диагностику опухолей, выявлять их продолженный рост и малигнизацию.
Апробация и внедрение результатов работы. Основные положения работы доложены на международном симпозиуме «Физиологические и биохимические основы активности мозга (Санкт-Петербург, 1994), на научной конференции "Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения" (Санкт-Петербург, 1995), на 7-м международном симпозиуме по
10 медицинскому применению циклотрона в онкологии (Турку, 1995), на Украинском конгрессе радиологов «100-летие открытия лучей Рентгена» (Киев, 1995), на научной конференции «Новые технологии в радиационной медицине» (Санкт-Петербург, 1995), на Всероссийском съезде онкологов «Проблемы современной онкологии» (Ростов-на-Дону, 1995), на VII Всероссийском конгрессе рентгенологов и радиологов (Владимир, 1996), на 1-м Межрегиональном Обществе ядерной медицины «Проблемы ядерной медицины» (Дубна, 1997), на международной научной конференции «Актуальные вопросы лучевой диагностики и интервенционной радиологии» (Санкт-Петербург, 1997), на международной научной конференции «Актуальные вопросы медицинской радиологии» (Санкт-Петербург, 1998), на научной конференции «Актуальные вопросы неврологии, нейрохирургии и медицинской генетики» (Уфа, 1998), на Всеармейской научной конференции «Современные возможности лучевой диагностики заболеваний и повреждений у военнослужащих» (Санкт-Петербург, 1999), на пленуме Всероссийского научного медицинского общества онкологов «Высокие медицинские технологии в лучевой терапии злокачественных опухолей» (Ростов-на-Дону, 1999), на конференции «Лучевая диагностика на рубеже столетий» (Санкт-Петербург, 1999), на Vlll-м международном симпозиуме по медицинскому применению циклотрона в онкологии (Турку, 1999), на международном конгрессе Европейского общества ядерной медицины «Париж-2000» (Париж, 2000), на 13-м Европейском конгрессе радиологов «Европейский конгресс радиологов 2001» (Вена, 2001), на 14-м Европейском конгрессе радиологов «Европейский конгресс радиологов 2002» (Вена, 2002), на Невском радиологическом форуме (Санкт-Петербург, 2003), на научной конференции, посвященной 85-летию со дня основания ЦНИРРИ МЗ РФ (Санкт-Петербург, 2003).
Разработанные методики и результаты диссертации используются в клинической практике ЦНИРРИ МЗ РФ, РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, Клинической больницы №1 Медицинского центра Управления делами Президента РФ.
Результаты настоящей работы были представлены и обсуждались на 12 отечественных и 8 международных симпозиумах и конгрессах. С
использованием материалов диссертации опубликованы «Методические
рекомендации», «Учебная программа для субординаторов, клинических ординаторов и постдипломного образования врачей», запатентовано изобретение (патент RU № 2138991 С1 6А61В 8/13 от 10.10.99г. Бюлл. №28), получено положительное решение по заявке № 2004118098/14 от 16.06.2004г. По теме диссертации опубликовано 36 печатных работ, из них: 12 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 273 страницах, состоит из введения и 4 глав, характеризующих современное состояние вопроса, содержит клинические данные о больных, методики ТСЦГ-иссле-дований объемных образований головного мозга, результаты собственных исследований, а также заключение, выводы, практические рекомендации и список литературы. Диссертация содержит 55 таблиц и проиллюстрирована 87 рисунками. В библиографический указатель включено 339 источников (61 отечественная работа и 278 - зарубежных авторов).
![Возможности совмещенной позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии в диагностике глиальных опухолей головного мозга [Электронный ресурс]](/i/i/4485/203355.png "Возможности совмещенной позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии в диагностике глиальных опухолей головного мозга [Электронный ресурс] Бойков Игорь Валерьевич")
