PLoS ONE: Påvisning af Rib metastaser i patienter med lungekræft: En sammenlignende undersøgelse af MRI, CT og Bone Scintigraphy

Abstrakt

Vi retrospektive undersøgelser de billeddannende fund af knogler scintigrafi, bryst CT og bryst MRI i 55 tilfælde af lungekræft. Følsomheden, specificiteten og nøjagtigheden af ​​påvisning af ribben metastaser blev sammenlignet mellem billeddannende modaliteter på både en per-læsion og en per-patient basis. På en per-læsion basis, MRI følsomhed og nøjagtighed var signifikant højere end den for knogle-scintigrafi og CT (P 0,05). Følsomhed, særlige og nøjagtighed niveauer mellem CT og knogle scintigrafi adskilte sig ikke på enten en pr-læsion eller pr-patient grundlag (P 0,05). MR synes at være overlegen til påvisning af ribs metastaser i lungekræft

Henvisning:. Chen YQ, Yang Y, Xing YF, Jiang S, Sun XW (2012) Påvisning af Rib metastaser i patienter med lungekræft: En sammenlignende undersøgelse af MRI, CT og Bone Scintigrafi. PLoS ONE 7 (12): e52213. doi: 10,1371 /journal.pone.0052213

Redaktør: Ramon Andrade de Mello, University of Porto, Portugal

Modtaget: 27. juni, 2012; Accepteret: November 16, 2012; Udgivet: December 27, 2012 |

Copyright: © 2012 Chen et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Forfatterne har ingen støtte eller finansiering til at rapportere

konkurrerende interesser:. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Lungekræft er den mest almindelige årsag til kræft-. relaterede dødsfald blandt mænd og kvinder over hele verden [1], [2]. Rygsøjlen er den mest almindelige site af knogle indskud, med ribben er den anden mest almindelige sted [3], [4]. Den tidlige og præcis diagnose af rib metastaser i lungekræft er derfor vigtigt at give optimal patientbehandling.

I øjeblikket knogle scintigrafi og /eller CT-scanning er almindeligt anvendt til påvisning af rib metastaser hos patienter med lungecancer, med lejlighedsvis brug af MRI, og sjældent, PET /CT-scanning [5]. Imidlertid har nogen direkte sammenligning af effektiviteten af ​​CT, ben scintigrafi og MR i vurderingen af ​​ribben metastaser i lungekræftpatienter blevet rapporteret til dato. Derfor har vi efterfølgende sammenlignet disse tre modaliteter for vurderingen af ​​rib metastaser i en patientpopulation med lungekræft.

Materialer og metoder

Emner

Patienter blev vurderet til optagelse som var blevet henvist til vores hospital med en histopatologisk diagnose af lungekræft og som havde gennemgået knogle scintigrafi, CT-scanning eller MR-scanning inden for de sidste 4 uger [6], [7]. I alt 55 patienter blev inkluderet (42 hanner, 13 hunner). Den gennemsnitlige alder var 58 år (interval, 31 til 77 år). Der var 42 patienter (76,4%) er over 50 år. De histopatologiske diagnoser var som følger: pladecellekarcinom (n = 19, 34,5%); adenocarcinom (n = 26, 47,3%); adenosquamøst carcinom (n = 3, 5,5%); kombineret småcellet carcinom (n = 5, 9,1%); og ikke-småcellet carcinom alene (n = 2, 3,6%)

billeddannelsesteknikker

Alle patienter undergik radionuklid knogle-scintigrafi under anvendelse af en SPECT scanner (e-CAM;. Siemens Medical Solution, Forchheim , Tyskland). Scintigrafi blev udført med dual-head detektorer er udstyret med en lav-energi, høj opløsning kollimator. Alle patienter undergik hele kroppen knogle scanning ved hjælp

99mTc, matrix = 256 x 1.024.

Thoracic CT scanning blev udført med en 64-sektion CT-scanner (Siemens, Tyskland) eller en 40-sektion CT-scanner (Philips, Nederlandene). Erhvervelse parametre var den samme mellem de to scanner typer, som følger: 150-200 mA, 120 kVp, matrix = 512 × 512, afsnit tykkelse rekonstrueret = 5 mm og 1 mm. Medmindre andet er angivet, afsnittet anvendte tykkelse var 5 mm for retrospektiv detektering af rib metastaser. På grundlag af påvisning af læsioner på 5 mm, blev en analyse på 1 mm udføres.

Thoracic MR scanning blev udført med en 1.5T-system (Archiva, Philips, Nederlandene). Billeddannelsessekvensen og parametre var følgende: T1 vægtet imaging (T1WI), Gd-DTPA forbedrede T1WI billedbehandling, T2WI billeddannelse med fedt undertrykkelse; matrix = 512 × 512, afsnit tykkelse = 5 mm, aksial scanning billeddannelse.

Imaging Analysis

Billeder fra de tre billeddiagnostiske modaliteter blev analyseret uafhængigt af seks forskellige radiologer. Bone scintigrafi blev vurderet ved to radionukleid radiologer, blev CT-billeder læses af to radiologer med ekspertise på området, og MR-billeder blev læst af to radiologer med ekspertise i fortolkningen af ​​MRI. Hver radiolog havde mindst 10 års erfaring inden for deres respektive områder. De radiologer var uvidende om de kliniske og biologiske fund eller enhver billeddiagnostiske undersøgelser er relevante for den enkelte patient. De var dog klar over, at alle patienter havde lungekræft og blev undersøgt for tilstedeværelsen af ​​ribben metastaser. De seks læsere scorede antallet og omfanget af rib metastaser afbildet ved hver undersøgelse.

På MRI, et ribben læsion blev anset for at være mistænksom over en metastase, hvis det havde en lidt højt signal, højt signal eller blandet signal på T2WI billeddannelse med fedt undertrykkelse, eller en lidt lavt signal, lavt signal, isointens signal eller et blandet signal om T1WI at øget en anelse, naturligvis eller heterogent på Gd-DTPA forbedrede T1WI billeddannelse. Områder med unormal optagelse af

99mTc-MDP på ​​knogle scintigrafi, der ikke kunne endeligt diagnosticeret som godartet blev betragtet som mistænkelig af metastaser. En ribbe læsion med en unormal densitet, med eller uden en unormal form eller en blød vævsmasse på CT, som ikke kunne blive diagnosticeret som godartet med sikkerhed, blev anset for forekomst af en metastase.

Den endelige diagnose af et ribben metastase blev bestemt på grundlag af resultaterne af indledende og opfølgende knogle scintigrafi, CT, og MR undersøgelser og patologiske undersøgelser. De læsioner, der var mistænkt for at være metastaser baseret på de indledende undersøgelser blev bekræftet som metastaser, når væv blev patologisk vist sig at være metastatisk eller læsioner blev større i løbet af de opfølgende perioder eller nedsat i størrelse efter behandling. Den endelige diagnose af rib metastaser blev ved konsensus på en konference med deltagelse af radiologer, patologer og klinikere.

Statistisk analyse

For at sammenligne den diagnostiske kapacitet på en per-læsion grundlag og på en per-patient grundlag blev den χ

2 test, der anvendes til at sammenligne følsomhed, specificitet og nøjagtighed knogle scintigrafi, CT og MR. En P-værdi mindre end 0,05 blev betragtet som statistisk signifikant for alle analyser. Statistisk analyse blev udført med SPSS 17.0 statistisk software (SPSS, Chicago, IL).

Resultater

Af de 55 patienter, 30 havde i alt 120 rib metastaser (tabel 1, 2), som blev bevist af kliniske årsager, billedbehandling og billedbehandling opfølgning (follow-up periode, 3-18 måneder). Analyse på en per-patient viste, at der ikke var signifikant forskel i følsomhed, specificitet eller nøjagtigheden blandt CT, knogle-scintigrafi og MRI-billeddannelse (P 0,05, tabel 1). Når dataene blev analyseret på en per-læsion basis, følsomheden og nøjagtigheden af ​​MRI til påvisning af ribben metastaser var signifikant højere end den for knogle-scintigrafi og CT (P 0,05, tabel 2). Der var ingen signifikant forskel i følsomhed, specificitet og nøjagtighed mellem CT og knogle scintigrafi (P 0,05, tabel 2)

Påvisning af Rib Metastaser med Bone Scintigrafi

Tyve-otte patienter med rib metastaser og 62 metastatiske rib læsioner blev identificeret korrekt så sandt-positive resultater ved knogle scintigrafi. På knogle scintigrafi, alle 62 true-positive metastatiske rib læsioner påvist optagelse. Solitary metastaser var til stede i 12 patienter og 16 patienter havde flere læsioner.

Påvisning af Rib Metastaser med CT Imaging

Hvornår blev anvendt en observation sektion tykkelse på 5 mm, i alt 27 patienter med rib metastaser og i alt 65 metastatiske rib læsioner blev korrekt identificeret som sande-positive ved CT. Der var otte patienter med isolerede metastaser og 19 med flere metastaser. CT-scanninger afbildet osteoblastiske ændringer i otte patienter (16 osteoblastiske metastatiske læsioner), osteolytiske ændringer i syv (16 osteolytiske metastatiske læsioner), og blandede ændringer i 12 (12 osteoblastiske læsioner, 11 osteolytiske læsioner, og 10 blandede metastatiske læsioner) (tabel 3, 4). CT-scanninger opdaget overvejende blandede ændringer på en per-patient grundlag (44,5%, 12/27), med osteoblastiske ændrer den næste mest almindelige type (29,6, 8/27). Men CT-scanninger afbildet overvejende osteoblast (43,1%, 28/65) og osteolytiske ændringer (41,5%, 27/65) på en per-læsion basis.

På baggrund af den påvisning af læsioner på 5 mm, blev en analyse på 1 mm udføres. CT-scanninger afbildet osteoblastiske ændringer i en patient (1 osteoblastisk læsion), osteolytiske ændringer i to patienter (3 osteolytiske læsioner) og blandede ændringer i 24 (4 osteoblastiske læsioner, 9 osteolytiske og 48 blandede læsioner) (tabel 3, 4). CT-scanninger afslørede det meste blandede ændringer, både på en per-patient grundlag (88,9%, 24/27), og på en per-læsion basis (73,8%, 48/65). De per-patient og pr-læsion sammenligninger af fordelingen af ​​forskellige typer rib metastaser i lungekræft mellem 5 mm skive tykkelse og skivetykkelse 1 mm kan ses i tabel 3 og tabel 4.

Detection af rib metastaser med MRI

Tredive patienter med rib metastaser og 120 metastatiske rib læsioner blev korrekt identificeret som sand-positive resultater ved MRI. Alle 30 patienter havde flere læsioner.

Diskussion

På en per-patient grundlag, CT-scanninger opdaget overvejende blandede ændringer (44,5%) og osteoblastiske ændringer (29,6%), som afveg fra resultaterne af mest lignende undersøgelser, der har hovedsageligt rapporteret osteolytiske ændringer på CT imaging (interval, 73,1% til 89,7%) [8]. Imidlertid har de fleste forskning om knoglemetastaser fokuseret på hele kroppen eller den aksiale skelet, mens vi studerede ribbenene alene. Mikromiljøerne af forskellige knoglesteder er unikke, og typen af ​​interaktioner mellem knogle- microenvironment og tumorceller kan variere, hvilket potentielt kan give anledning til osteolytiske (knogleresorption), osteoblastiske (knogledannende) eller blandede metastaser [9].

på en per-læsion basis, CT-scanninger i vores undersøgelse afbildet overvejende osteoblast (43,1%) og osteolytiske ændringer (41,5%). Vores undersøgelse var på både en per-læsion basis og en per-patient basis. Imidlertid har de fleste undersøgelser af knoglemetastaser, især den type ribben metastaser i lungekræft, været på en per-patient grundlag. Som et resultat, er det vanskeligt at sammenligne disse studier.

Når sektionen tykkelse rekonstruerede var 5 mm, CT billeder overvejende afbildet blandede ændringer (44,5%) på en per-patient grundlag, og overvejende osteoblastiske ændringer (43,1 %) og osteolytiske ændringer (41,5%) på en per-læsion basis. Men når afsnittet tykkelse rekonstruerede var 1 mm, CT-scanninger afslørede det meste blandede ændringer (figur 1), både en per-patient grundlag (88,9%) og pr-læsion basis (73,8%). Disse resultater validerer tidligere resultater, der delvist kan forklare den hypotese, at aktiveringen af ​​osteoklaster er forudsætningen for knoglemetastaser, og at enhver metastatiske knogler læsion begynder med osteolyse [10], [11]. Som sådan blev de oprindelige manifestationer af knoglemetastaser er minimale osteolytiske ændringer, som primært den primære fase af osteolytiske, blandede og osteoblastiske metastaser (figur 2). Dette er både en mikroskopisk og makroskopisk proces. Den traditionelle forståelse af rib metastaser på CT er nu upassende som forskud i billedteknologi har vist, at disse ændringer repræsenterer tidligt, midten eller sene stadier af metastaser.

A, B. To på hinanden følgende 5 niveauer af CT-billeder mm viser en ribbe metastase (sort pil); CT afbildet overvejende osteolytiske og ekspansiv ændringer, osteoblastiske ændringer var ikke indlysende. C, D, E. tykkelse på 1 mm aflytning af tre diskontinuerlige CT dimensioner der viser typiske blandede ændringer, osteoblastiske ændringer (sort pil) og osteolytiske ændringer (hvid pil). F. T1WI viser et område med isometrisk og lav blandet signal intensitet; feltet som viste osteoblastiske ændringer på CT afslører lav signalintensitet på T1WI (hvid pil). G. Læsionen forbedrer heterogent på Gd-DTPA forbedrede T1WI imaging (sort pil). H. T2WI (FS) viser høj, lidt højt, isometrisk og lav blandet signal intensitet (sort pil).

A. CT billede, der viser et ribben metastase til venstre, viser sig som en intramedullær lille pletvist hyperdensity og en perifer hypodense plet (sort pil). B. Læsionen vises som et intramedullært område på lidt højt signal på T2WI (FS) (hvid pil).

Der var ingen signifikante forskelle i følsomhed, specificitet og nøjagtighed CT og knogle scintigrafi billeder (P 0,05), der var forskellige fra tidligere undersøgelse [12], men var i overensstemmelse med en anden [13]. Men som nævnt, disse undersøgelser undersøgte hele kroppen eller den aksiale skelet. Vores fokus på ribbenene betyder at det er svært direkte at sammenligne disse studier.

I vores undersøgelse, følsomheden af ​​MR for osteoblastiske metastatiske læsioner var højere end knogle-scintigrafi og CT. Osteoblastiske metastatiske læsioner, som blev opdaget med CT og /eller knogle scintigrafi, blev alle detekteret med MRI. Desuden kan MR være mere følsom og nøjagtig i påvisningen og omfanget af knoglelæsioner via indirekte tegn, såsom perifere inflammatoriske reaktioner, ødem og tilstedeværelsen af ​​et blødt væv hævelse eller masse (figur 3). Disse resultater afviger fra tidligere undersøgelser på dette område, som har rapporteret en lavere følsomhed for MRI i påvisning af osteoblastiske metastatiske læsioner, især i små knogler som ribbenene [6].

A. CT billede, der viser en osteoblastiske metastatisk læsion af en højre ribben, viser sig som en intramedullær homogent høj densitet (hvid pil). B. T1WI viser et område med lav signalintensitet (sort pil). C. Læsionen forbedrer lidt og heterogent på Gd-DTPA forbedrede T1WI billeddannelse med perifert ødem (sort pil). D. T2WI (FS) viste intramedullære områder med høj, lidt højt, isometrisk og lav blandet signal intensitet med perifert ødem (hvid pil).

Aktivering af osteoklaster er en forudsætning for knoglemetastaser, og hver metastatiske knoglelæsion begynder med osteolyse [10]. Bone tabet opstår med stigende alder hos både mænd og kvinder, nåede 0,3% og 0,5% om året, henholdsvis, når maksimal knoglemasse er opnået. Sådanne knogletab resulterer i forøget porøsitet i corticale og trabekulære knogler, og progression af generelle osteoporose accelererer med alderen [14]. I vores undersøgelse var der 42 patienter (76,4%) over 50 år og gennemsnitsalderen var 58 år. Osteoporose i denne population var indlysende på billeddannelse. Desuden kan kræft fremkalde lokal osteoporose [15]. Alle disse faktorer kan påvirke påvisning og differential diagnose af debuterende rib metastatiske læsioner, som primært manifestere sig som pletter eller knuder, som små spredte og dårligt karakteriseret lav tæthed skygger i rib knoglemarven på CT. Følsomheden og specificiteten af ​​knogle scintigrafi er også lav for tidlige små læsioner [16]. Følsomheden af ​​MRI var signifikant højere end knogle scintigrafi og CT i vores undersøgelse, især for små osteolytiske læsioner. Den følsomhed, specificitet og nøjagtighed MRI som differentialdiagnose mellem små osteolytiske metastatiske læsioner og osteoporose var relativt høj, og disse resultater er i overensstemmelse med de af Baur-Melnyk og Reiser [17], som fokuserede på knoglemetastaser i store knogler i særdeleshed . En anden undersøgelse [18] viste, at følsomheden af ​​MRI for knoglemarvsforandringer var signifikant højere end den for knogle-scintigrafi. MR kan registrere læsioner, når kræftceller netop har infiltreret knoglen trabekulære, før åbenlyse osteolytiske eller osteoblastiske ændringer vises. I nuværende klinisk praksis, at brugen af ​​præoperativ imaging udelukke knoglemetastaser i lungekræft primært afhænger af knogle-scintigrafi og /eller CT-scanning, som potentielt kan resultere i mistede diagnoser og påvirke valget af behandlingsprotokoller og prognosticering.

på nuværende tidspunkt nogle foreslår, at vi bør overveje kirurgisk behandling for ensomme knoglemetastaser fra lungekræft, især ensomme rib metastaser i ikke-småcellet lungekræft, som sin prognose tendens til at være bedre end der opnås med ikke-kirurgisk forvaltning [19] . I vores undersøgelse blev en ensom ribben metastase opdaget af CT i otte tilfælde og ved knogle scintigrafi i 12, men alle 30 tilfælde viste sig at have flere ribben metastaser på MRI. Dette antyder, at knogle scintigrafi eller CT-scanninger for den præoperative screening af knoglelæsioner er uhensigtsmæssig og potentielt unøjagtig. Begrænsningerne af tilgængelige billeddiagnostiske teknikker kan underminere omfanget af knoglelæsioner. De underliggende mekanismer knoglemetastaser, herunder hæmatogen eller lymfatisk udbredelse, og implantation af metastaser gør det vanskeligt at forstå forekomsten af ​​et ensomt læsion, selv om det er muligt, at der er komplekse mekanismer, der kan forårsage ensomme knoglemetastaser.

stikprøvestørrelse på 55 tilfælde (30 tilfælde med bestemte metastaser) i vores undersøgelse var lille, og derfor resultaterne potentielt mangler tilstrækkelig statistisk signifikans. Yderligere undersøgelser med større tal er nødvendige for at validere vores resultater. De andre begrænsninger vores undersøgelse omfatter selektionsbias som følge af den retrospektive design af vores undersøgelse. I øjeblikket er knogle-scintigrafi og /eller CT almindeligvis anvendes til påvisning af rib metastaser hos patienter med lungecancer, med lejlighedsvis brug af MRI. Derfor patienter uden en klinisk mistanke om metastatisk sygdom, foruden dem, hvor tilstedeværelsen af ​​metastaser på knogler scintigrafi og /eller CT-scanning var usikker, muligvis ikke er medtaget.