В останнє десятиліття метод ЯМР успішно впроваджується в усі галузі медичної науки. Цей метод знайшов застосування в діагностиці онкологічних захворювань різних органів людини, у тому числі предстательном залози.
ЯМР - виборче поглинання речовиною електромагнітного випромінювання, обумовлене переорієнтацією магнітних моментів атомних ядер, що знаходяться в постійному магнітному полі. До ядер подібного типу відносяться ядра атомів водню. Отримання пошарових зображень того чи іншого органу людини методом ЯМР засноване на переорієнтації магнітних моментів ядер атомів водню, що знаходяться переважно в тканинної рідини або жирової тканини. Зміст великого числа ядер водню в тканинах людини забезпечує досить сильний ЯМР-сигнал, придатний для побудови ЯМР-зображення. Для збудження спінової системи, що перебуває в постійному магнітному полі, зазвичай використовується імпульсне електромагнітне випромінювання радіочастотного діапазону. ЯМР-характеристиками досліджуваного об'єкта служать в основному три параметра: протонна щільність, час релаксації протонів T1 і Т2. Найбільш цінну інформацію про досліджуваному об'єкті дають T1 і Т2. T1 відображає тривалість повернення протона зі стану збудження в стан рівноваги (поздовжньої щодо направлення застосованого магнітного поля площині). Цей процес визначається молекулярним оточенням ядра, тобто взаємозв'язком ядер з навколишнім простором або просторової структурної ґратами - «спін-решітчаста (поздовжня) релаксація». Якщо час T1 характеризує релаксацію одного протона, то час Т2 відноситься до процесу релаксації, в якому беруть участь 2 протони і більше. Воно відображає минуще перерозподіл магнітних моментів збуджених протонів до їх початкового стану в поперечної щодо напрямку магнітного поля площині і є результатом енергетичного обміну між обертовими ядрами «спін-спінова (поперечна) релаксація». Фактори, що визначають кількісне значення T1 і Т2, численні. До них відносяться фізико-хімічні характеристики досліджуваного об'єкта (молекулярна структура, температура, в'язкість, хімічний склад тощо). Як правило, значення T1 значно більше Т2. В ЯМР-томограмах міститься інформація про протонної щільності, часу T1 і Т2. ЯМР-зображення томограми) відображають локалізацію і поведінку ядер, які випромінюють електромагнітні сигнали. Таким чином, змінюючи амплітуду імпульсів або межимпульрные інтервали, можна досягти оптимальної контрастності зображення досліджуваних органів і тканин - як здорових, так і патологічно змінених, оскільки на одному рівні виходить кілька томограм в різних режимах, з яких можна обчислити значення протонної щільності.
Ступінь контрастності зображення залежить від протонної щільності, часу T1 і Т2, а також від послідовності специфічних радіочастотних імпульсів. В даний час для отримання ЯМР-зображення використовуються послідовність імпульсів в режимі насичення - відновлення», «інверсія - відновлення» і імпульсна послідовність типу спінового відлуння. Послідовність імпульсів «насичення - відновлення» складається з 90-градусних імпульсів, наступних один за одним через межимпульсный інтервал, який називається часом повторення. ЯМР-томограми, отримані в режимі насичення - відновлення», містять інформацію про протонної щільності і Ть Від величини T1 інтенсивність зображення залежить тим більше, чим коротше інтервал часу повторення. Ділянки з малим T1 встигають повністю відновити поздовжню намагніченість в межимпульсном інтервалі і після порушення дають сильний сигнал (на томограмах вони виглядають світлими). У послідовності імпульсів «інверсія - відновлення» спочатку застосовується 180-градусний імпульс. Потім після певної затримки, приблизно дорівнює T1, протягом якої відбувається спін-решітчаста релаксація, застосовується «зчитує» 90-градусний імпульс. З допомогою цієї методики Ti-варіації виділяються в досліджуваному об'єкті більш яскраво за рахунок значного збільшення часу сканування, так як необхідна пауза, рівна щонайменше потрійного Т1-інтервалу, щоб повторити 180 - 90-градусну пару імпульсів щоб уникнути помилок у визначенні значень Т2.
ЯМР-томограми, отримані в режимі «інверсія - відновлення», демонструють протонну щільність з більш вираженою залежністю від T1, ніж при використанні імпульсної послідовності «насичення - відновлення». Сильний сигнал виходить з ділянок з малим T1, слабкий - від областей з великим T1. Тонка диференціювання ділянок з невеликими відмінностями в T1 досягається зміною часу інверсійної затримки.
Для більш точного визначення значень Т2 без нашарування небажаних ефектів від негомогенности магнітного поля використовується методика імпульсної послідовності - спін ехо. У цій послідовності збудження спінової системи досягається застосуванням двох імпульсів - 90-градусного і другого - 180-градусного. Інтервал між 90 і 180-градусним імпульсами називається часом затримки эхоимпульса. Луно-сигнал виникає після 90-градусного імпульсу через час «эхозадержки» (эховремя). Процес збудження спінової системи повторюється через певний проміжок часу, що називається часом повторення. Амплітуда эхосигнала менше амплітуди початкового сигналу, тому для отримання томограм використовують багаторазове збудження з наступною сумація сигналу. Інтенсивність сигналу спінової луни перебуває у складній залежності від протонної щільності, Т1 і Т2. Змінюючи час затримки эхоимпульса і час повторення, можна отримати сигнал, амплітуда якого буде залежати тільки від одного з цих параметрів. Так, послідовність спінової луни з коротким часом затримки эхоимпульса дає томограми протонної щільності, «зважені» Т2. Вплив Т2 на амплітуду сигналу стає більш очевидним при збільшенні часу затримки эхоимпульса. Від ділянок з коротким Т2 завжди чинить слабкий луно-сигнал. і сигнал спінової луни згасає швидше.
Для якісної оцінки патологічних змін в обстежуваному органі необхідно визначити значення Т1, Т2 і протонної щільності. При відповідній зміні параметрів імпульсних послідовностей «насичення - відновлення», «інверсія - відновлення» спінової луни Можна отримати зображення, що відображають розподіл Т1 в середовищі - так звані T1-зважені або Т2-зважені зображення. Комп'ютерний аналіз спінової луни дозволяє отримати Т2-зважені зображення.
Основною частиною ЯМР-томографа є магніт, що генерує постійне однорідне поле, з яким підсумовуються градієнтні поля. Радіочастотна котушка збуджує протони досліджуваного об'єкта радіочастотними імпульсами і сприймає випускається ними електромагнітне випромінювання - ЯМР-сигнал, який передається в комп'ютер. Комп'ютер здійснює контроль, збір і обробку інформації, архівування даних, управління, формування кінцевого зображення.
ЯМР має ряд переваг порівняно з КТ. Це відноситься до можливості дослідження передміхурової залози в осьовий, фронтальній та сагітальній площинах, що досягається простим зміною градієнтних полів. При ЯМР якість зображень у певних випадках вище, так як при реконструкції КТ-зрізів відбувається деяка втрата роздільної здатності. Винятковою особливістю ЯМР-зображення є його залежність від способу отримання ЯМР-сигналу і величин показників повторення і эховремени, що створює можливість використання великої кількості різних комбінацій параметрів дослідження і, отже, проведення диференціальної діагностики різних захворювань. Перевага ЯМР-томографії полягає у можливості отримання зображення передміхурової залози у трьох просторових вимірах - поперечному, повздовжньому і сагітальній, що дозволяє уточнити топографоанатомічні співвідношення залози з іншими органами малого тазу. При використанні ЯМР для дослідження передміхурової залози оптимальним варіантом є спін ехо. При цьому винятковою особливістю ЯМР-зображення виявилася його залежність від отримання ЯМР-сигналу та показників повторення процесу збудження і эховремени. При використанні спінової луни з часом повторення порушення 300 - 500 мс і эховременем 15 - 35 мс на T1-зважених зображеннях в трьох проекціях виявляється гомогенна інтенсивність сигналів нормальної залози. Більш чітке зображення морфологічної структури нормальної залози досягається збільшенням часу повторення порушення спінової системи до 1500 - 2100 мс і эховремени до 90-120 мс. При цьому на Т2-зважених зображеннях простежується різна інтенсивність ЯМР-сигналів від центральної, периферичної та перехідної зон залози. Унікальною властивістю ЯМР є можливість виявлення зональної анатомії залози, що підтверджує дані про особливості гістологічної характеристики окремих її ділянок, а також вносить нові дані про їх вікових змінах.
Основна маса залозистої тканини локалізується в центральній і периферичних зонах залози, які відповідно включають 25% і 75% об'єму залозистої тканини цього органу. Перехідна зона - найменший за своїми розмірами відділ залози, що включає залозисту і фіброзно-м'язову тканини, що локалізуються в області дистального сегмента передміхурової частини сечівника. Основна маса залозистої тканини залози в ЯМР-зображення являє собою плоский диск, орієнтований у фронтальній площині. Виконання ЯМР-томографії у фронтальній площині уздовж поздовжньої осі дистального відділу передміхурової частини сечовипускального каналу дозволяє виявити периферичну і центральну зони. Периферична та центральна зони значно розрізняються по гистоморфологическому будовою. Відмінності найкраще простежуються на ЯМР-томограмах з використанням Т2-зважених зображень у зв'язку з більш коротким часом релаксації центральної зони. Периферична зона характеризується високою інтенсивністю сигналів, що утворюють яскраву зону серповидної форми в заднебокових відділах залози. Більш слабка інтенсивність сигналів від центральної порівняно з периферичної зоною пояснюється присутністю в її стромі компактних пучків фіброзно-м'язових волокон, що мають дуже короткий час релаксації Тг На противагу цьому периферична зона відрізняється рихлістю розташування пучків фіброзно-м'язових волокон, великим вмістом тканинної рідини і мізерним вмістом протеїну в клітинних структурах, що і визначає підвищену інтенсивність сигналів від неї. Найбільш виразні відмінності центральної та периферійної зон на ЯМР-томограмах простежуються у чоловіків молодого віку. В процесі старіння центральна зона атрофується, що знижує загальну масу залози і згладжує відмінності між її зонами до 35%. Оцінка стану периферичної зони має важливе клінічне значення у зв'язку з її винятковістю у розвитку раку передміхурової залози. Третя зона залози - перехідна - становить близько 5 % від обсягу залози і є місцем розвитку доброякісної вузлової гіперплазії. Перехідна зона у молодих чоловіків характеризується низькою інтенсивністю гомогенних сигналів, що зливаються з сигналами від періуретральних залоз і препростатического сфінктера. У чоловіків літнього і старечого віку перехідна зона відрізняється великими розмірами і сигналами різної інтенсивності. Сечовипускальний канал визначається на Т2-зважених зображеннях сигналами високої інтенсивності від його центру, оточені обідком сигналів низької інтенсивності від м'язових елементів стінки сечовипускального каналу і периуретральной тканини. Яскраві сигнали від центру сечівника пояснюються великою мережею кровоносних судин його слизової оболонки. Проксимальний і дистальний сегменти передміхурової частини каналу найбільш чітко відображені на ЯМР-томограмах, вироблених в поперечній проекції: перетинчастий відділ сечівника відрізняється від предстательного більшою товщиною стінки. ЯМР-томограми, виконані в поперечній проекції, є оптимальними для диференціації перехідній та периферійної зон від сечовипускального каналу. Насіннєвий горбок у більшості випадків випромінює сигнали високого ступеня інтенсивності на Т2-зважених зображеннях. Эякуляторные протоки характеризуються низькою або високою інтенсивністю сигналів. Обідок більш низької інтенсивності сигналів по відношенню до паренхімі Залози шириною більш 1 мм відноситься до її капсулі та прилеглій до неї перипростатической тканини. Фіброзно-м'язовий листок, що покриває передньобокових поверхня залози, відображається зоною низької інтенсивності сигналів і особливо чітко простежується при використанні тривалого часу повторення збудження і эховремени. Насіннєві бульбашки виявляються при застосуванні послідовності імпульсів типу спінового еха з коротким і тривалим часом повторення збудження і эховременем. При короткому часі повторення збудження і эховремени на T1-зважених зображеннях сім'яні пухирці відображаються у вигляді білатерально-симетричні сигналів помірної інтенсивності. На Т2-зважених зображеннях сім'яні пухирці виділяються високою інтенсивністю сигналів, значно більш яскравих по відношенню до навколишнього жировій клітковині, що пояснюється великим вмістом у них тканинної рідини. На ЯМР-томограмах розміри насіннєвих пухирців становлять 3,1 -3,3 см в довжину і 1,4-1,7 см в ширину. При використанні спінової луни на зображеннях залози в поперечної і поздовжньої проекціях видно яскравий обідок різної товщини, що оточує залозу. Він чітко відділений від м'яза, що піднімає передміхурову залозу, яка є переднім відділом м'яза, що піднімає задній прохід.
Відображення ЯМР-сигналів від перипростатического венозного сплетення створюють яскравий обідок, облямовує передміхурову залозу. Чітко простежується топографоанатоміческое співвідношення передміхурової залози з оточуючими органами та тканинами. Бічні і задній відділи перипростатической жирової клітковини найбільш чітко простежуються на поперечних сканах, тоді як передній відділ жирової клітковини (у просторі Ретциуса) краще визначається на сагіттальних сканах. Сигнали від перипростатического венозного сплетення створюють яскравий обідок, облямовує передміхурову залозу.
При аналізі ЯМР-томограм передміхурової залози звертають увагу на її розмір, характер сигналів від залози на Т1 - і Т2-зважених зображеннях, що відображають розподіл величин релаксаційних часів T1 і Т2 на ЯМР-томограмі, яке може бути однорідною або неоднорідною, ознаки поширення раку передміхурової залози на периферичну жирову клітковину та інші газові органи, наявність метастазів раку передміхурової залози, регіонарних лімфатичних вузлах.
ЯМР-зображення аденоми передміхурової залози відрізняється значною варіабельністю. При використанні різних варіантів послідовних імпульсів (спін ехо, інверсія - відновлення) вдалося в ряді випадків показати, що тканина аденоми передміхурової залози характеризується однорідними ЯМР-сигналами [Poon P. et al., 1985; Brian P. et al., 1986]. У той же час відзначається можливість одержання неоднорідних сигналів від тканини аденоми передміхурової залози з окремими ділянками їх зниженої або підвищеної інтенсивності по відношенню до навколишнього простатичної тканини.
Дослідження залози в гріх проекціях дозволяє визначити її обсяг та отримати дані про внутрипузырном зростання аденоми передміхурової залози. Дослідження в сагітальній проекції є оптимальним для виявлення внутрипузырной форми аденоми передміхурової залози і впливу її зростання на шийку сечового міхура, що має важливе значення при плануванні аденомектомії. Сагітальній ЯМР-томограма представляє також цінні відомості про стан мочепузирного трикутника, слизова оболонка якого значно потовщується при обструкції в шийково-уретральном сегменті у зв'язку з зростанням аденоматозних вузлів. ЯМР-зображення хронічного простатиту характеризуються неоднорідністю сигналів, тоді як при гострому простатиті зазначається така ж однорідність сигналів, як і від нормальної залози. У випадках раку передміхурової залози однорідність ЯМР-сигналів спостерігається вкрай рідко. Для раку передміхурової залози характерна неоднорідна інтенсивність сигналів. У цих випадках простежуються чітко - слабоопределяемые вогнища зниженої або підвищеної інтенсивності сигналів, що надають томограмі «вузлуватий вигляд. Рак передміхурової залози на ЯМР-зображеннях може також проявитися ділянками різко підвищеної інтенсивності сигналів в тканині залози. При внекапсульном поширенні раку передміхурової залози простежується дефект інтенсивності сигналів від периферичної зони більше 1 см в діаметрі з відносно низькою інтенсивністю сигналів по відношенню до інших ділянок периферичної зони залози. Поширення раку передміхурової залози за межі капсули залози в перипростатическую жирову клітковину відображається зниженням інтенсивності сигналів, що різко контрастує з сильними сигналами від ділянок жирової клітковини, що не зазнали ракової інвазії. Поширення пухлинного процесу в - бічні і задній відділи перипростатической жирової клітковини найкраще простежується при томографії в поперечній проекції, тоді як зростання пухлини кпереди в простір Ретциуса визначається на ЯМР-томограмах, вироблених в сагітальній площині. За допомогою ЯМР-томографії визначаються метастази раку передміхурової залози, регіонарних лімфатичних вузлах (внутрішніх повздошных, запирательных, зовнішніх клубових, загальних клубових). Розвиток метастазів в лімфатичних вузлах супроводжується зміною інтенсивності сигналів, які стають більш сильними, ніж від скелетної мускулатури.
З допомогою ЯМР вдається виявити метастази в регіонарних лімфатичних вузлах у початковій стадії їх розвитку, коли розміри вузла ще не змінені або дещо збільшені (до 1,5 см в діаметрі). Зміна інтенсивності сигналів від насінних бульбашок свідчить про втягнення їх в пухлинний процес. Поширення раку передміхурової залози на стінку сечового міхура в області його дна виявляється на Т1 - і Т2-зважених зображеннях. У більшості наявних повідомлень про ЯМР-томографії передміхурової залози вказується на неможливість з допомогою цього методу провести тканинний специфічний диференціальний діагноз між аденомою і раком передміхурової залози в стадії його внутрикапсульной локалізації. Величини Ti при раку передміхурової залози дещо підвищено порівняно з нормальною передміхурової залозою. В той же час використовувати показник Т1 для диференціальної діагностики раку передміхурової залози недоцільно у зв'язку зі значним перекриттям значень Т1 для тканини раку передміхурової залози і нормальної залози. При раку передміхурової залози відбувається різке збільшення інтенсивності сигналів від залози з підвищенням показника Т2. Використовуючи варіант спінової луни, можна домогтися підвищення контрастності ЯМР-зображення передміхурової залози і виявлення неоднорідності сигналів, характерних для порушення тканинної структури залози. ЯМР-дослідження більш чутливо, ніж КТ, при діагностиці раннього внекапсульного поширення раку передміхурової залози. Точність результатів ЯМР-досліджень в оцінці внекапсульного поширення раку передміхурової залози визначається часом повторення збудження і эховременем, а також проекцією ЯМР-сканів. При використанні T1 - і Т2-зважених зображень в поперечній проекції точність
визначення клінічної стадії раку передміхурової залози становить 61%. Додаткове виконання Т2-зважених зображень у фронтальній і сагітальній проекціях підвищує точність діагностики клінічної стадії раку передміхурової залози до 83%. Це набуває важливе практичне значення при диференціації внутрижелезистого раку передміхурової залози стадії Т2 від внекапсульного поширення пухлини стадій Т3-Т4 в рамках вирішення питання про вибір лікування. Точність діагностики раку передміхурової залози стадії за даними ЯМР-томографії, підтверджена результатами дослідження тканини, отриманої при радикальній простатектомії, становила 89%, а чутливість цього методу в диференціації Стадій і З -87% [Biondetti P. et al., 1987]. Основними ознаками внекапсульного поширення раку передміхурової залози за даними ЯМР-зображень є зміни сигналів від венозного перипростатического сплетення, перипростатической жирової клітковини і насінних бульбашок. При аналізі цих ознак найбільш чутливим індикатором внекапсульного поширення раку передміхурової залози є зміна ЯМР-сигналів від перипростатического венозного сплетення. При односторонньому внекапсульном поширенні раку передміхурової залози виникають зміни інтенсивності сигналів у протилежній до неї стороні перипростатического венозного сплетення. Це пояснюється порушенням відтоку венозної крові з залози, що є реакцією на поширення раку передміхурової залози. Одностороння зміна інтенсивності сигналів від перипростатического венозного сплетення служить ознакою раннього внекапсульного поширення раку передміхурової залози і не повинно розцінюватися як хибно-позитивний результат дослідження. Интактность перипростатического венозного сплетення характеризується збереженням його билатеральносимметричной форми сигналів більш високої інтенсивності порівняно е навколишнього жировою клітковиною на Т2-зважених зображеннях.
Збереження безперервності блискучого обідка навколо залози (перипростатического венозного сплетення) при неоднорідності сигналів від залози свідчить про внутрикапсульной локалізації патологічного процесу. Порушення цілості блискучого обідка найбільш точно виявляється при варіанті спінової луни на томограмах у поперечної і поздовжньої площинах і підтверджує поширення раку передміхурової залози за межі капсули залози. Отже, внутрішня структура передміхурової залози найбільш чітко видно на ЯМР-томограмах при використанні спінової луни. При цьому подовження эховремени і повторення сигналів до 990 і 2100 мс відповідно підвищує якість зображення і дозволяє виявити неоднорідність сигналів від паренхіми залози. Фокальні зміни сигналів відповідають локалізації вузла, пальпируемое при пальцевому ректальному дослідженні, з високим відсотком співпадіння (67%) [Ling D. et al., 1986].
Ступінь вираженості структурних змін у передміхуровій залозі відображається різним характером змін інтенсивності ЯМР-сигналів. У зв'язку з цим доцільно проведення докладного аналізу ЯМР-зображень при неоднорідності інтенсивності сигналів. Якщо ЯМР-томограми передміхурової залози включають декілька роздільних фокальних вогнищ підвищеної або зниженої інтенсивності сигналів по відношенню до навколишнього паренхімі, то вони позначаються «вузлуватими». Неоднорідність сигналів від залози може носити дифузний характер у випадках, коли зони різної інтенсивності сигналів не мають чітких кордонів. Патологічні процеси (аденома і рак передміхурової залози) на ЯМР-томограмах можуть проявлятися зміною інтенсивності сигналів, що позначаються як «змішані». При цьому інтенсивність сигналів від периферичного відділу залози більш висока чи низька, ніж від центрального її відділу. Ретельний аналіз ЯМР-зображень дозволяє виявити ступінь порушень тканинної структури. Однорідна картина ЯМР-зображення залози зустрічається значно частіше при аденомі передміхурової залози і рідко при раку передміхурової залози. Вузлувата картина спостерігалася в 68% спостережень раку передміхурової залози і 12% аденоми передміхурової залози [Ling D. et al., 1986]. Дифузна неоднорідність ЯМР-зображення залози простежувалася переважно при аденомі передміхурової залози. ЯМР-зображення «змішаного» типу спостерігалися з однаковою частотою при аденомі і раку передміхурової залози.
Метод ЯМР дає можливість точно визначити клінічну стадію раку передміхурової залози. Відсутність ознак внекапсульного поширення на ЯМР-томограмах (на T1j - і Т2-зважених зображеннях) свідчить про клінічної стадії Т2. ЯМР-картина раку передміхурової залози стадії Т3 включає інфільтрацію перипростатической жирової клітковини, нечіткість контурів залози, асиметрію у розмірах інтенсивності сигналів сім'яних пухирців на Т1 і Т2-зважених зображеннях. Поширення злоякісного процесу на шийку сечового міхура характеризується асиметричним розширенням і нерегулярністю сигналів від неї на поперечних Т1-зважених зображеннях. Інвазія шийки сечового міхура підтверджується також на сагіттальних Або фронтальних Т2-зважених зображеннях, на яких виявляється патологічна інтенсивність сигналів від пухлини, розповсюдженим на область шийки міхура. Поширення раку передміхурової залози на м'яз, що піднімає задній прохід, визначається асиметричним її потовщенням і дифузними або локальними зонами високої інтенсивності сигналів на Т2-зважених зображеннях. У стадії Т4 визначаються тазові лімфатичні вузли діаметром більше 1,5 см. ЯМР-дослідження у хворих на рак передміхурової залози дозволяє виявити метастази в кістки тазу, поперекові й крижові хребці з такою ж точністю, як і при сцинтиграфії кісток. На ЯМР-томограмах метастази в кістках характеризуються низькою інтенсивністю сигналів по відношенню до нормальної кісткової тканини.
Таким чином, ЯМР-томографія передміхурової залози володіє високими дозволяють можливостями у діагностиці структурних змін у залозі, виявленні ураження перивезикальных і перипростатических тканин, насінних бульбашок і лімфатичних вузлів таза при раку передміхурової залози. Значною перевагою ЯМР-томографії перед КТ є можливість диференціювати ЯМР-сигнали від лімфатичних вузлів без використання контрастних речовин. Величезною перевагою ЯМР-томографії є проведення многопроекционного дослідження без зміни положення хворого.
