Porównanie przydatności wzorców zewnętrznego i wewnętrznego w diagnostyce HMRS guzów mózgowia

PRACE ORYGINALNE Barbara SOBIECKA Andrzej URBANIK Porównanie przydatności wzorców zewnętrznego i wewnętrznego w diagnostyce HMRS guzów mózgowia The comparison of the external and internal standards using 1 HMRS method in diagnostics of brain tumours Katedra Radiologii Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum Kierownik: Prof. dr hab. med. Andrzej Urbanik Dodatkowe słowa kluczowe: spektroskopia MR guz mózgowia grupa kontrolna Additional key words: MR spectroscopy brain tumor control group Adres do korespondencji: Katedra Radiologii UJ CM 31-501 Kraków, ul. Kopernika 19 Tel.: 124247761, Fax: 124247391 email: radiologia@su.krakow.pl Celem pracy jest porównanie przydatności wzorców zewnętrznego (grupa kontrolna) i wewnętrznego (lokalizacja kolateralna u pacjentów z guzem mózgowia) w diagnostyce HMRS guzów mózgowia. Badania HMRS wykonano aparatem Signa Excite 1,5T (GEMS) z zastosowaniem technik SVS i PRESS (TR=1500ms, TE=35ms). Zbadano 100 pacjentów z guzem mózgowia (guzy niskiej i wysokiej złośliwości). Analizowano stężenie metabolitów w wokselach zlokalizowanych w prawidłowej tkance mózgowej, kolateralnej w stosunku do guza. Dodatkowo zbadano zgodnie z tą samą procedurą 30 zdrowych ochotników, stanowiących zewnętrzną grupę kontrolną. Porównując wyniki stężeń metabolitów ze zdrowej tkanki pacjentów z guzem mózgowia z zewnętrzną grupą kontrolną stwierdzono brak istotnych statystycznie różnic dla wszystkich analizowanych metabolitów z wyjątkiem mi. W przypadku stężeń Cho, Cr, Lac, Lip, Glx, stwierdzono nieznacznie wyższe wartości średnie w grupie pacjentów z guzem mózgowia w porównaniu z wynikami osób z zewnętrznej grupy kontrolnej. W przypadku stężenia NAA stwierdzono zależność odwrotną. Dla wymienionych metabolitów nieznacznie wyższe wartości średnie stwierdzono w grupie pacjentów z guzem o wysokim stopniu złośliwości. W przypadku mi stwierdzono istotne statystycznie, wyższe wartości średnich stężeń mi w grupie pacjentów z guzem o wysokim stopniu złośliwości w porównaniu do guzów niskiego stopnia złośliwości. Wykazano również istotnie statystycznie niższe wartości średnich stężeń mi z prawidłowej tkanki u pacjentów z guzem mózgowia o niskim stopniu złośliwości w porównaniu z zewnętrzną grupą kontrolną. Jako wartości referencyjne dla pomiarów z obszaru guza dla ocenianych metabolitów (NAA, Cho, Cr, Lip, Lac, Ala, Glx) z wyjątkiem mi można stoso- The aim of the study was the comparison of usefulness of the external and internal standards using 1 HMRS method in diagnostics of brain tumors. The study was performed using MRI Signa Excite 1.5T system with SVS and PRESS technique (TR=1500ms, TE=35ms) and covered 100 patients with brain tumors (low and high grade of malignancy). The concentration of metabolites from voxels located in contralateral unchanged cerebral tissue was analyzed. Additionally 30 healthy volunteers were examined (the external model). Comparison of external and internal models showed lack of statistically considerable differences for all analyzed metabolites except the mi concentration. In case of Cho, Cr, Lac, Lip, Glx concentration, it was noticed that in group of patients with brain tumors mean values were slightly (insignificantly) increased in comparison to external model. In case of NAA concentration, an opposite relation was stated. Comparing group of patients with high grade of malignancy, to patients with low grade of malignancy slightly increased values of all metabolites was observed. In group of patients with high grade of malignancy, statistically significant high mi concentration was observed compared to patients with low grade of malignancy. In group of patients with low grade of malignancy, statistically significant low mean values of mi concentration was observed, compared to external control group. As referential values it is possible to use results of all analyzed metabolites (NAA, Cho, Cr, Lip, Lac, Ala, Glx) except mi interchangeably for the external and internal standards. Przegląd Lekarski 2013 / 70 / 5 313

wać wymiennie zarówno wyniki badań z grupy kontrolnej (wzorzec zewnętrzny), jak i ze zdrowej tkanki (kolateralnie) pacjentów z guzem mózgowia (wzorzec wewnętrzny). Guzy mózgowia stanowią niezwykle istotny problem kliniczny. Podstawowymi metodami, które standardowo służą do diagnostyki, prowadzenia obserwacji w trakcie i po leczeniu są obecnie tomografia komputerowa, oraz tomografia rezonansu magnetycznego [6]. Techniki te charakteryzuje wysoka rozdzielczość liniowa i kontrastowa, możliwość oceny lokalizacji, rozmiaru, unaczynienia i charakteru tkanki [13]. W niektórych przypadkach pojawia się jednak problem w różnicowaniu między zmianami nowotworowymi, a zmianami ogniskowymi innego pochodzenia np. ogniska niedokrwienne czy też ognisko martwicy popromiennej. W takich przypadkach metodą uzupełniającą badanie obrazowe jest stosowana spektroskopia rezonansu magnetycznego (MRS magnetic resonance spectroscopy), która jako metoda całkowicie nieinwazyjna pozwala na ocenę składu chemicznego ściśle określonej objętości próbki tkankowej VOI (Volume of Interest). W technice MRS dominującą pozycję zdobyła protonowa spektroskopia MR ( 1 H MRS) ze względu na największą zawartość wodoru w tkankach i najsilniejszy sygnał indukowany przez protony w wybranym obszarze [6]. Aktualnie spektroskopia 1 H MRS jest wykonywana rutynowo w celu oceny charakteru zmiany, stopnia złośliwości guza mózgowia, jego odpowiedzi na leczenie i wykrycia ewentualnej wznowy procesu [1,4,5,10,11]. W celu oceny wyników badań 1 H MRS pacjentów z guzem mózgowia (stężenia metabolitów z obszaru zmiany) stosuje się wzorzec referencyjny, czyli zbiór prawidłowych wartości stężeń metabolitów lub względnych stosunków stężeń (WSS) wybranych metabolitów. Pozwala to na szczegółową ocenę profilu metabolicznego obszarów zmienionych patologicznie u badanych chorych. Za wartości referencyjne mogą być uznane wyniki, uzyskane z pomiarów przeprowadzonych wśród zdrowych ochotników, tworzących grupę kontrolną (wzorzec zewnętrzny)[3]. Grupę taką można stworzyć we własnym ośrodku, lub też wykorzystać wyniki otrzymane przez innych badaczy. Należy jednak pamiętać o zachowaniu podobnych parametrów badania (natężenie pola magnetycznego, czasy TE i TR, rodzaj sekwencji). Możliwe jest również stworzenie wzorca wewnętrznego poprzez wykonanie u badanego pacjenta z guzem mózgowia dodatkowego pomiaru ze zdrowej tkanki (niezmienionej morfologicznie w obrazowaniu MR), najczęściej położonej kolateralnie w stosunku do lokalizacji guza. Otrzymane wyniki stężeń lub WSS metabolitów porównuje się z wartościami, które uzyskuje się z pomiarów z obszaru guza Celem pracy jest porównanie przydatności wzorców zewnętrznego (grupa kontrolna) i wewnętrznego (lokalizacja kolateralna u pacjentów z guzem mózgowia) w diagnostyce 1 HMRS guzów mózgowia. Materiał i metoda Badania MR i 1 H MRS wykonano przy użyciu systemu MR 1.5T Signa Excite (GEMS) z magnesem nadprzewodzącym o indukcji pola magnetycznego 1.5T, wykorzystując cewkę nadawczo-odbiorczą do standardowych badań głowy. Badania przeprowadzono w grupie 100 pacjentów w wieku od 17 do 81 lat (50,61±16,34 średnia ± odch. st.), w której było: - 52 kobiety w wieku od 17 do 78 lat (49,88±17,24 średnia ± odch. st.) - 48 mężczyzn w wieku od 17 do 81 lat (51,40±15,45 średnia ± odch. st.) U wszystkich pacjentów w wykonanym wcześniej badaniu MR stwierdzono obecność guza. W celu wyjaśnienia charakteru zmiany przed planowanym zabiegiem operacyjnym w całej grupie wykonano badanie 1 H MRS. Na podstawie wyników badania histopatologicznego po wykonanym zabiegu operacyjnym sklasyfikowano pacjentów odpowiednio na dwie grupy guzów o wysokim i niskim stopniu złośliwości. W grupie z guzem o niskim stopniu złośliwości było 50 pacjentów w wieku od 17 do 77 lat (46,04±17,65 średnia ± odch. st.). Grupę z guzem o wysokim stopniu złośliwości stanowiło 50 pacjentów w wieku od 26 do 81 lat (55,18±13,60 średnia ± odch. st.). Grupę kontrolną stanowiło 30 zdrowych ochotników w wieku od 20 do 79 lat (40,8 ±18,3 średnia ± odch. st.) i składała się z: - 18 kobiet w wieku od 20 do 70 lat (36,39 ±16,13 średnia ± odch. st.) - 12 mężczyzn w wieku od 23 do 79 lat (47,42 ±19,36 średnia ± odch. st.). U wszystkich badanych w grupie kontrolnej wyłączono zaburzenia intelektualne, urazy czaszkowo-mózgowe, uzależnienia od leków, alkoholu, zatrucia a także leczenie neurologiczne lub psychiatryczne. Również i w tym przypadku, najpierw wykonano badanie obrazowe a następnie 1 H MRS. Badania 1 H MRS wykonano w technice pojedynczego woksela (SVS Single Voxel Spectroscopy) w sekwencji PRESS. Protokół badania 1 H MRS pacjentów z guzem mózgowia obejmował: - lokalizer 3D - lokalizer w sekwencji SE T2-zależny w płaszczyźnie poprzecznej a) b) c) Rycina 1 Lokalizacja woksela a) zdrowa tkanka pacjenta z guzem mózgowia o wysokim stopniu złośliwości, b) zdrowa tkanka pacjenta z guzem mózgowia o niskim stopniu złośliwości, c) zdrowa tkanka osoby z zewnętrznej grupy kontrolnej. The voxel localization: a) contralateral nontumor cerebral tissue (patient with high grade brain tumor); b) contralateral nontumor cerebral tissue (patient with low grade brain tumor); c) cerebral tissue - healthy volunteer (the external model). 314 B. Sobiecka, A. Urbanik

- sekwencja PRESS centrum guza - sekwencja PRESS brzeg guza - sekwencja PRESS zdrowa tkanka kolateralnie do zmiany Obszar zainteresowania VOI (volume of interest) wybierano na podstawie obrazów uzyskanych w sekwencji SE T2. Spośród kilkunastu warstw badania lokalizacyjnego wyznaczano te, na których guz był najlepiej widoczny. Na potrzeby niniejszej pracy wykorzystano jedynie wyniki analiz z niezmienionej tkanki pacjentów z guzem mózgowia (ryc. 1). Rozmiar woksela zależny od wielkości guza oraz jego położenia wynosił dla wszystkich lokalizacji od 1,58cm 3 do 14,96cm 3. Badania 1 H MRS grupy kontrolnej przeprowadzono według takiego samego protokołu jak w przypadku grupy pacjentów z guzem mózgu. Dla każdej osoby z grupy kontrolnej pomiar wykonano w obszarze prawego płata czołowego (ryc. 1 c). Woksel umieszczano stosując się do podobnych wymogów jak w przypadku badań pacjentów z guzem mózgu (unikano tkanki kostnej i przestrzeni wypełnionych płynem lub powietrzem). Wielkość a) woksela znajdowała się w przedziale od 1,54 cm 3 do 8,27 cm 3. We wszystkich badaniach 1 H MRS zastosowano następujące parametry: TR=1500ms; TE= 35ms; liczba akwizycji: 64 lub 128; czas trwania sekwencji 2.14 min. lub 3.43 min. Liczba akwizycji oraz odpowiednio czas trwania sekwencji zależał od wielkości woksela. Dla większych wokseli stosowano mniejszą liczbę akwizycji, co skracało czas trwania sekwencji. W przypadku małych wymiarów wokseli - zgodnie z zasadą im mniejszy woksel tym słabszy stosunek sygnału do szumu - zwiększano liczbę akwizycji, wydłużając czas trwania sekwencji. Analiza danych Do analizy uzyskanych widm wykorzystano firmowe oprogramowanie SAGE (GEMS). Mierzono pole powierzchni pod wybranymi pikami - proporcjonalne do stężenia odpowiednich metabolitów. Do analizy, która obejmowała obliczenia dla całkowitych stężeń wybrano następujące metabolity: N-acetyloasparaginian (NAA), kreatyna (Cr), cholina (Cho), mio-inozytol (mi), lipidy (Lip), mleczany (Lac), alanina (Ala), glutamina i kwas glutaminowy (Glx). Bazę danych wyników wyjściowych sporządzono za pomocą programu Excel, którego użyto też do przekształceń danych. Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą programu STATISTICA stosując jednoczynnikową analizę wariancji. Wyniki Przeprowadzono porównanie wartości średnich stężeń wybranych metabolitów, zmierzonych w: - niezmienionej części mózgowia badanych pacjentów z guzem o niskim stopniu złośliwości (WGK NSZ) - niezmienionej części mózgowia badanych pacjentów z guzem o wysokim stopniu złośliwości (WGK WSZ) - prawym płacie czołowym u osób z zewnętrznej grupy kontrolnej (ZGK). Wykorzystano jednoczynnikową analizę wariancji. Porównano stężenia wybranych metabolitów u pacjentów z guzem mózgowia ze stężeniami osób z grupy kontrolnej dla następujących zestawień: WGK NSZ - WGK WSZ, WGK NSZ - ZGK i WGK WSZ - ZGK. Wyniki zestawiono w tabeli I. Wartości średnie stężeń metabolitów: NAA, Cho, Cr, Lac, Lip, Ala, Glx, uzyskane w lokalizacji ze zdrowej tkanki pacjentów z guzem mózgowia o wysokim (WGK WSZ) i niskim (WGK NSZ) stopniu złośliwości różnią się nieznacznie (brak istotności statystycznej). Wyższe wartości średnie stwierdzono w grupie pacjentów z guzem o wysokim stopniu złośliwości (ryc. 2 a, b, c, d, e, f, g; tab. 1). Porównując wartości średnie stężeń tych samych metabolitów u pacjentów z guzem mózgowia o niskim stopniu złośliwości (WGK NSZ) i osobami z zewnętrznej grupy kontrolnej (ZGK), stwierdzono wyższe wartości średnie stężeń Cho, Cr, Lac, Lip, Glx u pacjentów z guzem mózgowia (brak istotności statystycznej) (ryc. 2 b, c, d, e, g; tab. 1). W przypadku NAA i Ala otrzymano niższą wartość średnią stężenia u pacjentów z guzem mózgowia brak istotności statystycznej (ryc. 2 a, f; tab. 1). b) c) d) e) f) g) Rycina 2 Średnie wartości stężeń a) NAA, b) Cho, c) Cr, d) Lac, e) Lip, f) Ala, g) Glx w badanych lokalizacjach (zdrowa tkanka (WGK) w grupie pacjentów z guzem mózgowia o niskim NSZ i wysokim WSZ stopniu złośliwości i w grupie kontrolnej (ZGK). The average of concentrations: a) NAA, b) Cho, c) Cr, d) Lac, e) Lip, f) Ala, g) Glx in examined localizations: contralateral nontumor cerebral tissue patients with high-grade brain tumor (WSZ), low-grade brain tumor (NSZ) and cerebral tissue - healthy volunteer(zgk). Przegląd Lekarski 2013 / 70 / 5 315

Podobne wyniki (nieistotne statystycznie) dla tych samych metabolitów stwierdzono porównując wartości średnie stężeń tych metabolitów u pacjentów z guzem mózgowia o wysokim stopniu złośliwości (WGK WSZ) i osobami z zewnętrznej grupy kontrolnej (ZGK), wykazując wyższe wartości średnie stężeń Cho, Cr, Lac, Lip, Glx, u pacjentów z guzem mózgowia (ryc. 2 b, c, d, e, f; tab. 1). Dla stężenia NAA stwierdzono wyższą wartość średnią stężenia NAA u pacjentów z guzem mózgowia o wysokim stopniu złośliwości (ryc. 2a, tab. 1). Obliczone wartości średnie stężeń Ala uzyskane w grupie pacjentów z guzem mózgowia o wysokim stopniu złośliwości (WGK WSZ) i w zewnętrznej grupie kontrolnej (ZGK), są takie same. (ryc. 2 f, tab. 1). We wszystkich analizowanych porównaniach nie stwierdzono różnic istotnych statystycznie; porównując średnie stężeń metabolitów z wybranych lokalizacji, p>0,05 Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 1. Wskazane nieznaczne różnice pomiędzy wartościami średnimi stężeń analizowanych metabolitów tj. NAA, Cho, Cr, Lip, Lac, Ala i Glx, dla obu wzorców: wewnętrznego (prawidłowa tkanka mózgowa pacjentów z guzem mózgowia o niskim i wysokim stopniu złośliwości) i zewnętrznego (grupa kontrolna) oraz brak istotności statystycznej pomiędzy nimi, wskazują na możliwość stosowania zamiennie obu wzorców jako wartości referencyjnych dla nowo badanych pacjentów z guzem mózgowia, niezależnie od stopnia złośliwości. Porównując wartości średnie stężeń mi, uzyskane w lokalizacji ze zdrowej tkanki pacjentów z guzem mózgowia o wysokim (WGK WSZ) i niskim (WGK NSZ) stopniu złośliwości, stwierdzono różnice istotne statystycznie (p<0,0001). Wyższą wartość średnią stwierdzono w grupie pacjentów z guzem o wysokim stopniu złośliwości (ryc. 3, tab. 1). Analizując porównanie wartości średnich stężeń mi u pacjentów z guzem mózgowia o niskim stopniu złośliwości (WGK NSZ) z zewnętrzną grupą kontrolną (ZGK), również stwierdzono istotne statystycznie zależności (p<0,0001), wskazując na niższą wartość średnią stężenia mi u pacjentów z guzem mózgowia (ryc. 3, tab. 1). Nieistotne statystycznie wyniki uzyskano porównując wartości średnie stężeń mi u pacjentów z guzem mózgowia o wysokim stopniu złośliwości (WGK WSZ) z zewnętrzną grupą kontrolną (ZGK). Stwierdzono nieznacznie wyższą wartość średnią stężenia mi u pacjentów z guzem mózgowia (ryc. 3, tab. 1). Ze względu na wysoki poziom istotności jednoczynnikowej analizy wariancji, uzyskanej dla mi, dodatkowo przeprowadzono test Tukey a HSD (test porównań wielokrotnych - post-hoc), porównując pary średnich stężeń mi we wszystkich kombinacjach. W ten sposób oceniono, które średnie różnią się między sobą (tab.2). Tabela I Zestawienie średnich wartości stężeń analizowanych metabolitów w badanych lokalizacjach (zdrowa tkanka (WGK) w grupie pacjentów z guzem mózgowia o niskim NSZ i wysokim WSZ stopniu złośliwości - wzorce wewnętrzne i w grupie kontrolnej (ZGK) wzorzec zewnętrzny, z uwzględnieniem odchyleń i błędów standartowych w 95% przedziale ufności oraz poziomów istotności statystycznej (p<0,05). The averages of metabolites concentrations in examined localizations: contralateral nontumor cerebral tissue patients with high-grade brain tumor (WSZ), low-grade brain tumor (NSZ) internal models, and cerebral tissue - healthy volunteer (ZGK) the external model. metabolit NAA Cho Cr mi Lip Lac Ala Glx lokalizacja woksela średnia odchylenie standartowe błąd standartowy przedział ufności -95% 95% WGK/WSZ/ 0,0299 0,0154 0,0022 0,0256 0,0343 WGK/NSZ/ 0,0277 0,0150 0,0021 0,0234 0,0320 ZGK 0,0350 0,0351 0,0064 0,0219 0,0482 WGK/WSZ/ 0,0160 0,0086 0,0012 0,0135 0,0184 WGK/NSZ/ 0,0160 0,0086 0,0012 0,0135 0,0184 ZGK 0,0150 0,0046 0,0008 0,0132 0,0167 WGK/WSZ/ 0,0156 0,0078 0,0011 0,0133 0,0178 WGK/NSZ/ 0,0152 0,0071 0,0010 0,0132 0,0173 ZGK 0,0144 0,0049 0,0009 0,0125 0,0162 WGK/WSZ/ 0,0132 0,0059 0,0008 0,0115 0,0149 WGK/NSZ/ 0,0071 0,0061 0,0009 0,0053 0,0089 ZGK 0,0120 0,0053 0,0010 0,0100 0,0140 WGK/WSZ/ 0,0039 0,0021 0,0003 0,0033 0,0044 WGK/NSZ/ 0,0037 0,0025 0,0004 0,0030 0,0044 ZGK 0,0034 0,0022 0,0004 0,0026 0,0042 WGK/WSZ/ 0,0045 0,0054 0,0008 0,0030 0,0060 WGK/NSZ/ 0,0043 0,0064 0,0009 0,0025 0,0062 ZGK 0,0036 0,0021 0,0004 0,0028 0,0044 WGK/WSZ/ 0,0043 0,0035 0,0005 0,0032 0,0053 WGK/NSZ/ 0,0033 0,0028 0,0004 0,0025 0,0042 ZGK 0,0043 0,0053 0,0010 0,0023 0,0063 WGK/WSZ/ 0,0086 0,0071 0,0010 0,0065 0,0106 WGK/NSZ/ 0,0080 0,0057 0,0008 0,0063 0,0096 ZGK 0,0068 0,0028 0,0005 0,0058 0,0079 p 0,3365 0,8293 0,7476 <0,0001 0,6859 0,7761 0,4345 0,4437 Rycina 3 Średnie wartości stężeń mi w badanych lokalizacjach (zdrowa tkanka (WGK) w grupie pacjentów z guzem mózgowia o niskim NSZ i wysokim WSZ stopniu złośliwości i w grupie kontrolnej (ZGK). The average of mi concentration Glx in examined localizations: contralateral nontumor cerebral tissue patients with high-grade brain tumor (WSZ), low-grade brain tumor (NSZ) and cerebral tissue - healthy volunteer(zgk). 316 B. Sobiecka, A. Urbanik

Tabela II Test Tukey a - zestawienie istotności różnic między średnimi wartościami stężeń mi w badanych lokalizacjach ze zdrowej tkanki w grupie pacjentów z guzem mózgowia (WGK) o niskim (NSZ) i wysokim (WSZ) stopniu złośliwości i w zewnętrznej grupie kontrolnej (ZGK), p<0,05. Tukey s test essential statistically differences for mi in examined localizations: contralateral nontumor cerebral tissue patients with high-grade brain tumor (WSZ), low-grade brain tumor (NSZ) internal models, and cerebral tissue - healthy volunteer (ZGK) the external model, p<0,05. lokalizacja woksela WGK NSZ WGK WSZ ZGK WGK NSZ <0,0001 0,7041 WGK WSZ <0,0001 0,0035 ZGK 0,7041 0,0035 Biorąc pod uwagę zależność istotną statystycznie pomiędzy wartościami średnimi stężeń mi, zmierzonymi w zdrowej tkance pacjentów z guzem o niskim stopniu złośliwości i w grupie kontrolnej (wzorzec zewnętrzny), oraz brak takiej zależności pomiędzy wartościami średnimi stężeń mi, zmierzonymi w zdrowej tkance pacjentów z guzem o wysokim stopniu złośliwości i w grupie kontrolnej (wzorzec zewnętrzny), należy z ostrożnością dopuszczać zamienne stosowanie obu wzorców jako wartości referencyjnych dla nowo badanych pacjentów z guzem mózgowia. Graficzne wyniki średnich wartości stężeń analizowanych metabolitów, zmierzonych w lokalizacji ze zdrowej tkanki w zewnętrznej grupie kontrolnej i grupach pacjentów z guzem mózgu o niskim i wysokim stopniu złośliwości przedstawiono na rycinie 4. Dyskusja W badaniach 1 H MRS wykonywanych u pacjentów z guzem mózgowia niezwykle ważne wykazanie jak metabolizm obszarów zmienionych patologicznie różni się od zdrowej tkanki. Takie porównanie jest możliwe poprzez wykorzystanie wyników badań własnej grupy kontrolnej, złożonej ze zdrowych osobników, u których wykluczono obecność zmian ogniskowych. Uzyskane w wyniku obliczeń średnie wartości stężeń lub względnych stosunków stężeń wybranych metabolitów wraz z odchyleniami standartowymi stanowią wzorzec zewnętrzny, do którego odnosi się wyniki nowo badanych pacjentów. Jest to niezwykle wygodne ponieważ nie wymaga wykonywania dodatkowych pomiarów ze zdrowej tkanki u osoby z guzem mózgowia, co skraca czas badania. Z drugiej strony wykonanie u każdego badanego pacjenta dodatkowego pomiaru ze zdrowej tkanki tzw. wzorca wewnętrznego pozwala na kompleksową ocenę metabolizmu chorego, uwzględniającą także i obszary morfologicznie niezmienione patologicznie. Wskazanie takiego obszaru jest możliwe na podstawie obrazów, otrzymanych podczas wcześniej wykonanego badania obrazowego MR. Niedogodnością Rycina 4 Porównanie widm na podstawie obliczonych średnich wartości stężeń metabolitów, zmierzonych w lokalizacjach: wzorzec zewnętrzny - zdrowa tkanka w zewnętrznej grupie kontrolnej (kolor niebieski), prawidłowa tkanka mózgowia u pacjentów z guzem wysokiego stopnia złośliwości (kolor czerwony), prawidłowa tkanka mózgowia pacjentów z guzem niskiego stopnia złośliwości kolor zielony). The comaprison of spectra : the external model - cerebral tissue of healthy volunteer (green colour); contralateral nontumor cerebral tissue patients with high-grade brain tumor (red colour); contralateral nontumor cerebral tissue patients with low-grade brain tumor (blue colour). tej metody jest jednak wydłużenie czasu badania 1 H MRS o dodatkowy pomiar. Ponadto nie można jednoznacznie stwierdzić (szczególnie w przypadku rozległych zmian) czy w obszarze wyglądającym na nie zmieniony chorobowo nie ma już zmian metabolicznych, które mogą fałszować otrzymany wynik. Biorąc pod uwagę możliwość korzystania zarówno z wzorca zewnętrznego jak i z wewnętrznego pojawia się pytanie czy istnieją różnice pomiędzy oboma wzorcami i czy można je stosować zamiennie. Takie analizy porównawcze opisano w niewielu pracach, poświęcając uwagę jedynie kilku wskaźnikom. Porównanie wyników badań ze zdrowej tkanki pacjentów z guzem mózgowia z zewnętrzną grupą kontrolną przeprowadziły zespoły pod kierownictwem Kumara [8] oraz Kugela [7]. W obu przypadkach analizy dotyczyły tylko wybranych wskaźników i były to WSS Cho/Cr, NAA/Cho i NAA/ Cr, dla których nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic. Z kolei w pracy Tiena uwzględniono tylko WSS NAA/Cr oraz Cho/ Cr, dla których również nie wykazano istotnej statystycznie zależności [12]. We wszystkich przytaczanych pracach wykazano niższe wartości średnie wskaźnika WSS NAA/Cho, obliczone na podstawie pomiarów ze zdrowej tkanki pacjentów z guzem mózgowia w porównaniu z zewnętrzną grupą kontrolną. W przypadku WSS Cho/Cr zespół pod kierownictwem Kumara [8] otrzymał wyższe wartości dla wzorca wewnętrznego w zestawieniu z wynikami dla zewnętrznej grupy kontrolnej. W pracach Kugela [7] i Tiena [12] wartości WSS Cho/Cr w tej grupie są wyższe w porównaniu do kolateralnej, zdrowej tkanki pacjentów z guzem mózgowia. Z kolei analizując wskaźnik NAA/Cr zespoły kierowane przez Kumara [8] i Kugela [7] są zgodne, wskazując na niższe wartości dla wzorca wewnętrznego w zestawieniu z wynikami z zewnętrznej grupy kontrolnej, podczas gdy w pracy Tiena [12] wyższe wartości WSS NAA/Cr stwierdza się na podstawie wyników ze zdrowej tkanki pacjentów z guzem mózgowia. Należy podkreślić, że wyniki badań otrzymane przez wymienionych powyżej autorów nie wykazują istotności statystycznej różnic dla wymienionych wskaźników [7,8,12]. W przytaczanych powyżej pracach, wskazuje się na niezmienny poziom stężenia Cr, zarówno dla pomiarów ze zdrowej tkanki pacjentów z guzem mózgowia jak i z zewnętrznej grupy kontrolnej [7,8,12]. Na wartość analizowanych wskaźników będą miały zatem znaczący wpływ wartości stężeń metabolitów, występujących w liczniku, czyli Cho i NAA. W przedstawionej pracy stwierdzono, że stężenia Lip, Lac, Glx, Cr i Cho w pomiarach z wokseli zlokalizowanych w zdrowej tkance pacjentów z guzem są nieznacznie wyższe w porównaniu z wartościami dla zewnętrznej grupy kontrolnej (brak istotności statystycznej, p>0,05). Może to świadczyć o nieznacznie zmienionym metaboliźmie, nawet w przypadku zdrowej tkanki u pacjentów z guzem mózgowia. Wyższy poziom stężenia Cho, stwierdzony przez autora niniejszej pracy w zdrowej tkance pacjentów z guzem mózgowia jest porównywalny z wynikami pracy Kumara [8]. Dla NAA autorzy prezentowanej pracy stwierdzili zależność odwrotną tj. niższą wartość średnią stężenia NAA w zdrowej tkance u pacjentów z guzem mózgowia w porównaniu do wzorca zewnętrznego. Jest to zależność poniżej progu istotności Przegląd Lekarski 2013 / 70 / 5 317

statystycznej (p>0,05). Może to wskazywać na nieznaczne ubytki neuronów lub zmiany ich metabolizmu nawet w zdrowej tkance pacjenta z guzem mózgowia. Otrzymane wyniki, wskazujące na niższy poziom stężenia NAA w zdrowej tkance u pacjentów z guzem mózgowia są porównywalne z wynikami analiz, przeprowadzonych przez zespoły pod kierownictwem Kumara [8] i Kugela [7]. Dla wszystkich wymienionych powyżej metabolitów nie stwierdzono także różnic istotnych statystycznie w obrębie wzorca wewnętrznego, czyli pomiędzy wartościami średnich zmierzonych w zdrowej tkance grupy pacjentów z guzem o niskim i wysokim stopniu złośliwości. W przypadku Ala stwierdzono nieznacznie niższy poziom stężenia w prawidłowej tkance mózgowej u pacjentów z guzami o niskim stopniu złośliwości; bez istotności statystycznej Należy zwrócić uwagę, że jednoznaczne wskazanie różnic pomiędzy wartościami średnimi stężeń Ala w analizowanych wzorcach jest bardzo trudne, co wiąże się przede wszystkim z bardzo niskim poziomem Ala w zdrowej tkance i trudnościami z wyznaczeniem odpowiedniego piku w widmie. Brak odpowiednich publikacji na ten temat uniemożliwia porównanie. Znajduje to odzwierciedlenie w otrzymanych wynikach, wskazujących na bardzo niewielkie różnice, nie przekraczające progu istotności statystycznej. W przypadku wyników jakie autorzy niniejszej pracy uzyskali analizując stężenia mi dla odpowiednich wzorców, stwierdzono istotną statystycznie zależność pomiędzy wzorcami zewnętrznym i wewnętrznym dla grupy pacjentów z guzem mózgowia o niskim stopniu złośliwości; dla której otrzymano niższą wartość średnią stężenia mi. Istotne statystycznie różnice stwierdzono również pomiędzy wartościami średnimi stężeń mi, uzyskanymi ze zdrowej tkanki obu grup pacjentów z guzem mózgowia (niższy/wyższy stopień złośliwości). Niższe wartości stężenia mi stwierdzono w zdrowej tkance pacjentów z guzem o niskim stopniu złośliwości. Ze względu na brak analiz porównawczych, wykonanych dla obu wzorców przez inne zespoły badawcze z uwzględnieniem tego wskaźnika, trudne jest jednoznacznie odniesienie się do wyników własnych. Należy jednak uwzględnić, że stwierdzone zmiany stężenia tego metabolitu mogą dowodzić większej roli mioinozytolu w metaboliźmie mózgowia niż przypuszczano do tej pory. Oprócz odpowiedzialności za osmolizę i utrzymanie prawidłowej objętości komórkowej mi bierze udział w aktywowaniu kinaz białkowych C, które jako specyficzne enzymy przeprowadzają reakcję fosforylacji cząsteczki białka [2]. Wysoki poziom stężenia mi (zbliżony do poziomu jaki znajdowany jest w przypadku guzów) można tłumaczyć występowaniem silnych procesów regeneracyjnych w astrocytach [9]. W przypadku porównania obu wzorców pod kątem wszystkich analizowanych stężeń metabolitów można mówić jedynie o tendencji, wskazującej na obniżenie lub wzrost stężenia danego metabolitu, zmierzonego w zdrowej tkance pacjentów z guzem mózgowia w stosunku do zewnętrznej grupy kontrolnej. Biorąc pod uwagę znikome wręcz różnice między wartościami średnich stężeń metabolitów - rzędu nawet 10-4 można stwierdzić, że dla ocenianych metabolitów (z wyjątkiem mi) oba wzorce mogą być stosowane wymiennie. Uwzględniając rezultaty analiz stężeń mi, uzyskanych w niniejszej pracy należy jednak z ostrożnością odnosić się do wyników stężeń mi (jako referencyjnych), otrzymanych z pomiarów z kolateralnej zdrowej tkanki u pacjentów ze guzem mózgowia o wysokim stopniu złośliwości. Należy zwrócić uwagę, że porównanie otrzymanych przez autorów wyników po przeprowadzeniu analiz wartości stężeń metabolitów w obu wzorcach (zewnętrznym i wewnętrznym) z wynikami innych zespołów badawczych jest utrudnione ze względu na małą liczbę publikacji. Opublikowane badania głównie pochodzą z okresu, kiedy spektroskopia 1 HMRS się rozwijała i niezbędne było tworzenie grup kontrolnych do badań mózgowia w szerokim zakresie, stąd też w przytoczonym piśmiennictwie brak prac z ostatnich lat. Wnioski Jako wartości referencyjne dla pomiarów stężeń z obszaru guza dla ocenianych metabolitów (NAA, Cho, Cr, Lip, Lac, Ala, Glx) można stosować wymiennie zarówno wyniki badań z grupy kontrolnej (wzorzec zewnętrzny), jak i ze zdrowej tkanki (kolateralnie) pacjentów z guzem mózgowia (wzorzec wewnętrzny). Taka reguła nie odnosi się do stężeń mi. W przypadku tego metabolitu pomiary należy odnosić do wzorca zewnętrznego. Piśmiennictwo 1. Arnold D.L., Matthews P.M.: Practical aspect of clinical applications of MRS in the brain. In: Charles H.C., Young I.R.: MR Spectroscopy: Clinical Applications and Techniques. Martin Dunitz, London 1996. 2. Castillo M., Smitha J.K., Kwock L.: Correlation of Myo-inositol Levels and Grading of Cerebral Astrocytomas. Am. J. Neuroradiol. 2000, 21, 1645. 3. Cuellar_Bauena S., Morais L.M.T.S., Cendes F.: Manual and semi automatic quantification of in vivo HMRS data for the classification of human primary brain tumors. Braz. J. Med. Biol. Res. 2011, 44, 345. 4. Damadian R.: Tumor detection by nuclear magnetic resonance. Science 1971, 171, 1151. 5. Demaerel P.: Clinical applications of localized 1HNMR spectroscopy in intracranial tumours. Leuven University Press, Leuven 1995. 6. Hausser K.H., Kalbitzer H.R.: NMR w biologii i medycynie. Badania strukturalne, tomografia, spektroskopia in vivo. Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1993. 7. Kugel H., Heindel W., Ernestus R.I.: Human brain tumors: spectral patterns detected with localized H-1 MR spectroscopy. Radiology 1992, 183, 701. 8. Kumar A., Kaushik S., Tripathi R.P. et al.: Role of in vivo proton MR spectroscopy in the evaluation of adult brain lesions: Our preliminary experience. Neurology India 2003, 51, 474. 9. Londoñoa A., Castilloa M., Armaoa D. et al.: Unusual MR spectroscopic imaging pattern of an astrocytoma: lack of elevated choline and high myo-inositol and glycine levels. Am. J. Neuroradiol. 2003, 24, 942. 10. Salibi N., Brown M.A.: Clinical MR spectroscopy. First principles. Willey-Liss, New York 1998. 11. Server A., Josefsen R., Kulle B. et al.: Proton magnetic resonance spectroscopy in the distinction of high-grade cerebral gliomas from single metastatic brain tumors. Acta Radiol. 2010, 51, 316. 12. Tien R.D., Lai P.H., Smith J.S. et al.: Single voxel proton brain spectrocopy exam (PROBE/SV) in patients with primary brain tumors. Am. J. Roentgenol. 1996, 167, 201. 13. Walecki J., Chojnacka E.: Diagnostyka obrazowa guzów wewnątrzczaszkowych. Część I - guzy neuroepitelialne. Onkologia w praktyce klinicznej 2007, 4, 177. 318 B. Sobiecka, A. Urbanik