Основы двухэнергетической компьютерной томографии и новые способы её применения при раке мочевого пузыря

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В настоящее время наиболее распространёнными методами инструментального исследования пациентов с раком мочевого пузыря являются урография с использованием компьютерной томографии и мультипараметрическая магнитно-резонансная томография. Однако в последнее время для диагностики онкологических заболеваний всё чаще применяется двухэнергетическая компьютерная томография. В настоящей обзорной статье кратко описаны такие аспекты двухэнергетической компьютерной томографии, как физические принципы действия, методики, протоколы и способы обработки изображений, чтобы составить общее представление о способах применения этой передовой технологии в перспективном направлении диагностики рака мочевого пузыря. В частности, рассматривается вопрос о целесообразности применения двухэнергетической компьютерной томографии для сравнения основных снимков, например, йодной карты, с изображениями, полученными с помощью стандартной компьютерной томографии.

Метод двухэнергетической компьютерной томографии можно использовать для диагностики, стадирования и планирования лечения рака мочевого пузыря. Тем не менее его применение ограничено недостаточно широкой доступностью соответствующего оборудования в учреждениях здравоохранения и отсутствием подготовленного персонала, способного правильно провести исследование и корректно описать его результаты.

Об авторах

Federica Masino

Foggia University School of Medicine

Email: federicamasino@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-4289-3289

MD

Италия, Фоджа

Laura Eusebi

“Carlo Urbani” Hospital

Email: lauraeu@virgilio.it
ORCID iD: 0000-0002-4172-5126

MD

Италия, Йези

Manuela Montatore

Foggia University School of Medicine

Email: manuela.montatore@unifg.it
ORCID iD: 0009-0002-1526-5047

MD

Италия, Фоджа

Gianmichele Muscatella

Foggia University School of Medicine

Email: muscatella94@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-3535-5802

MD

Италия, Фоджа

Rossella Gifuni

Foggia University School of Medicine

Email: rossella.gifuni@unifg.it
ORCID iD: 0009-0009-9679-3861

MD

Италия, Фоджа

Vincenzo Ferrara

“Carlo Urbani” Hospital

Email: vincenzoferrara4@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8625-4308

MD

Италия, Йези

Massimo Marcellini

“Senigallia” Hospital

Email: massimo.marcellini@sanita.marche.it
ORCID iD: 0000-0002-5281-7819

MD

Италия, Сенигаллия

Giuseppe Guglielmi

Foggia University School of Medicine; “Dimiccoli” Hospital; “IRCCS Casa Sollievo della Sofferenza” Hospital

Автор, ответственный за переписку.
Email: giuseppe.guglielmi@unifg.it
ORCID iD: 0000-0002-4325-8330

 

Профессор

Италия, Фоджа; Барлетта; Сан Джованни Ротондо

Список литературы

  1. Sung H., Ferlay J., Siegel R.L., et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries // CA Cancer J Clin. 2021. Vol. 71, N 3. P. 209–249. doi: 10.3322/caac.21660
  2. Siegel R.L., Miller K.D., Jemal A. Cancer statistics, 2020 // CA Cancer J Clin. 2020. Vol. 70, N 1. P. 7–30. doi: 10.3322/caac.21590
  3. Soria F., Shariat S.F., Lerner S.P., et al. Epidemiology, diagnosis, preoperative evaluation and prognostic assessment of upper-tract urothelial carcinoma (UTUC) // World J Urol. 2017. Vol. 35, N 3. P. 379–387. doi: 10.1007/s00345-016-1928-x
  4. Verma S., Rajesh A., Prasad S.R., et al. Urinary bladder cancer: role of MR imaging // Radiographics. 2012. Vol. 32, N 2. P. 371–387. doi: 10.1148/rg.322115125
  5. Rouprêt M., Babjuk M., Burger M., et al. European Association of Urology Guidelines on Upper Urinary Tract Urothelial Carcinoma: 2020 Update // Eur Urol. 2021. Vol. 79, N 1. P. 62–79. doi: 10.1016/j.eururo.2020.05.042
  6. Farling K.B. Bladder cancer: Risk factors, diagnosis, and management // Nurse Pract. 2017. Vol. 42, N 3. P. 26–33. doi: 10.1097/01.NPR.0000512251.61454.5c
  7. Eusebi L., Masino F., Gifuni R., et al. Role of multiparametric-MRI in bladder cancer // Current Radiology Reports. 2023. Vol. 11, N 5. P. 69–80. doi: 10.1007/s40134-023-00412-5
  8. Babjuk M., Burger M., Capoun O., et al. European Association of Urology Guidelines on Non-muscle-invasive Bladder Cancer (Ta, T1, and Carcinoma in Situ) // Eur Urol. 2022. Vol. 81, N 1. P. 75–94. doi: 10.1016/j.eururo.2021.08.010
  9. Babjuk M., Böhle A., Burger M., et al. EAU Guidelines on Non-Muscle-invasive Urothelial Carcinoma of the Bladder: Update 2016 // Eur Urol. 2017. Vol. 71, N 3. P. 447–461. doi: 10.1016/j.eururo.2016.05.041
  10. Kamoun A., de Reyniès A., Allory Y., et al. A consensus molecular classification of muscle-invasive bladder cancer // European Urology. 2020. Vol. 77, N 4. P. 420–433. doi: 10.1016/j.eururo.2019.09.006
  11. Wang Z., Shang Y., Luan T., et al. Evaluation of the value of the VI-rads scoring system in assessing muscle infiltration by bladder cancer // Cancer Imaging. 2020. Vol. 20, N 1. doi: 10.1186/s40644-020-00304-3
  12. Husband J.E., Olliff J.F., Williams M.P., Heron C.W., Cherryman G.R. Bladder cancer: staging with CT and MR imaging // Radiology. 1989. Vol. 173, N 2. P. 435–440. doi: 10.1148/radiology.173.2.2798874
  13. Wong V.K., Ganeshan D., Jensen C.T., Devine C.E. Imaging and management of Bladder Cancer // Cancers. 2021. Vol. 13, N 6. P. 1396. doi: 10.3390/cancers13061396
  14. Agrawal M.D., Pinho D.F., Kulkarni N.M., et al. Oncologic applications of dual-energy CT in the abdomen // Radiographics. 2014. Vol. 34, N 3. P. 589–612. doi: 10.1148/rg.343135041
  15. Johnson T. Dual-Energy CT: General Principles // AJR Am J Roentgenol. 2012. Vol. 199, N 5 Suppl. P. S3–S8. doi: 10.2214/AJR.12.9116
  16. Potenta S.E., D’Agostino R., Sternberg K.M., Tatsumi K., Perusse K. CT Urography for Evaluation of the Ureter // Radiogr Rev Publ Radiol Soc N Am Inc. 2015. Vol. 35. P. 709–726. doi: 10.1148/rg.2015140209
  17. Kawashima A., Vrtiska T.J., Leroy A.J., et al. CT Urography // Radiogr Rev Publ Radiol Soc N Am Inc. 2004. Vol. 24. P. S35–S54. doi: 10.1148/rg.24si045513
  18. Caoili E.M., Cohan R.H. CT urography in evaluation of urothelial tumors of the kidney // Abdom. Radiol. 2016. Vol. 41. P. 1100–1107. doi: 10.1007/s00261-016-0695-x
  19. Cheng K., Cassidy F., Aganovic L., Taddonio M., Vahdat N. CT urography: How to optimize the technique // Abdom. Radiol. 2019. Vol. 44. P. 3786–3799. doi: 10.1007/s00261-019-02111-2
  20. Silverman S.G., Leyendecker J.R., Amis E.S. What Is the Current Role of CT Urography and MR Urography in the Evaluation of the Urinary Tract? // Radiology. 2009. Vol. 250. P. 309–323. doi: 10.1148/radiol.2502080534
  21. Shampain K.L., Cohan R.H., Caoili E.M., Davenport M.S., Ellis J.H. Benign diseases of the urinary tract at CT and CT urography // Abdom. Radiol. 2019. Vol. 44. P. 3811–3826. doi: 10.1007/s00261-019-02108-x
  22. Metser U., Goldstein M.A., Chawla T.P., et al. Detection of urothelial tumors: Comparison of urothelial phase with excretory phase CT urography — a prospective study // Radiology. 2012. Vol. 264, N 1. P. 110–118. doi: 10.1148/radiol.12111623
  23. Kim J.K., Park S.Y., Ahn H.J., Kim C.S., Cho K.S. Bladder cancer: analysis of multi-detector row helical CT enhancement pattern and accuracy in tumor detection and perivesical staging // Radiology. 2004. Vol. 231, N 3. P. 725–731. doi: 10.1148/radiol.2313021253
  24. Saksena M.A., Dahl D.M., Harisinghani M.G. New imaging modalities in bladder cancer // World J Urol. 2006. Vol. 24, N 5. P. 473–480. doi: 10.1007/s00345-006-0118-7
  25. Parakh A., Lennartz S., An C., et al. Dual-Energy CT Images: Pearls and Pitfalls // Radiographics. 2021. Vol. 41, N 1. P. 98–119. doi: 10.1148/rg.2021200102
  26. Sauter A., Muenzel D., Dangelmaier J., et al. Dual-Layer Spectral Computed Tomography: Virtual Non-Contrast in Comparison to True Non-Contrast Images // Eur J Radiol. 2018. Vol. 104. P. 108–114. doi: 10.1016/j.ejrad.2018.05.007
  27. Ananthakrishnan L., Rajiah P., Ahn R., et al. Spectral Detector CT-Derived Virtual Non-Contrast Images: Comparison of Attenuation Values with Unenhanced CT // Abdom Radiol (NY). 2017. Vol. 42, N 3. P. 702–709. doi: 10.1007/s00261-016-1036-9
  28. Fornaro J., Leschka S., Hibbeln D., et al. Dual- and multi-energy CT: approach to functional imaging // Insights Imaging. 2011. Vol. 2, N 2. P. 149–159. doi: 10.1007/s13244-010-0057-0
  29. Silva A.C., Morse B.G., Hara A.K., et al. Dual-energy (spectral) CT: applications in abdominal imaging // Radiographics. 2011. Vol. 31, N 4. P. 1031–1050. doi: 10.1148/rg.314105159
  30. Salameh J.P., McInnes M.D.F., McGrath T.A., Salameh G., Schieda N. Diagnostic Accuracy of Dual-Energy CT for Evaluation of Renal Masses: Systematic Review and Meta-Analysis // AJR Am J Roentgenol. 2019. Vol. 212, N 4. P. W100–W105. doi: 10.2214/AJR.18.20527
  31. Ascenti G., Mazziotti S., Mileto A., et al. Dual-source dual-energy CT evaluation of complex cystic renal masses // AJR Am J Roentgenol. 2012. Vol. 199, N 5. P. 1026–1034. doi: 10.2214/AJR.11.7711
  32. Mileto A., Nelson R.C., Samei E., et al. Impact of dual-energy multi-detector row CT with virtual monochromatic imaging on renal cyst pseudoenhancement: in vitro and in vivo study // Radiology. 2014. Vol. 272, N 3. P. 767–776. doi: 10.1148/radiol.14132856
  33. Chandarana H., Megibow A.J., Cohen B.A., et al. Iodine quantification with dual-energy CT: phantom study and preliminary experience with renal masses // AJR Am J Roentgenol. 2011. Vol. 196, N 6. P. W693–W700. doi: 10.2214/AJR.10.5541
  34. Tatsugami F., Higaki T., Nakamura Y., Honda Y., Awai K. Dual-energy CT: minimal essentials for radiologists // Jpn J Radiol. 2022. Vol. 40, N 6. P. 547–559. doi: 10.1007/s11604-021-01233-2
  35. Nolte-Ernsting C., Cowan N. Understanding multislice CT urography techniques: Many roads lead to Rome // Eur Radiol. 2006. Vol. 16, N 12. P. 2670–2686. doi: 10.1007/s00330-006-0386-z
  36. Ge X., Lan Z.K., Chen J., Zhu S.Y. Effectiveness of contrast-enhanced ultrasound for detecting the staging and grading of bladder cancer: a systematic review and meta-analysis // Med Ultrason. 2021. Vol. 23, N 1. P. 29–35. doi: 10.11152/mu-2730
  37. Takahashi N., Vrtiska T.J., Kawashima A., et al. Detectability of urinary stones on virtual nonenhanced images generated at pyelographic-phase dual-energy CT // Radiology. 2010. Vol. 256, N 1. P. 184–190. doi: 10.1148/radiol.10091411
  38. Mangold S., Thomas C., Fenchel M., et al. Virtual nonenhanced dual-energy CT urography with tin-filter technology: determinants of detection of urinary calculi in the renal collecting system // Radiology. 2012. Vol. 264, N 1. P. 119–125. doi: 10.1148/radiol.12110851
  39. Coursey C.A., Nelson R.C., Boll D.T., et al. Dual-energy multidetector CT: how does it work, what can it tell us, and when can we use it in abdominopelvic imaging? // Radiographics. 2010. Vol. 30, N 4. P. 1037–1055. doi: 10.1148/rg.304095175
  40. Graser A., Johnson T.R., Hecht E.M., et al. Dual-energy CT in patients suspected of having renal masses: can virtual nonenhanced images replace true nonenhanced images? // Radiology. 2009. Vol. 252, N 2. P. 433–440. doi: 10.1148/radiol.2522080557
  41. Nakagawa M., Naiki T., Naiki-Ito A., et al. Usefulness of advanced monoenergetic reconstruction technique in dual-energy computed tomography for detecting bladder cancer // Jpn J Radiol. 2022. Vol. 40, N 2. P. 177–183. doi: 10.1007/s11604-021-01195-5
  42. Patel B.N., Vernuccio F., Meyer M., et al. Dual-Energy CT Material Density Iodine Quantification for Distinguishing Vascular From Nonvascular Renal Lesions: Normalization Reduces Intermanufacturer Threshold Variability // AJR Am J Roentgenol. 2019. Vol. 212, N 2. P. 366–376. doi: 10.2214/AJR.18.20115
  43. De Cecco C.N., Darnell A., Rengo M., et al. Dual-energy CT: oncologic applications // AJR Am J Roentgenol. 2012. Vol. 199, N 5S. P. S98–S105. doi: 10.2214/AJR.12.9207
  44. Vrtiska T.J., Takahashi N., Fletcher J.G., et al. Genitourinary applications of dual-energy CT // AJR Am J Roentgenol. 2010. Vol. 194, N 6. P. 1434–1442. doi: 10.2214/AJR.10.4404
  45. Montatore M., Muscatella G., Eusebi L., et al. Current status on new technique and protocol in urinary stone disease // Current Radiology Reports. 2023. Vol. 11. P. 161–176. doi: 10.1007/s40134-023-00420-5

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Профили затухания йода, кальция, воды и жира при разных диапазонах энергии. При низком уровне энергии йод имеет наиболее высокое значение затухания, а жир — наиболее низкое. Значения затухания воды при разных уровнях энергии не меняются. Для кальция вариации значений менее выраженные.

Скачать (119KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Трёхмерная реконструкция по данным компьютерной томографической урографии с контрастированием: a — с визуализацией; b — без визуализации костей на фоне в коронарной плоскости.

Скачать (205KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Атомная карта (Zeff) с гистограммой.

Скачать (302KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектральная кривая позволяет более точно установить характеристики материала, поскольку кривые затухания у разных материалов отличаются. С помощью воздействия при разных уровнях энергии можно дифференцировать материалы на основании различий в коэффициентах затухания одного материала.

Скачать (460KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Виртуальные монохромные изображения при уровне энергии 40 кэВ: a — с более эффективным контрастированием при более высоком уровне шума; b — при уровне энергии 140 кэВ контрастность ниже, меньше артефактов и шума.

Скачать (159KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Пациент с гематурией на фоне антикоагулянтной терапии, с подозрением на тромб: a — йодная карта в аксиальной плоскости, полученная в артериальную фазу (Av=26,79 соответствует концентрации йода в мг/мл при пороговом значении 1,3 мг/мл). Согласно данным компьютерной томографии, очаг содержит йод, поэтому есть все основания подозревать в нём новообразования мочевого пузыря; b — йодная карта с наложением цвета, полученная в артериальную фазу компьютерной томографии в аксиальной плоскости, содержание гидроксиапатита не выявлено; c — йодная карта с наложением цвета, полученная в артериальную фазу компьютерной томографии в коронарной плоскости, содержание гидроксиапатита не выявлено.

Скачать (288KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Пациент с гематурией с подозрением на опухолевый очаг в мочевом пузыре: a — при проведении компьютерной томографии в аксиальной плоскости наблюдается умеренное утолщение стенки мочевого пузыря со значительной концентрацией йода, что с высокой вероятностью указывает на присутствие очага. AV отражает концентрацию йода в мг/мл, которая составляет 6,7 и 16,48 мг/мл для участков, отмеченных синим кругом и выделенных жёлтым (пороговое значение 1,3 мг/мл) соответственно; b, c — спектральная кривая, которая позволяет описать материалы по различиям в кривой затухания.

Скачать (180KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Компьютерная томография в нефрографической фазе. Её целесообразно использовать для количественной оценки концентрации йода и её нормализации по содержанию йода в аорте: a — йодная карта с демонстрацией нескольких твёрдых узелков на стенке мочевого пузыря; b — йодная карта с наложением цвета для более качественной визуализации очагов. Среднее значение на очаг составляет 1,5 мг/мл, значение Av подвздошной артерии — 8,4 мг/мл, а пороговое значение — 1,3 мг/мл.

Скачать (436KB)
Метаданные
10. Рис. в табл. 3

Скачать (53KB)
Метаданные

© Эко-вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).