Исследования перифокальной зоны глиом головного мозга с помощью магнитно-резонансной томографии (обзор литературы)

Представлен обзор литературы и собственный опыт использования современных последовательностей МРТ, в т. ч. диффузионно-куртозисной МРТ, в исследованиях перифокальной зоны глиом. Анализ комплекса диффузионных и перфузионных количественных МР-показателей дает информацию о границах глиом в зонах с сохранным гематоэнцефалическим барьером, не накапливающих контрастный препарат. Дифференцирование «чистого» перифокального вазогенного отека и отека с инфильтрацией клетками глиомы, а также выявление участков опухолевой инфильтрации в перитуморальном интактном, по данным МРТ, веществе мозга при глиомах высокой степени злокачественности дают возможность определить истинную распространенность опухоли. Полученные данные позволят разрабатывать персонализированный навигационный алгоритм для хирургического удаления опухоли и последующий индивидуальный план лучевой и химиотерапии, а также прогнозировать течение заболевания.

1. Баталов А. И., Захарова Н. Е., Погосбекян Э. Л., Фадеева Л. М., Горяйнов С. А., Баев А. А., Шульц Е. И., Чёлушкин Д. М., Потапов А. А., Пронин И. Н. Бесконтрастная ASL-перфузия в предоперационной диагностике супратенториальных глиом // Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н. Н. Бурденко. 2018. Т. 82, № 6. С.15-22. https://doi.org/10.17116/neiro20188206115

2. Туркин А. М., Погосбекян Э. Л., Тоноян А. С., Шульц Е. И., Максимов И. И., Долгушин М. Б., Хачанова Н. В., Фадеева Л. М., Мельникова-Пицхелаури Т. В., Пицхелаури Д. И., Пронин И. Н., Корниенко В. Н. Диффузионная куртозисная МРТ в оценке перитуморального отека глиобластом и метастазов в головной мозг // Мед. Виз. 2017. № 4. С. 97-112. https://doi.org/10.24835/1607-0763-2017-4-97-112

3. Abdalla G., Dixon L., Sanverdi E., Machado P., Kwong J., Panovska-Griffiths J., Rojas-García A., Yoneoka D., Veraart J., Van Cauter S., Abdelkhalek A., Settein M., Yousry T., Bisdas S. The diagnostic role of diffusional kurtosis imaging in glioma grading and differentiation of gliomas from other intra-axial brain tumours: a systematic review with critical appraisal and meta-analysis. Neuroradiology. 2020. V. 62, no. 7. P. 791-802. https://doi.org/10.1007/S00234-020-02425-9

4. Akbari H., Macyszyn L., Da X., Bilello M., Wolf R., Martinez-Lage M., Biros G., Alonso-Basanta M., O’Rourke D., Davatzikos C. Imaging surrogates of infiltration obtained via multiparametric imaging pattern analysis predict subsequent location of recurrence of glioblastoma. Neurosurgery. 2016. V. 78, no. 4. P. 572- 580. https://doi.org/10.1227/NEU.0000000000001202

5. Batalov A. I., Zakharova N. E., Pronin I. N., Belyaev A. Yu., Pogosbekyan E. L., Goryaynov S. A., Bykanov A. E., Tyurina A. N., Shevchenko A. M., Solozhentseva K. D., Nikitin P. V., Potapov A. A. 3D pCASL-perfusion in preoperative assessment of brain gliomas in large cohort of patients. Sci. Rep. 2022. V. 12. P. 2121. https://doi.org/10.1038/s41598-022-05992-4

6. Batalov A. I., Afandiev R. M., Zakharova N. E., Pogosbekyan E. L., Shulgina A. A., Kobyakov G. L., Potapov A. A., Pronin I. N. 3D pseudo-continuous arterial spin labeling-MRI (3D PCASL-MRI) in the differential diagnosis between glioblastomas and primary central nervous system lymphomas. Neuroradiology. 2022. V. 64. P. 1539-1545. https://doi.org/10.1007/s00234-021-02888-4

7. Blystad I., Warntjes J. B. M., Smedby Ö., Lundberg P., Larsson E.-M., Tisell A. Quantitative MRI for analysis of peritu moral edema in malignant gliomas. PLoS ONE. 2017. V. 12. No. 5. P.e0177135. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0177135

8. Delgado A. F., Fahlström M., Nilsson M., Berntsson S. G., Zetterling M., Libard S., Alafuzoff I., van Westen D., Lätt J., Smits A., Larsson E. M. Diffusion kurtosis imaging of gliomas grades II and III - a study of perilesional tumor infiltration, tumor grades and subtypes at clinical presentation. Radiol. Oncol. 2017. V. 51, no. 2. P. 121-129. https://doi.org/10.1515/raon-2017-0010

9. Eisele S. C., Wen P. Y., Lee E. Q. Assessment of brain tumor response: RANO and its offspring. Curr. Treat. Oncol. 2016. V. 17, no. 7. P. 35. https://doi.org/10.1007/s11864-016-0413-5

10. Gates E. D. H., Lin J. S., Weinberg J. S., Prabhu S. S., Hamilton J., Hazle J. D., Fuller G. N., Baladandayuthapani V., Fuen tes D. T., Schellingerhout D. Imaging-based algorithm for the local grading of glioma. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2020. V. 41, no. 3. P. 400-407. https://doi.org/10.3174/ajnr.A6405

11. Grossman E. J., Kirov I. I., Gonen O., Novikov D. S., Davitz M. S., Lui Y. W., Grossman R. I., Inglese M., Fieremans E. N-acetyl-aspartate levels correlate with intra-axonal compartment parameters from diffusion MRI. NeuroImage. 2015. V. 118. P. 334-343. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2015.05.061

12. Guo J., Yao C., Chen H., Zhuang D., Tang W., Ren G., Wang Y., Wu J., Huang F., Zhou L. The relationship between Cho/ NAA and glioma metabolism: implementation for margin delineation of cerebral gliomas. Acta Neurochir (Wien). 2012. V. 154, no. 8. P. 1361-1370. https://doi.org/10.1007/s00701-012-1418-x

13. Hansen B., Jespersen S. N. Kurtosis fractional anisotropy, its contrast and estimation by proxy. Sci. Rep. 2016. No. 6. P. 23999. https://doi.org/10.1038/srep23999

14. Hempel J.-M., Schittenhelm J., Bisdas S., Brendle C., Bender B., Bier G. Skardelly M., Tabatabai G., Castaneda Vega S., Ernemann U., Klose U. In vivo assessment of tumor heterogeneity in WHO 2016 glioma grades using diffusion kurtosis imaging: diagnostic performance and improvement of feasibility in routine clinical practice. J. Neuroradiol. 2018. V. 45, no. 1. P. 32-40. https://doi.org/10.1016/j.neurad.2017.07.005

15. Kim J. Y., Yoon M. J., Park J. E., Choi E. J., Lee J., Kim H. S. Radiomics in peritumoral non-enhancing regions: fractional anisotropy and cerebral blood volume improve prediction of local progression and ove rall survival in patients with glioblastoma. Neuroradiology. 2019. V. 61, no. 11. P. 1261-1272. https://doi.org/10.1007/s00234-019-02255-4

16. Lemercier P., Paz M. S., Patrie J. T., Flors L., Leiva-Salinas C. Gradient of apparent diffusion coefficient values in peritumoral edema helps in differentiation of glioblastoma from solitary metastatic lesions. AJR Am. J. Roentgenol. 2014. V. 203, no. 1. P. 163-169. https://doi.org/10.2214/AJR.13.11186

17. Martín-Noguerol T., Mohan S., Santos-Armentia E., Cabrera-Zubizarreta A., Luna A. Advanced MRI assessment of non-enhancing peritumoral signal abnormality in brain lesions. European Journal of Radiology. 2021. V. 143. P. 109900. https://doi.org/10.1016/j.ejrad.2021.109900

18. Maximov I. I., Tonoyan A. S., Pronin I. N. Differentiation of glioma malignancy grade using diffusion MRI. Phys. Med. 2017. V. 40. P. 24-32. https://doi.org/10.1016/j.ejmp.2017.07.002

19. Pogosbekian E. L., Pronin I. N., Zakharova N. E., Batalov A. I., Turkin A. M., Konakova T.A., Maximov I. I. Feasibility of generalised diffusion kurtosis imaging approach for brain glioma grading. Neuroradiology. 2021. V. 63, no. 8. P. 1241-1251. https://doi.org/10.1007/s00234-020-02613-7

20. Qiu J., Deng K., Wang P., Chen C., Luo Y., Yuan S., Wen J. Application of diffusion kurtosis imaging to the study of edema in solid and peritumoral areas of glioma. Magn. Reson. Imaging. 2022. V. 86. P. 10-16. https://doi.org/10.1016/j.mri.2021.11.001

21. Sanai N., Polley M. Y., McDermott M. W., Parsa A. T., Berger M. S. An extent of resection threshold for newly diagnosed glioblastomas. J. Neurosurg. 2011. V. 115, no. 1. P. 3-8. https://doi.org/10.3171/2011.2.jns10998

22. Solozhentseva K., Batalov A., Zakharova N., Goryaynov S., Pogosbekyan E., Pronin I. The Role of 3D-pCASL MRI in the Differential Diagnosis of Glioblastoma and Brain Metastases. Front. Oncol. 2022. No. 12. P. 874924. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.874924

23. Steven A. J., Zhuo J., Melhem E. R. Diffusion kurtosis imaging: An emerging technique for evaluating the micro-structural environment of the brain. Am. J. Roentgenol. 2014. V. 202, no. 1. P. 26-33. https://doi.org/10.2214/AJR.13.11365

24. Tan Y., Wang X.-C., Zhang H., Wang J., Qin J.-B., Wu X.-F., Zhang L., Wang L. Differentiation of high-gradeastrocytomas from solitary-brain-metastases: comparing diffusion kurtosis imaging and diffusion tensor imaging. Eur. J. Radiol. 2015. V. 84, no. 12. P. 2618- 2624. https://doi.org/10.1016/j.ejrad.2015.10.007

25. Yamahara T., Numay, Oishi T., Kawaguchi T., Seno T., Asai A., Kawamoto K. Morphological and flow cytometric glioblastoma: a comparison of autopsy brain and neuroimaging. Brain and Tumor Pathol. 2010. V. 27. P. 81-87. https://doi.org/10.1007/s10014-010-0275-7

26. Zakharova N. E., Batalov A. I., Pogosbekian E. L., Chekhonin I. V., Goryaynov S. A., Bykanov A. E., Tyurina A. N., Galstyan S. A., Nikitin P. V., Fadeeva L. M., Usachev D. Yu., Pronin I. N. Perifocal Zone of Brain Gliomas: Application of Diffusion Kurtosis and Perfusion MRI Values for Tumor Invasion Border Determination. Cancers 2023. V. 15, no. 10. P. 2760. https://doi.org/10.3390/cancers15102760

27. Zetterling M., Roodakker K. R., Berntsson S. G., Edqvist P. H., Latini F., Landtblom A. M., Pontén F., Alafuzoff I., Larsson E. M., Smits A. Extension of diffuse low-grade gliomas beyond radiological borders as shown by the coregistration of histopathological and magnetic resonance imaging data. J. Neurosurg. 2016. V. 125, no. 5. P. 1155-1166. https://doi.org/10.3171/2015.10.JNS15583