RADYOLOJİ ANABİLİM DALI Beyin tümörlerinde MRS ve perfüzyon MRG Dr Alpay ALKAN Bezmialem Vakıf Üniversitesi Radyoloji Anabilim Dalı Sunu akışı MRS Tanım Metabolitler MRS de sınırlamalar MRS de kontrast kullanımı Beyin tümörlerinde MRS Perfüzyon MRG Beyin tümörlerinde perfüzyon MRG Tümör derecelendirilmesinde MRS ve pmrg Olgu örnekleri Metabolitler mi NAA MRS: Noninvaziv biokimyasal görüntüleme yöntemi Su ve yağ arasında rezonans yapan görüntüye katkısı bulunmayan az miktardaki metabolitlerin sinyalleri ölçülmektedir NAA azalması; Nöronal yıkım Cr; Gnl stabil (yüksek grade tm azalır) Cho artışı; Hücresel membran turnover Sellüler-glial proliferasyon Artmış membran ve/veya hücre sentezi Sellülariteyi yansıtan malignite derecesi Laktat; Anaerobik glikolizis, tümör hipoksi, malignite Myo-inositol (mi); Artmış ozmolalite, gliozis, glial proliferasyon Lipid; Hücre membran yıkımı ve nekroz Cho mi Cho mi NAA Laktat-lipid MRS de sınırlamalar ROI yerleşimi veya voksel kontaminasyonu Perifokal ödem kalsifikasyon kist kanama komşu kemik yapı tümörün non-viabl kısmı Solid-kistik komponent ayrımı MRS de kontrast verilimi Doğru voksel yerleştirme için kontrast Solid komponent (biopsi için) Kontrast sonrası 0-5 dk Cho değişmez Kontrast sonrası 5-10.dk Cho de %12-15 azalma Ekstrasellüler Cho havuzunda azalma Alkan A et al. Med Hypotheses, 2012;79(2):129-31 1
Beyin tümörleri; MRS Tümör histolojisi Tümör derecelendirilmesi Kısa-uzun TE MRS Daha fazla metabolit değerlendirme Peritümöral uzanım İdeal biopsi yerinin belirlenmesi Metabolit haritalama (Cho, Cho/Cr, Cho/NAA) Tedaviye yanıtın belirlenmesi Nüks-rezidü Alkan A et al. Med Hypotheses 2012;79(2):129-31 Glial tümörler: Beyin tümörleri; MRS NAA belirgin düşer Cho artar Cr azalır (yüksek grade tm) Düşük grade li tümörlerde mi artar Laktat Lipid Kötü prognoz göstergesi Düşük grade glial tm NAA (hafif azalma) Hafif yüksek Cho Yüksek mi Laktat-lipid yokluğu MRS Progresyon: NAA ve mi de progressif azalma Cr de azalma Cho de belirgin yükselme MRS Malign agresif tümör (yüksek grade) hücre turnover ve yoğunluğu artar Cho artışı Nekrotik alanlarda Cho azalabilir Örneklenen yer önemli (Voksel yerleştirme) Kistik-solid Tümör içinde farklı evrelerde komponentler TE:136 ms Cho Cr NAA Glioblastoma multiforme (grade IV) TE:31 ms Laktat-lipid Cho NAA Cho 2
İdeal biopsi yerinin belirlenmesi Perfüzyon MRG Metabolit haritalama Cho Cho/Cr Cho/NAA rcbv Serebral perfüzyon; kapiller düzeyde kan ile doku arasında oksijen ve metabolit alışverişi Dokunun kan akımı ve vaskülarizasyon serebral dokudaki hasar yer kaplayan lezyonlara bağlı hemodinamik degişiklikler Dinamik duyarlılık kontrast (DSC) tekniği T2 yada T2* suseptibilite etkisi Gadolinyum geçişi esnasında T2* etkisinde azalma beyaz cevherde sinyal kaybı manyetik alan distorsiyon etkisi Paramanyetik kontrast ajanın beyin dokusu yatağı içerisindeki ilk geçişi sırasında sinyalin düşmesi her voksel için konsantrasyon-zaman eğrisi MRP Parametreleri TTP (pik zamanı) MTT (ortalama geçis zamanı) rcbf (beyin kan akımı) : rcbf: rcbv/mtt rcbv (beyin kan hacmi); tümörlerde en önemli parametre MRP; sınırlamalar Karşı taraf normalizasyonu Gri-beyaz cevher tutulumu Manyetik alanda güçlü inhomojenite Kanama, kalsifikasyon, metal, melanin, kemik-doku-hava parsiyel volüm etkisi Küçük-subkortikal-artere yakın lezyon Lezyon komponentleri Nekroz (hipoperfüze) Vasküler yapıya yakınlığı veya içinde olması (aşırı artmış rcbv) Yüksek vasküler permeabilite Kan beyin bariyerinde bozulma Gadolinyumun dokudaki T1 relaksasyon etkisi Dipol-dipol etkileşimi T2 sinyal intensitesinde azalmayı dengelemek için rcbv de azalma Bolus enjeksiyondan 5-10 dk önce 0.025 0.05 mmol/kg gadolinyum kontrast (1-2 ml) Yüksek vasküler permeabilite ve kontrast ekstravasyon etkisini azaltmak için 3
Permeabilite MRP dct ( t) trans K cp( t)- k ep ct ( t) dt IV Injection of Gd-DTPA Plasma Renale Excretion Ve= K trans / k ep K trans Interstitium (Ve) kep K trans : transfer constant Kep : reflux constant Ve : extra-vascular extracellular volume fraction (Interstitium) Permeabilite MRP Parametreler; K trans: damar permeabilitesi doku kan akımıperfüzyonu Ve: hücresel dansite Ekstravaskülerekstrasellüler volüm İAUC (intertisyel area under curve): fraksiyonel blood volume AdenoCa metastazı Akc Ca metastazı IAUC IAUC IAUC IAUC Ktrans Ktrans Ve Ve ASL: arterial spin labeling Beyin tümör-pmrg Eksojen kontrast gerekmez Noninvaziv Arteriyal kandaki hidrojen atomları spinlerinin bir manyetik alan oluşturması TOF MR anjiyografi prensipleri rcbf Hipoperfüze Düşük grade Kanama, kist, kalsifikasyon,nekroz Hiperperfüze Yüksek grade Neovaskülarizasyon Mikrovaskülarite Tümör evrelemesi Tümör rekürrensi Kemo/radyoterapiye bağlı değişiklikler 4
rcbv Tümör evrelemesi Ortalama rcbv (en yüksek-ortalama) Artmış tümör neovaskülarite-mikrovaskülarite Damar oluşumu sürecindeki yapıların sadece perfüze olan kısımlarına duyarlı Tümör vaskülarite derecesi ile en yüksek rcbv değeri arasında korelasyon Kontrastlanmayan tümörlerin içerisinde yüksek rcbv değerlerinin görülmesi; yüksek evre tm Yüksek grade; 3,6-7,3 Düşük grade; 1,1-2,3 rcbv Düşük-yüksek grade geçiş (cutoff değeri) rcbv: 1.5, 1,75, 2 Enfeksiyöz lezyonlar; (ortalama; 0,6-0,7) rcbv 1.3 + J Magn Reson Imaging 2006; 24: 817 824 Svolos et al. Magnetic Resonance Imaging 31 (2013) 1567 1577 Düşük grade tm içinde yüksek rcbv Neoangiogenesisin başladığını Progresyon Potansiyel grade yükselmesinin ön göstergesi Tm de kontrastlanma başlamadan 12 ay önce rcbv değerleri yükselmeye başlar Düşük grade glial tm Radiol med (2012) 117:445 460 Patoloji Beyin tümörlerinin derecelendirilmesinde MRS-MRP Düşük grade glial tm; Artmış sellülarite ve atipi Yüksek grade glial tm; Mitotik aktivite Endotelyal proliferasyon (anjiogenesis) (yüksek Ki-67 proteini) Yüksek Cho seviyeleri ile korele Nekroz 5
grade 1 Yüksek mi Pilositik astrositoma yüksek Cho/NAA, Cho/Cr Maligniteyi yansıtmaz Gliserofosfokolin içeriği dominant Fosfokolin düşük Nadiren laktat (gnl nekroz yok) Gnl infiltratif Kontrastlanma olmaz Grade 2 tümör Kontrastlanma: neoanjiogenesis Düşük proliferatif aktivite-çevre dokuya diffuz infiltrasyon tam kür edilemez %70 yüksek grade glial tm e dönüşüm 5-10 yıl Grade 2: MRS NAA da azalma Cho de yükselme Tm hücresi proliferasyonu-artmış hücresel dansite Belirgin yükselmiş mi Düşük mitotik indeks Grade 2 tm: prognostik metabolit Cr Azalmış Cr: tm progresyonu-malign transformasyon göstergesi 71 y, E Bulik et al. Clinical Neurology and Neurosurgery 115 (2013) 146 153 mi mi NAA NAA mi NAA mi rcbv: 0,99-1,13 NAA 6
29 y, K rcbv; 0,79-1,31 Grade 2 Oligodendroglioma rcbv rcbv; 0,79-1,21 36 y, E Grade 2 oligoastrositom 7
Yüksek Cho ve mi Oligodendroglioma Artmış hücresel dansite-membran sentezi Endotelyal proliferasyon ve nekroz yok Astrositomalara göre daha yüksek mi Yüksek rcbv Korteks yerleşimli (zengin vaskülarizasyon) Artmış metabolik aktivite-gelişmiş vaskülarite Zengin mikrovaskülarite Vasküler endotelyal growth faktör Uyarılabilir hipoksik faktör Dens kapiller network 1p19q mutasyonu Chawla et al. J Neuroimaging 2010;20:1-8 47 y, E Grade 2 oligodendrogliom rcbv: 0,25-1,18: rcbv: 1,99-3,48: rcbv MTT 5 y, E Grade3 Anaplastik oligodendroglioma rcbf 8
Düşük-yüksek grade dönüşüm (MRS) Yüksek Cho, düşük mi Azalmış Cr Cho/NAA 2.2 üzeri Cho/Cr: 2-2.5 üzeri Grade 3 glioma Anaplastik astrositoma Hipersellülarite ve hücresel dansitede artma belirgin Cho artışı Azalmış Cr: tm progresyonu-malign transformasyon NAA da azalma Artmış mobil lipidler Yetersiz kan desteği- tm hücrelerinde hipoksik stress Nekroz öncesi malign transformasyonun erken göstergesi Azalmış mi Cho/Cr 35y, K Cho Laktat-lipid rcbv 2,2-3,8 Laktat-lipid TE: 30 grade 3 Anaplastik astrositom 9
58y K Tümör santrali rcbv; 3,45-8,73 Peritümöral rcbv;1,9-3,6 rcbf Grade 3 Anaplastik oligoastrositom Grade 3 Anaplastik oligoastrositom 73 y, K 10
grade 3 Anaplastik oligoastrositom Grade 3-4 glioma dönüşüm: MRS Nekroz gelişimi Tümöral rcbv; 2,79-9,46 Dönüşümde Cho/Cr ve Cho/NAA Peritümöral rcbv; 1,31-1,81 rcbf Kötü prognoz: Cho/NAA 2 den yüksek olması Laktat-lipid yükselmesi Glioma progresyon: mi ve Cr de azalma En düşük mi: GBM GBM Laktat-lipid Laktat-lipid Grade 4 glioma (GBM) düşük mi Kontrolsüz hücre proliferasyonu, diffuz infiltrasyon Mikrovaskuler proliferasyon düşük Cho,mI Peritümöral infiltrasyon Artmış tm volümüne bağlı sınırlı kan desteği Hipoksik stress Anaerobik glikolizis-angiogenezis Apopitozis-nekroz Santral yerleşimli nekroz: hipersellüler zon ile çevrelenmesi Grade 3-4 ayrımı 66 y, E 11
GBM 63 y, E rcbv;3,59-6,04 GBM rcbv (3,13-5,6) Laktat-lipid düşük Cho, mi GBM Peritümöral infiltrasyon (MRS) Peritümöral Cho/Cr: 1.35 üzeri Yüksek grade tm Cho/Cr: 1.83 ± 0.83 Cho/NAA: 1.92 ± 0.70 Düşük grade tm Cho/Cr: 1.30 ± 0.46 Cho/NAA: 1.21 ± 0.48 Server et al. EJR;80 (2011) 462 470 12
GBM GBM Peritümöral rcbv (1,76-4,12) Grade 3 Anaplastik oligoastrositom GBM Peritümöral rcbv (1,76-4,12) GBM-metastaz ayrımı: MRP GBM-metastaz rcbv değerleri yaklaşık aynı Çok yüksek rcbv GBM: peritümoral artmış rcbv Tümör infiltrasyonu ve neoanjiogenezis Beyaz cevher traktları boyunca yayılım Tümör hücrelerinin dilate vasküler yapıları infiltre etmesi Metastaz: peritümöral invazyon yok (düşük rcbv) kapiller permeabilite değişikliklerine bağlı vazojenik ödem Mikrosirkülasyonun komprese edilmesi Neogenezis yok peritümöral kan akımında azalma Lee et al. Clinical Radiology 68 (2013); 689-697 Calli et al. EJR 58 (2006) 394 403 Tsolaki et al. Int J CARS (2013) 8:751 761 Metastaz (MRS) Primer tümör: peritümöral infiltrasyon Peritümöral ödem alanında Peritümöral infiltrasyon Cho/NAA >1.1 Peritümöral infiltrasyon Cho/Cr > 1,24 Metastaz Sınırlı peritümöral infiltrasyon izlenmez Acta Radiol 2010 Apr;51(3):316-25 Clin Radiol 2013 Aug 19. pii: S0009-9260(13)00351-6 rcbv: 4,38-8,67 67 y,k Akc CA metastazı 13
rcbv Adenokarsinom Metastazı rcbv: 8, 69-14,1 Peritümöral ödem alanı rcbv; 0,36-0,53 rcbv; 3,28-3,87 Peritümöral rcbv; 0,31-0,49 Adenokarsinom Metastazı Adenokarsinom Metastazı Lenfoma Neovaskülarizasyon yok Yüksek sellülarite-kbb de bozulma Vasküler endotelyal growth faktör ekspresyonu (prognoz) Monofokal-multifokal (kelebek görünümü) Frontal lob, basal ganglion, korpus kallozum, talamus Hafif artmış permeabilite Düşük ADC MRS; laktat-lipid Düşük rcbv rcbv<2.3 (ort: 1.16-1.68) 69 y, K Romano A et al. Radiol med (2012) 117:445 460 Toh CH et al. AJNR Am J Neuroradiol (2013) 34:1145 49 Calli et al. EJR 58 (2006) 394 403 Lee et al. EJR; 76 (2010) 48 51 14
TE:135 rcbv:0,66-0,98 rcbv rcbf rcbf rcbv TE:30 lenfoma lenfoma 64 y, E 64 y, E lenfoma rcbv : 0,63-1,19 rcbf 15
Lenfoma rcbv : 5,09-8,85 Menengiom Biopsi; Özetle!!!! Yüksek rcbv ve metabolit haritalama (Cho, Cho/Cr, Cho/NAA) Düşük grade NAA hafif, Cho hafif, yüksek mi, düşük rcbv permeabilite artışı yok veya hafif yükselme Oligodendroglioma: yüksek rcbv yüksek (grade 3-4) yüksek Cho, düşük Cr ve mi yüksek rcbv ve permeabilite Peritümöral infiltrasyon Yüksek Cho ve rcbv Metastaz Peritümöral infiltrasyon yok (düşük rcbv ve Cho) Tümöral yüksek rcbv Lenfoma Düşük ADC düşük rcbv Hafif yükselmiş permeabilite Prof Dr Alpay ALKAN Prof Dr Hüseyin ÖZDEMİR Doç Dr Ayşe ARALAŞMAK TEŞEKKÜRLER 16