Prostate MRI

طبق آمارها سرطان پروستات دومین علت مرگ ناشی از سرطان در آقایان است(از هر ۶ مرد یک نفر به سرطان پروستات مبتلاست). از علائم بالینی و اولیه این بیماری می توان به وجود خون در ادرار، خون در مایع منی،ناتوانی جنسی،درد استخوان های ناحیه لگن و کمر ،از دست دادن کنترل ادرار اشاره کرد.
با این وجود ارزیابی بیماری که شامل تشخیص و مرحله بندی ( Gleason)
و همینطور افتراق سرطان بدخیم پروستات از هایپرپلازی خوش خیم پروستات(BPH) و پروستاتیت(التهاب پروستات) است به وسیله روش های زیر انجام می شود:

۱) Prostate Cancer Screening

۲)Transrectal US and Guided Biopsy

۳) MRI Imaging(multiparametric prostate imaging)

آناتومی غده پروستات:

غده پروستات در لگن و زیر مثانه قرار دارد؛ بافت آن از سه ناحیه زیر تشکیل شده است و مهمترین عملکردی که دارد تولید prostatic specific antigen PSA برای روان سازی حرکت مایع سمینال در واژن است.

۱)central zone

۲)transitional zone

۳)peripheral zone

بیشترین درصد سرطان پروستات مربوط به ناحیه محیطی است

BPH

? ? ? ? ?

*روش های تشخیصی*

۱)آزمایش های غربالگری سرطان پروستات

این آزمون به دو روش تقسیم می شود
DRE و PSA

روش DRE توسط پزشک و از طریق لمس دیواره پروستات انجام می شود.

روش PSA در واقع اندازه‌گیری آنتی ژن اختصاصی پروستات خون است که میزان بالای PSA می تواند نشان دهنده بزرگ شدن پروستات، پروستاتیت،عفونت و سرطان پروستات باشد ؛

محدودیت:
حتی در مواردی که سطح PSA نرمال است ممکن است فرد دچار سرطان پروستات باشد و بالعکس.

محدودیت روش guide Biopsy  Transrectal US

علاوه بر تهاجمى بودن و خطر خونریزى در تشخیص سرطان هایی است که ناحیه قدامی پروستات را درگیر می کند که منجر به تکرار بیوپسی می شود
در این روش سایز تومور،گرید و محل ان مهم است بدلیل کافى نبودن spatial resolution ممکن است تومور هاى کوچک مورد نمونه بردارى قرار نگیرند

آسیب هاى ناشى از بیوپسى

Multiparametric prostate Mri:
یک روش تصویربرداری دقیق و جامع از پروستات است که ترکیبی از سکانس های روتین (T2-WEIGHTED HIGH RESOLUTION &T1-WEIGHTED) که برای بررسی آناتومی و مورفولوژی محل مورد نظر انجام می شود همراه با سکانس های Dwi, Dce و Mrs است که به بررسی عملکردی پروستات می پردازد.

دو مزیت مهم این روش:

۱)غیر تهاجمی بودن و جلوگیری از خونریزی که ممکن است بر اثر بیوپسی اتفاق افتد
۲)کمک به تشخیص سریع و در نتیجه درمان به موقع

? ? ? ? ?
اندیکاسیون های کلینیکی  MP Prostate Mri

۱) افزایش PSA پس از درمان (جراحی یا رادیوتراپی_جهت بررسی پاسخ به درمان یا عود بیماری )

???????
۶۸-year-old man treated with radical prostatectomy.

Sagittal 4-mm T2-weighted MR image shows seminal vesicles are not entirely removed and appear as convoluted hyperintense cystic remnants (black arrowhead). Hypointense strand of scar tissue (white arrowheads) is present between remnants and prostatectomy fossa.

???????

۷۴-year-old man with recurrence of prostate cancer. Transverse 4-mm T2-weighted MR image shows nodular recurrence of prostate cancer (arrowhead) in the retrovesical area after radical prostatectomy.

۲)با وجود منفی بودن بیوپسی سطح PSA بالا باشد.

۳)مثبت بودن آزمایش DRE و همینطور بالا بودن PSA در خانواده هایی که سابقه بیماری دارند

۴)نکته قابل توجه در تمام اندیکاسیون های mp این است که محل سرطان پروستات دارای بیشترین اهمیت در مرحله بندی سرطان و بیوپسی تحت گاید ام آر آی است

? ? ? ? ?

*Challenges*

البته برای یک ام آر آی پروستات کارآمد باید به فاکتورهایی که در جدول زیر آمده است توجه داشت که بعضی از این فاکتورها چالش های بزرگی را برای این روش تشخیصی ایجاد کرده است :

??????

? ? ? ? ?
*Preparation*

۱)بیمار شب قبل از ام آر آی غذای سبک میل نماید

۲)قبل از وارد شدن به اتاق مگنت مثانه بیمار خالی باشد

۳)بهتر است حدود ٨ هفته بعد از انجام بیوپسی این تصویربرداری انجام شود(به دلیل کاهش اثرات susceptibility ناشی از خونریزی بیوپسی)

۴)در صورت استفاده از کویل اندروکتال که به خصوص برای انجام Mrs به کار می رود بهتر است جهت کاهش اثرات دیستوریشن از پرفلوروکربن یا باریم براى فیکس کردن کویل استفاده کرد

۵)استفاده از هیوسین یا گلوکاکون برای کاهش حرکات روده (anti (peristalti

??????????
تاثیر کاهش دیستوریشن با استفاده باریم به جاى هوا در erc

? ? ? ? ?
*Techniques & sequences*

*T2-weighted & T1-weighted MR Imaging *

T1-weighted(axial)

این سکانس برای بررسی hemorrhage در پروستات و همچنین نودل یا متاستازها(متاستاز استخوانی)قبل و پس از تزریق استفاده می‌شود(به دلیل کنتراست پایین این وزن تصویربرداری در پروستات نمی تواند آناتومی بافت پروستات را به خوبی نمایش دهد)

T2-weighted(multi planar)

یک سکانس small FOV و high res است که مزایا زیر را دارد :
۱)به خوبی نشان دادن آناتومی داخلی پروستات

۲)در افتراق بین سلول سرطانی و دیگر بیماری های ترشحی پروستات حساسیت بالایی دارد

۳)کنتراست عالی بین ناحیه محیطی با ناحیه مرکزی و transtional zone

محدودیت ها:

۱)ناتوان در نشان دادن تومورهای ناحیه transtional zone و central zone که حدود سی و پنج درصد از تومورهای سرطان پروستات را شامل می شود
(به دلیل شدت سیگنال پایین بافت نرمال و سرطانی این وزن تصویر در این ناحیه و ناتوانی در عدم افتراق )

۲)در نمایش اثرات بیولوژیکی بافت تومور ناتوان است

شدت سیگنال بافت پروستات نرمال در T2-weighted

????????????
نقش کنتراست T1در بررسى خونریزى پس از بیوپسى

*Diffusion-Weighted Imaging (DWI)*

در روش تصویربرداری دیفیوژنی ما قادر خواهیم بود حرکات مولکول های آب را در بافت مورد نظر بررسی کنیم و به این ترتیب بین ضایعه خوش خیم و بدخیم تمایزی حاصل کنیم .
به این ترتیب که کاهش انتشار مولکول های آب که به خاطر سلولاریته بالای توده بدخیم است باعث تغییر شدت si در تصاویر به دست آمده می شود ،این کاهش انتشار بصورت افزایش سیگنال در Dwi وکاهش سیگنال در Adc مشخص است.

نکته دیگر تصویربرداری dw این است که هدف ما در این روش دسترسی به اطلاعات فانکشنال است نه اطلاعات آناتومیکی پس استفاده از b value های بالا تر هرچند که باعث distortion آناتومیکی و افت snr می شوند اما برای ما از اهمیت بالاتری برخوردار است به دلیل یک Adc دقیق تر (البته این مورد به قدرت میدان هم بستگی دارد)

از مزایا این روش می توان به cnrبالا بین بافت سالم و سرطانی اشاره کرد.و از محدودیت های این روش
susceptibility artifacts,distortion, chemical shift artifacts caused by periprostatic fat
اشاره کرد؛ که با استفاده از تکنیک پارالل ایمیجینک،high bw و ساپرس چربی تا حدودی قابل برطرف شدن هستند.

???????

۶۶-year-old man with recurrence of prostate cancer 4 years after radiation therapy (prostatespecific antigen level, 10.6 ng/mL).
A.Transverse 4-mm T2-weighted MR image obtained with endorectal coil shows dysmorphic atrophy of prostate gland with right-sided 1.2-cm hypointense area (arrowheads) suspicious for recurrence of prostate cancer.

B.Apparent diffusion coefficient (ADC) map corresponding to A shows area of lower ADC than surrounding benign tissue, confirming presence of recurrent prostate cancer (arrowheads)

*Dynamic contrast enhanced(DCE)*

این روش تصویربرداری براساس انهنسمنت ناشی از تزریق گادولنیوم در تصاویر T1-weighted و انجام چندین سری تصویربرداری به صورت داینامیک است.
به این صورت که براساس wash inو wash out بافت مورد نظر در یک بازه زمانی معین می توان به آنالیز منحنی های حاصل از نظر گرید تومور ،هیپوکسی، آنژیوژنر،میزان نکروز،هماتوم پس از بیوپسی پرداخت.

این روش را که می توان به صورت های مختلف quality, quantitative, semi quantitative و full quantitative بررسی کرد ؛در ارزیابی میزان پاسخ به درمان از اهمیت بالایی برخوردار است.

باید توجه داشت برای اینکه post process تصاویر داینامیک به بهترین شکل انجام شود تا منحنی های قابل اعتماد و pitfalls کمی در این زمینه داشته باشیم تمپورال رزولوشن برای هر سری تصویربرداری بین ۷_۱۰ثانیه باشد(باریت ۲_۴ mili/s)و در کل این اسکن حدود پنج دقیقه برای wash out کامل ادامه پیدا کند (در مجموع ۳۵ سری تصویر) .

???????

Subtracted dynamic contrast enhanced image of the prostate.
PCa appeared as focal enhancing lesion (seen here in the 8th – ۱st dynamic scan, around 50s after initiation of contrast injection) (a)

with fast initial enhancement followed by wash-out (b)

*Magnetic resonance spectroscopy *

به کمک طیف نگاری تشدید مغناطیسی که جهت بررسی متابولیت ها استفاده می شود ما می توانیم تغییرات حاصل طیف را بررسی و به تشخیصی زودتر یا اگر بعد از تراپی باشد پاسخ به درمان را بررسی کنیم.
در این بررسی ابتدا باید بدانیم در یک فرد سالم متابولیت ها به چه صورت است؛به این صورت که نسبت پیک کولین در فرد بیمار به پیک سیترات بالاتر است و در فرد سالم یا توده خوش خیم بالعکس.(سیترات مارکر خوش خیمی و کولین مارکر بدخیمی است)
درست است این مارکر خوبی برای کمک به فرد مورد آزمون و تشخیص صحیح است؛اما برای بدست آوردن یک نتیجه دقیق ما باید چالش ها و تکنیک های درست را بشناسیم.

MR spectra of normal human prostate.

* چالش های MRS Prostate *

۱)هموژنیتی میدان فاکتور مهمی برای بدست آوردن یک نتیجه خوب است پس برای هربیمار باید شیمینگ به درستی انجام شود

۲)بهتر است انجام Mrs مدت زمانی کافی(حداقل ۸هفته) بعد از انجام بیوپسی انجام شود به دلیل خونریزی ناشی از بیوپسی و اثرات دیستوریشن که دارد

۳) وجود کلسیفاسیون به عنوان یک عامل منفی

۴)حرکات غیر ارادی(روده،مثانه،خون)و ارادی(خود بیمار)

۵)پایین بودن snr در صورت استفاده از کویل سطحی و میدان ضعیف نسبت به کویل اندروکتال و میدان high tesla یا ترکیبی از هر دو کویل (هرچند که با اثرات susceptibility ناشی از ورود هوا به درون رکتوم مواجه می شویم که پیشنهاد می شود برای کاهش این اثر از ۴۰_۶۰ میلی نرمال سالین استفاده شود )

۶)به دست آوردن طیف دقیق نیازمند ساپرس مناسب آب و چربی(periprostatic)است

????????
بررسی نمودارهای Mrs بیمار سالم در میدان های با قدرت و کویل های مختلف

Comparison of MR spectroscopic spectra obtained in the peripheral zone of the normal prostate in different patients.
(a) MR spectroscopic spectrum, obtained at 1.5 T with an endorectal coil, shows a high citrate (Ci) peak (resonance at 2.6 ppm) and a low choline (Ch) peak (resonance at 3.2 ppm), characteristics of benign tissue. The choline and creatine (Cr) peaks are overlapping. Ch + Cr/Ci = 0.447.
(b) MR spectroscopic spectrum, obtained at 3 T with a body matrix coil, shows good separation of the choline (Cho) and creatine (Cr) peaks at higher magnetic field strength. The spectrum is normal, with a high concentration of citrate (Ci) and low concentration of choline. A diagnostic high-quality spectrum could be obtained with a noninvasive MR procedure without use of an endorectal coil.
(c) MR spectroscopic spectrum, obtained at 3 T with an endorectal coil, shows a normal spectrum with a high citrate (Ci) peak and low choline (Cho) peak. Note the excellent spectral resolution of the citrate, choline, and creatine (Cr) metabolites, with only minimal baseline noise and detailed morphology of the citrate peak, which shows the effect of increased spectral resolution at 3 T, leading to a dominant central peak at 2.6 ppm with symmetric side peaks.

????????

۷۰-year-old man (same as in Fig 11) with a PSA level of 12 ng/mL and well-differentiated prostate cancer.
(a) Axial T2-weighted turbo spin-echo MR image (4260/99; fl ip angle, 120°) shows stage T3a prostate cancer. Radical prostatectomy revealed a solitary Gleason score 7 (3+4) adenocarcinoma with extraprostatic extension.
Red voxel has been placed in low-signal-intensity lesion in left peripheral zone, which is suspicious for cancer;
blue voxel has been placed in benign-appearing region in right peripheral zone.

(b) MR spectrum (750/145; fl ip angle, 90°) from red voxel shows choline peak that is increased relative to citrate peak. The choline plus creatine–to-citrate ratio, calculated from the integrals of the spectral peaks from choline, creatine, and citrate, is 0.80, which is suspicious for prostate cancer.

(c) MR spectrum (750/145; f l ip angle, 90°) from blue voxel demonstrates low choline peak and high citrate peak, consistent with benign peripheral zone tissue. The choline plus creatine–to-citrate ratio is 0.32

*تکنیک و پارامترهای Mrs prostate *
برای پوشش کامل پروستات از سکانس press csi که بصورت ۳d و ۲D و مولتی وکسل است استفاده می شود البته در اینجا بصورت ۳d مزیت این سکانس در پوشش کامل غده پروستات و همینطور snr بالاتر است.
نکته دیگر این که چون در این بررسی متابولیت های Cho, Ci,Cr برای ما مهم است نیازی به استفاده از te های خیلی بالا نیست که این خود نقش مهمی در کاهش زمان اسکن دارد.
استفاده از باندهای saturation با کاهش contamination چربی ناشی از بافت های اطراف پروستات باعث بهینه سازی نمودار می شود.

???????

محل مناسب قرار دادن rectangular press box جهت کاهش اثرات چربی و هوا و مایع(seminal vesicles)

۷۰-year-old man with prostate cancer.

A-D , MR images show goals in volume prescription are to cover whole gland, especially peripheral zone, without seminal vesicles; minimize inclusion of air interface; and minimize lipid inclusion.
Image A was obtained at level of seminal vesicle (X). Images B – D are regions to be included in volume prescription: B , level of prostate base; C , level of midgland; and D, level of prostate apex.

????????

Saturation band placement.

A, 60-year-old man with prostate cancer and prostate-specific antigen level of 9.2 ng/dL. Axial T2-weighted localizer MR images show prescription of four very selective suppression radiofrequency bands. Two bands are prescribed on sagittal localizer images.

B , 56-year-old man with prostate cancer with serum prostate-specific antigen of 3.3 ng/dL. Pitfall due to low apical periprostatic fat.

MR spectroscopic image shows single abnormal voxel with elevated choline to citrate (cho/cit) ratio (0.801) in apical midline peripheral zone. Voxel in left low apical peripheral zone is normal. Voxel on right has elevated cho/cit ratio (0.443) but does not include tumor; elevated cho/cit ratio is secondary to periprostatic fat contamination, which is common pitfall at low apex.

? ? ? ? ?
*Position,Coil and sequences*

سوپاین

کویل(آرایه فازی،آندروکتال یا ترکیبی هردو؛هرچند که با تکنولوژی جدید کویل های ۴G استفاده از کویل ارایه فازی به تنهایی ما را با مشکل زیادی از نظر افت snr مواجه نمی کند )

حداقل قدرت میدان ۱/۵ تسلا

Localizer

۱)T2_tse.Tra(high res)

۲)T2_tse.sag(high ree)

۳)T2_tse.Cor(high res)

۴)T1_tse.Tra(wide FOV)

۵)Se epi Dwi.Tra fs_bvalu(0,500,1000 or 1200)

۶)T1.vibe_tra or sag .dynamic(35 phase)

۷)۳d csi.120

۸)T1.tse_tra.gd

?????
اندروکتال کویل

باید توجه داشت قسمت حساس کویل به سمت پروستات قرار بگیرد.
جهت استریل کردن کویل و جلوگیری از آلودگی روی کویل از کاور پروب یا کاندوم استفاده شود. و جهت فیکس کردن کویل در رکتوم از طریق لوله متصل به کویل هوا یا مایع وارد می کنیم.

???????
نحوه قرار گیری درست کویل اندروکتال

Sagittal Scout MR for coil positioning C. (adapted from 2): prostate upper and lower margins (dashed lines) should fall within the coil balloon signal void.
A. coil needs to be pulled back,
B. coil needs to be advanced.
C. is appropriately positioned with the mid portion of the balloon at the level of the prostate.

???????

Prostate MR at 1.5T with endorectal coil

•A. Axial T2 fat sat demonstrates low signal in the left peripheral zone.

•B. Axial T1 Dynamic post contrast shows early enhancement that persisted.

•C. Axial ADC demonstrates low signal suggesting presence of tumor. •

D-E. Cor and Sag T2 show the hypointense mass in the posteroinferior peripheral zone. Capsular contour deformity suggests capsular extension.

•F. Ax T2 fat sat at the apex of the prostate showing obscured left lateral hypointense margin of the urethra compatible with periurethral invasion.

•Prostate Cancer with Capsular Extension and Periurethral Invasion

Seminal vesicles invasion

??????

۶۱ yo with high-grade Gleason 5+4 adenocarcinoma and PSA 45.2

A-B. Sag T2 and Cor T2 demonstrate low signal extending into the seminal vesicles.

C-D. A different patient also with seminal vesicle invasion on Sag T2 and Ax T2 fat sat.

Metastasis

??????

A-B. Axial T1 and T2 fat sat demonstrate a left perirectal low T1 and high T2 signal round 7 mm lymph node suspicious for metastasis.

Note: T1 non fat sat can be very helpful in distinguishing lymph nodes from surrounding structures.

C-D. Axial T1 and T2 fat sat in the same patient. A low T1, high T2 signal lesion in the left iliac bone is concerning for metastasis.

???????

Prostate MR at 1.5T with endorectal coil

•A. Cor T2 shows heterogeneous cystic changes in the central gland. Questionable heterogeneous low T2 signal lesion in the left prostate.

•B. The questionable lesion does not persist on Axial T2 fat sat

•C. Axial ADC shows heterogeneous signal in the left prostate.

•D. Dynamic Ax T1 post contrast shows early hypoenhancement in the left prostate.

•Findings are compatible with BPH

نکته آخر این که در کنار سکانس های بالا که مطرح شد سکانس دیگرى مانند swi که سکانسی high resolution و حساس به میکروبلیدینگ است و پیش تر در cns (tbi,strock,vascular malformations و spinal cord truma استفاده میشد در بررسی های پروستات برای تشخیص دقیق تر خونریزی تومور(مارکر بدخیمی به دلیل بالارفتن high microvessel density که به دنبال افزایش فاکتور رشد اندوتلیال عروقى vegf بافت بدخیم مستعد خونریزى است)و کلسیفاسیون(تصاویر فازی) مورد استفاده قرار گرفته است که البته به تحقیقات بیشتری نیازمند است.

(سی تی اسکن در بررسی پاتولوژی های پروستات اغلب کارآمد نیست به دلیل کنتراست پایین این مدالیته تشخیصی در پروستات و تنها ارزش تشخیصی آن در بررسی نودل ها است ،
بر این اساس که طبق acr سى تى در بیماران high risk با psa بالاتر از ۱۰ng/ml و gleason score بالاتر از ۶ و طبق Urological Association American در بیماران بالاتر از ۲۵ng/ml پیشنهاد مى شود.

???????

A55year old man with prostate cancer in central zone of the prostate. No tumor hemorrhage is demonstrated on conventional T1WI(A),T2WI(B)andCT(C),but low signal with in tumor on SWI(D)and filtered phase image(E)(arrows)indicates tumor hemorrhage. Histopathologic examination confirmed the diagnosis of prostate cancer(F)

???????

A62-year-old man with benign prostatic hyper plasia .No prostatic calcification is demonstrated on conventional T1WI(A)andT2WI (B),but dot-like high density on CT(C),low signal on SWI(D)and high signal on filtered phase image(E)(arrows)indicates calcificaiton.

منبع: گروه تلگرام Optimizing MRI Sequences

تهیه کننده : جناب آقای جلیلیان