Amide Proton Transfer weighted imaging: Advancement in molecular Tumor diagnosis

امروزه اگرچه ام آر آی یک Gold standard  برای  تصویربرداری نورو-انکولوژیک است  ولی دقت آن در درجه بندی تومور و بررسی درمان باید بیش از قبل بهبود یابد .

(Amide proton transfer weighted: APTW)  یک روش تصویربرداری  جدید , منحصربه فرد و بدون نیاز به تزریق ماده حاجب است که نیاز به تشخیص  دقیق تر ضایعات نورو انکولوژیک را  برطرف میسازد.

در این روش تصویربرداری از پروتئین های درون سلولی  برای تولید سیگنال ام آر آی استفاده میکند . این سیگنال مستقیما با تکثیر سلول رابطه دارد و میتواند به عنوان یک  نشانه از فعالیت تومور ارزیابی شود .

تصویربرداری ۳D APT  در نسل جدید ام آر آی فیلیپس قادر است یک تشخیص سریع و دقیق را در تفریق بین LOW GRADE GLIOMA از HIGH GRADE GLIOMA  محقق سازد  و همچنین با کمک این تصویربرداری میتوان رشد تومور را به دقت بررسی نمود .

در حالیکه تصویربرداری معمولی  ام آر آی  با استفاده از سکانسهای FLAIR,DWI ,T2W و T1W همراه با تزریق ماده حاجب  به راحتی می تواند محل و ظاهر تومور را نشان دهد و علاوه بر آن وجود مایع در اطراف ضایعه و شکسته شدن سد خونی – مغزی را نیز آشکار خواهد ساخت  اما نمیتواند اطلاعات دقیقی در رابطه با GRADE  تومور به ما نشان دهد .

در حال حاضر افزایش غلظت ماده حاجب  یک نشانه مهم برای تشخیص تومور های HIGH GRADE می باشد . اما متاسفانه قطعیت آن بسیار پایین است : ۳۷ درصد از تومورهایی که در ام آر آی با تزریق , جذب ماده حاجب نداشته اند در بررسیهای هیستوپاتولوژی به عنوان تومور HIGH GRADE  تشخیص داده شدند . بنا بر این همیشه ما مجبوریم که برای ارزیابی دقیق نوع  تومور از پاتولوژی استفاده کنیم و این البته همیشه ساده نبوده و با محدودیتهایی همراه است .

در مسیر درمان بیمار پس از تشخیص تومور مغزی , ام آر آی به عنوان یک GOLD STANDARD   برای ارزیابی اثر درمان بکار می رود . طبقه بندی دقیق پاسخ دهندگان به درمان در مقابل مواردی که پاسخ به درمان وجود ندارد و شرایط بیماری ثابت است وظیفه مهمی در تصویربرداری می باشد . یک دلیل این است که وجود دارو در  T1W  باتزریق به علت اختلال در سد خونی مغزی میباشد . افزایش غلظت ماده حاجب در بافت   ( CONTRAST ENHANCEMENT ) نشان دهنده تهاجمی بودن بافت تومور است  اما برای بسیاری موارد غیر تومورال دیگر مثل التهابات ناشی از درمان , تشنج , تغییرات پس از جراحی  , ایسکمی , اثرات حاد پرتو دهی و نکروز ارزش تشخیصی زیادی ندارد . به عنوان مثال ام آر آی در تفریق نکروز ناشی از پرتو درمانی و نواحی مربوز به عود مجدد تومور ناتوان است به دلیل اینکه سد خونی – مغزی در هر دو مورد آسیب می بیند .

بنایر این یک روش تصویربرداری غیر تهاجمی  که بتواند GRADE  تومور گلیوما را شناسایی کند , عدم یکنواختی تومور را مشخص کند و بتواند تفاوت  بین نکروز ناشی از درمان و عود مجدد تومور را در آزمایشات FOLLOW – UP  مشخص نماید بسیار حایز اهمیت است . تصویربرداری APTW  برای حل این مشکلات بوجود آمده است .

 

مکانیسم تصویربرداری APT-WEIGHTED :

در حالیکه تصویربرداری معمولی MRI  وابسته به رفتار مولکولهای آب در بافت است در تصویربرداری APTW  از سیگنال پروتون های آمید (گروه NH ) موجود در پروتیین ها  و پپتید ها استفاده می شود .در تومور های بدخیم و مهاجم مقدار پروتیین و پپتید بسیار بالاتر است و بصورت مستقیم با GRADE تومور در ارتباط است . تصویربرداری APTW  به عنوان یک روش از تصویربرداری CHEMICAL EXCHANGE SATURATION TRANSFER  (CEST ) بر این پایه استوار است که پروتون های آمید در پروتیین ها و پپتیدهای کوچک با پروتون های آّ ب که در مجاورتشان هستند مبادله میشوند ( شکل ۱ ) . به این خاطر که پروتونهای آمید دارای فرکانس تشدید متفاوتی با پروتون های آب هستند بنابر این میتوان با تابش یک RF تنظیم شده و دقیق به اندازه  +۳٫۵ PPM  از فرکانس تشدید آب , سیگنال آمید را حذف نمود . وقتی که یک مولکول آب درست در نزدیکی گروه آمید قرار میگیرد با تعویض پروتون ها شرایط حذف هم تعویض میشود بطوریکه سیگنال آب که غالبا در تصاویر ام آر آی دیده میشود حذف میگردد . با اضافه کردن زمان پالس RF  مقدار حذف آب هم افزایش می یابد . میزان حذف آب  متناسب است با وجود پروتیین های حمل کننده آمید ها در بافت .

 

 

چگونه یک تصویر APT W  ساخته میشود

همانگونه که توضیح داده شد  حذف سیگنال آب اولین مرحله  در تصویربرداری APTW میباشد .گام بعدی ایجاد یک کنتراست قابل قبول در تصویر APTW است که به آن عدم تقارن   MTR  گفته میشود .

 

 

همانطور که در تصویر فوق مشاهده میکنید طیف سبز رنگ(z) نشاندهنده حذف سیگنال آب در نتیجه تغییر فرکانس آن میباشد .در حضور آمید ها یک  افت سیگنال در ۳٫۵ PPM رخ میدهد . علاوه بر آن  حذف کامل سیگنال آب در ۰ PPM رخ میدهد که در نتیجه اعمال پالس RF  حذف کننده بر مولکولهای آب میباشد .مقدار MTR asymmetry از طیف  Z محاسبه شده و به درصد بیان میشود .

برای بدست آوردن تصویر APTW  از اختلاف طیف Z  در -۳٫۵PPM و +۳٫۵PPM مقدار MTR asymmetry محاسبه شده و همراه با تصویری که بدون اعمال پالس RF  اشباع کننده بوده است ( تصویر S0 ) نشان داده میشود .

 

MTRasym (%)=(S-Δɷ-SΔɷ)/S0

MTRasym(%) = Magnetization Transfer Ratio asymmetry in percent, S-Δɷ = signal at negative frequency

offset -Δɷ, SΔɷ = signal at positive frequency offset Δɷ, S0 = signal without RF saturation.

(%)[APTw%=MTRasym [Δɷ=+۳٫۵ppm

APTw% = Amide Proton Transfer weighted percentage, MTRasym [Δɷ = +۳٫۵ppm] (%) = Magnetization

Transfer Ratio asymmetry at +3.5ppm offset frequency.

 

برای رسیدن به یک تصویر خوب در تصویربرداری APTW که ارزش بالینی – تشخیصی داشته باشد نیاز به چند فاکتور مناسب میباشد . فاکتور اول امکان استفاده از پالس RF اشباع کننده به صورت پیوسته در ۲ ثانیه میباشد . به خاطر محدودیت هایی که در آمپلی فایر RF وجود دارد این تنها با استفاده از سیستم های DUAL TRANSMIT  امکانپذیر است .دوم اینکه برای بازسازی تصویر APT W از کد رنگی استاندارد باید استفاده شود که مقادیر بالای APTW که همان ضایعه مورد نظر است را به خوبی نشان دهد .

سوم اینکه استفاده از B0 در یافتن تغییر فرکانس پروتونهای آب بسیار مهم است برای این منظور ما با بکارگیری الگوریتم MDIXON XD TSE توانستیم نقشه B0  را بدست آوریم .

 

 

 

تصویربرداری APTW یک کنتراست مولکولی ایجاد میکند و برای انجام آن تنظیمات بسیار دقیق در نحوه انجان تصویرگیری وجود دارد .فیلیپس با بکارگیری سیستم  DUAL TRANSMIT  و با ایجاد شیمینگ  RF  متناسب با هر بیمارکنتراست بسیار دقیقی بین تومور و بافت مغز ایجاد میکند .همانطور که در تصویر میبینید در دستگاه فیلیپس برای تصویربرداری APTW از دو منبع RF  استفاده میشود (RF1,RF2).تا یک پالس RF  اشباع برای مدت چند ثانیه ایجاد کند .برای بدست آوردن یک اشباع یکنواخت دامنه هر کدام از امواج RF  بصورت متناوب برای بیمار تغییر میکند .در تصویربرداری APTW  هردو RF با هم بکار میرود . یکی برای یکنواخت سازی تصویر از طریق تهییج و  REFOCUSING و یکی برای اشباع کردن استفاده میشود تا بتوان یک کنتراست قابل قبول در تصویر ایجاد کرد .

 

 

 

تفسیر رنگ در تصاویر APTW :

تصویر APTW در یک مقیاس رنگی نشان داده میشود که طیف آن از رنگ سبز (APTW 0% ) تا رنگ قرمز  (APTW 5% )   متغیر است .این مقیاس بین تمام تصاویر APTW  در تمام دستگاهها  ثابت است تا با کمک آن بتوان تصاویر قبل و بعد از درمان را حتی در بین دو یا چند بیمارستان با هم مقایسه کرد ..همچنین ما نیاز به یک تصویر بازسازی شده در S0  داریم تا به عنوان یک

مرجع آناتومیکی از آن استفاده کنیم .برای تعیین GRADE تومور مناطق نرمال خاکستری و سفید مغز بصورت سبز دیده میشوند در حالیکه  مناطقی که شدت APTW بالاتری دارند به رنگ زرد و قرمز دیده میشوند و نشان دهنده گلیوما در GRADE  ۳ و ۴ هستند .

 

برای مطالعات پس از درمان , مناطق خاکستری و سفید نرمال مغز و همچنین مناطق نکروز ناشی از درمان به رنگ سبز دیده میشوند در حالیکه مناطقی که مربوط به عود تومور هستند به رنگ زرد و قرمز دیده میشوند .البته روش APTW  با کمک سکانسهای روتین ام آ ر آی در تعیین دقیق تر شکل و GRADE تومور بسیار اهمیت دارد .

 

 

در تصاویر زیر مثالهایی از بکارگیری این روش در تعیین grade  تومورهای مغزی در مواردی که حتی در سکانسهای بعد از تزریق ماده حاجب هم وجود بدخیمی دیده نشده برای شما نشان داده شده است :

 

همانطور که مشاهده میکنید عدم جذب دارو در سکانس T1W  پس از تزریق نشان دهنده GRADE  پایین تومور است در حالیکه  تصویر APTW  دال بر GRADE  بالای تومور دارد .

 

در تصویر بالا مثالی از عود تومور پس از درمان را ملاحظه میکنید . در این بیمار ۵۲ ساله وجود تومور HIGH – GRADE گلیوما در تصاویر ردیف اول اثبات شده است . وجود CBV بالا در تصاویر پرفیوژن تایید کننده GRADE  بالای تومور میباشد . در تصاویر ردیف پایین که پس از درمان  میباشد CBV تقریبا نرمال است  ولی در تصویر APTW  عود مجدد تومور با رنگ قرمز نمایان شده است .

 

تهیه کننده: جناب آقای منصور

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *