transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2024-11-5-428-444ERFXXCtransmed-995Research ArticleРАДИОЛОГИЯRADIOLOGYМР-томографическая оценка эффективности неоадъювантной химиотерапии рака молочной железы по данным вычислительного фармакокинетического анализа поглощения опухолью парамагнетиков при внутривенном контрастном усиленииMR tomographic evaluation of the effectiveness of neoadjuvant chemotherapy for breast cancer based on pharmacokinetic numerical analysis of tumor uptake of paramagnetic contrast in intravenous contrast enhancementУсовВ. Ю.UssovW. Yu.

Усов Владимир Юрьевич, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник научно-исследовательского отделения лучевых и инструментальных методов исследования

ул. Речкуновская, 15, Новосибирск, 630055

usov_v@meshalkin.ru

Wladimir Yu. Ussov, Doctor of Medical Sciences, Professor, Chief Researcher of the Department of Radiation and Functional Research Methods

Rechkunovskaya str., 15, Novosibirsk, 630055

usov_v@meshalkin.ru

ussov1962@yandex.ruМининС. М.MininS. M.

Минин Станислав Михайлович, к.м.н., научный сотрудник научно-исследовательского отдела онкологии радиотерапии Института онкологии и нейрохирургии

Новосибирск

Stanislav M. Minin, Candidate of Medical Sciences, Researcher of the Research Department of Oncology and Radiotherapy of the Institute of Oncology and Neurosurgery

Novosibirsk

НикитинН. А.NikitinN. A.

Никитин Никита Александрович, заведующий рентгеновским отделением

Новосибирск

Nikita A. Nikitin, head of the X-ray department

Novosibirsk

НогинаЕ. Н.NoginaE. N.

Ногина Елена Николаевна, заведующий отделением лекарственной и противоопухолевой терапии Института онкологии и нейрохирургии

Новосибирск

Elena N. Nogina, Head of the Department of Drug and Antitumor Therapy at the Institute of Oncology and Neurosurgery

Novosibirsk

КосаревИ. А.KosarevI. A.

Косарев Илья Александрович, врач — онколог-маммолог Института онкологии и нейрохирургии

Новосибирск

Ilya A. Kosarev, oncologist-mammologist at the Institute of Oncology and Neurosurgery

Novosibirsk

КобелевЕ.KobelevE.

Кобелев Евгений, к.м.н., младший научный сотрудник научно-исследовательского отделения лучевых и инструментальных методов исследования

Новосибирск

Evgeny Kobelev, Candidate of Medical Sciences, Junior Researcher at the Scientific Research Department of Radiation and Instrumental Research Methods

Novosibirsk

БашкировЛ. В.BashkirovL. V.

Башкиров Леонид Владимирович, младший научный сотрудник научно-исследовательского отделения лучевых и инструментальных методов исследования

Новосибирск

Leonid V. Bashkirov, is a junior researcher at the Scientific Research Department of Radiation and Instrumental Research Methods

Novosibirsk

АнашбаевЖ. Ж.AnashbaevZh. Zh.

Анашбаев Жанат Жуманалиевич, врач-радиолог отделения радиотерапии

Новосибирск

Zhanat Zh. Anashbaev, radiologist of the Radiotherapy Department

Novosibirsk

ТарабановскаяН. А.TarabanovskayaN. A.

Тарабановская Наталья Анатольевна, к.м.н., научный сотрудник, врач-хирург высшей категории отделения общей онкологии

Томск

Natalia A. Tarabanovskaya, Candidate of Medical Sciences, Researcher, surgeon of the highest category of the Department of General Oncology

Tomsk

БабиковВ. Ю.BabikovV. Yu.

Бабиков Виктор Юрьевич, аспирант НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е. Д. Гольдберга

Томск

Viktor Yu. Babikov, is a postgraduate student at the E. D. Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine

Tomsk

ДенисоваН. В.DenisovaNa. V.

Денисова Наталья Васильевна, д.ф.-м.н., профессор, ведущий научный сотрудник

Новосибирск

Natalia V. Denisova, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, leading researcher

Novosibirsk

ЧернышоваА. Л.ChernyshovaA. L.

Чернышова Алена Леонидовна, д.м.н., профессор РАН, директор Института онкологии и нейрохирургии

Новосибирск

Alyona L. Chernyshova, Doctor of Medical Sciences, Professor of the Russian Academy of Sciences, Director of the Institute of Oncology and Neurosurgery

Novosibirsk

ЧернявскийА. М.ChernyavskyA. M.

Чернявский Александр Михайлович, д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН, генеральный директор

Новосибирск

Aleksandr M. Cherniavskii, Doctor of Medical Sciences, Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, General Director

Novosibirsk

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е. Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияNational Medical Research Center named after Academician E. N. MeshalkinRussian FederationНаучно-исследовательский институт онкологии — филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский Национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»РоссияResearch Institute of Oncology of the Tomsk Scientific Research Center of the Russian Academy of SciencesRussian FederationНаучно-исследовательский институт фармакологии и восстановительной медицины имени Е. Д. Гольдберга Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский Национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»РоссияResearch Institute of Pharmacology and Restorative Medicine of the Tomsk Scientific Research Center of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Новосибирский государственный университет» ; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт теоретической и прикладной механики имени С. А. Христиановича» Сибирского отделения Российской академии наукРоссияNational Research Novosibirsk State University ; Institute of Theoretical and Applied Mechanics named after Academician S. A. Khristianovich, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202410112024115428444Copyright © Усов В.Ю., Минин С.М., Никитин Н.А., Ногина Е.Н., Косарев И.А., Кобелев Е., Башкиров Л.В., Анашбаев Ж.Ж., Тарабановская Н.А., Бабиков В.Ю., Денисова Н.В., Чернышова А.Л., Чернявский А.М., 20242024Усов В.Ю., Минин С.М., Никитин Н.А., Ногина Е.Н., Косарев И.А., Кобелев Е., Башкиров Л.В., Анашбаев Ж.Ж., Тарабановская Н.А., Бабиков В.Ю., Денисова Н.В., Чернышова А.Л., Чернявский А.М.Ussov W.Y., Minin S.M., Nikitin N.A., Nogina E.N., Kosarev I.A., Kobelev E., Bashkirov L.V., Anashbaev Z.Z., Tarabanovskaya N.A., Babikov V.Y., Denisova N.V., Chernyshova A.L., Chernyavsky A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/995

Актуальность. В клинической практике МРТ патофизиологические и фармакокинетические модели с расчетами показателей транспорта контрастов используются неприемлемо мало. Цель. Предложить фармакокинетическую методику количественной оценки первичной опухоли и метастазов, эффективности химиотерапии рака молочной железы (РМЖ) по данным динамической МРТ с контрастным усилением (ПМКУ). Материалы и методы. Включено 18 пациенток, которым по поводу РМЖ T1-3N0-1M0 была проведена неоадъювантная химиотерапия (НАХТ) четырьмя циклами, с последующим радикальным хирургическим удалением опухоли. По результатам трехлетнего наблюдения пациентки с безрецидивным течением (n = 11) составили группу 1, а семь пациенток с выявленными метастатическими поражениями (3 — в печени, 2 — в легких, 2 — в головном мозге) — группу 2. Для начальных 120–180 с. МРТ с ПМКУ после введения парамагнетика справедливо упрощение: d{СОПУХОЛЬ(t)} / dt = ККр-Оп * СКРОВЬ (t) , из чего очевидно: ККр-Оп = (СОПУХОЛЬ(Т)) / (∫CКРОВЬ(t) dt), что и было использовано во всех расчетах константы переноса контраста. Контрастирование гадобутролом 0,1М/10 кг веса тела, TR = 5,5–6 мс, TE = 2,5 мс. Результаты. Если после первого цикла НАХТ ККр-Оп первичной опухоли РМЖ < 0,22 мл/мин/г ткани, вероятность последующего безрецидивного течения = 0,78. Аналогично, снижение ККр-Оп сторожевого лимфоузла после первого цикла НАХТ < 0,08 мл/мин/г ткани с вероятностью 0,75 прогнозирует безрецидивное течение. Заключение. Предложенный метод расчета коэффициента переноса ККр-Оп позволяет получить дополнительную диагностическую и прогностическую информацию у пациенток с локальными и местно-распространенными формами РМЖ.

Background

Background. In clinical practice, MRI pathophysiological and pharmacokinetic models with calculations of contrast transport indicators are unacceptably little used.

Aim of the study

Aim of the study. To propose a pharmacokinetic technique for the quantitative assessment of primary tumors and metastases, the effectiveness of breast cancer chemotherapy (BC), from dynamic contrast enhancement MRI. Material and methods. 18 patients were included who underwent neoadjuvant chemotherapy (NACHT) in four cycles for breast cancer T1-3N0-1M0, followed by radical surgical removal of the tumor. According to the results of a three — year follow-up, patients with a relapse — free course (n = 11) formed group 1, and seven patients with detected metastatic lesions (3 in the liver, 2 in the lungs, 2 in the brain) — group 2. For the initial 120–180 s of MRI with contrast after the injection of a paramagnetic, the simplification is valid for concentrations in tumor and blood and for tranfer coefficient: d{СОПУХОЛЬ(t)} / dt = ККр-Оп * СКРОВЬ (t) , from which it is obvious: ККр-Оп = (СОПУХОЛЬ(Т)) / (∫CКРОВЬ(t) dt), which was used in all calculations of the contrast transfer constant. Gadobutrol contrast is 0.1M/10 kg of body weight, TR = 5.5–6 ms, TE = 2.5 ms. Results. If, after the first cycle of NACHT, the ККр-Оп of the primary breast cancer is < 0.22 ml/min/g of tissue, the probability of subsequent relapse-free course = 0.78. Similarly, a decrease in the KCr-Op Ккр-Оп of the sentinel lymph node after the first cycle of NAHT < 0.08 ml/min/g of tissue with a probability of 0.75 predicts a relapse-free course. Conclusion. The proposed method for calculating the ККр-Оп transfer coefficient allows obtaining additional diagnostic and prognostic information in patients with local and locally advanced forms of breast cancer.

динамическая МРТ молочных желез с контрастным усилениемкинетика опухолевого накопления парамагнетиковконстанта переноса парамагнетика из крови в опухоль ККр-Опнеоадъювантная химиотерапиярак молочной железыbreast cancerconstant of contrast transfer from blood to tumor ККр-Опdynamic breast MRI with contrast enhancementkinetics of tumor accumulation of paramagneticneoadjuvant chemotherapy (NAChT)Исследование выполнено в соответствии с Государственным заданием № 123030900018-1.The study was carried out in accordance with the a Government assignment №123030900018-1.ReferencesШиршин А.В., Бойков И.В., Малаховский В.Н. и др. Применение методов цифровой обработки для автоматизированной сегментации сердца по данным компьютерной томографии // Известия Российской военно-медицинской академии. 2022; 41:1:49–54. DOI 10.17816/rmmar104344.Shirshin AV, Boikov IV, Malakhovsky VN, et al. Application of digital processing methods for automated segmentation of the heart according to computed tomography data // Proceedings of the Russian Military Medical Academy. 2022; 41:1:49–54. In Russian [ DOI 10.17816/rmmar104344.Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика. Практический курс. М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999; 720.Varfolomeev SD, Gurevich KG. Biokinetics. A practical course. Moscow. FAIR PRESS. 1999; 720. In RussianWang W, Lv S, Xun J, et al. Comparison of diffusion kurtosis imaging and dynamic contrast enhanced MRI in prediction of prognostic factors and molecular subtypes in patients with breast cancer. Eur J Radiol. 2022; 154:110392. DOI: 10.1016/j.ejrad.2022.110392.Wang W, Lv S, Xun J, et al. Comparison of diffusion kurtosis imaging and dynamic contrast enhanced MRI in prediction of prognostic factors and molecular subtypes in patients with breast cancer. Eur J Radiol. 2022; 154:110392. DOI: 10.1016/j.ejrad.2022.110392.Li X, Rooney WD, Springer CS. A unified magnetic resonance imaging pharmacokinetic theory: intravascular and extracellular contrast reagents. Magn Reson Med. 2005; 54:6: 1351–9. DOI: 10.1002/mrm.20684.Li X, Rooney WD, Springer CS. A unified magnetic resonance imaging pharmacokinetic theory: intravascular and extracellular contrast reagents. Magn Reson Med. 2005; 54:6: 1351–9. DOI: 10.1002/mrm.20684.Seymour L, Bogaerts J, Perrone A, et al. iRECIST: guidelines for response criteria for use in trials testing immunotherapeutics. Lancet Oncol. 2017; 18:3: e143–e152. DOI: 10.1016/S1470-2045(17)30074-8.Seymour L, Bogaerts J, Perrone A, et al. iRECIST: guidelines for response criteria for use in trials testing immunotherapeutics. Lancet Oncol. 2017; 18:3: e143–e152. DOI: 10.1016/S1470-2045(17)30074-8.Серебрякова С.В., Шумакова Т.А., Сафронова О.Б. и др. Магнитно-резонансная маммография в диагностике внутрипротокового рака in situ (DCIS)// Радиология — практика. 2021; 3:87:41– 61. DOI 10.52560/2713-0118-2021-3-41-61.Serebryakova SV, Shumakova TA, Safronova OB, et al. Magnetic resonance mammography in the diagnosis of intraductal cancer in situ (DCIS)// Radiology — practice. 2021; 3:87:41–61. In Russian DOI 10.52560/2713-0118-2021-3-41-61.Чипига Л.А., Водоватов А.В., Катаева Г.В. и др. Современные подходы к обеспечению качества диагностики в позитронно-эмиссионной томографии. Медицинская физика. 2019; 2:82:78–92.Chipiga LA, Vodovatov AV, Kataeva GV, et al. Proposals of quality assurance in positron emission tomography in Russia. Medical Physics. 2019; 2:82:78–92. In RussianНенахова Ю.Н. Лучевые методы диагностики в оценке эффективности неоадъювантной химиотерапии у пациенток раком молочной железы (обзор литературы) // Диагностическая и интервенционная радиология. 2017; 11:1:67–73. DOI: 10.25512/DIR.2017.11.1.09.Nenakhova YuN. Radiological early predictors of response to neoadjuvant chemotherapy in breast cancer patients. // Diagnostic and interventional radiology. 2017; 11:1:67–73. In Russian DOI: 10.25512/DIR.2017.11.1.09.Ioannidis GS, Maris TG, Nikiforaki K, et al. Investigating the Correlation of Ktrans With SemiQuantitative MRI Parameters Towards More Robust and Reproducible Perfusion Imaging Biomarkers in Three Cancer Types. IEEE J Biomed Health Inform. 2019; 23:5:1855–1862. DOI: 10.1109/JBHI.2018.2888979.Ioannidis GS, Maris TG, Nikiforaki K, et al. Investigating the Correlation of Ktrans With SemiQuantitative MRI Parameters Towards More Robust and Reproducible Perfusion Imaging Biomarkers in Three Cancer Types. IEEE J Biomed Health Inform. 2019; 23:5:1855–1862. DOI: 10.1109/JBHI.2018.2888979.Thawani R, Gao L, Mohinani A, et al. Quantitative DCE-MRI prediction of breast cancer recurrence following neoadjuvant chemotherapy: a preliminary study. BMC Med Imaging. 2022; 22:1:182. DOI: 10.1186/s12880-022-00908-0.Thawani R, Gao L, Mohinani A, et al. Quantitative DCE-MRI prediction of breast cancer recurrence following neoadjuvant chemotherapy: a preliminary study. BMC Med Imaging. 2022; 22:1:182. DOI: 10.1186/s12880-022-00908-0.Усов В.Ю., Ряннель Ю.Э., Попадич С. и др. Возможности однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с 99mTc-Технетрилом в диагностике и оценке распространенности рака молочной железы. Медицинская визуализация. 2001; 4(3):74–86.Ussov WYu, Ryannel YuE, Popadich S, et al. The possibilities of single-photon emission computed tomography with 99mTc-Technetril in the diagnosis and assessment of anatomic extent of breast cancer. Medical vizualisation. 2001; 4(3):74–86. In RussianУсов В.Ю., Ряннель Ю.Э., Медведева А.А. и др. Маммосцинтиграфия с 99mTc-Технетрилом в оценке состояния первичной опухоли при химиотерапии рака молочной железы. Медицинская визуализация. 2002; 5:2: 86–94.Ussov WYu, Ryannel YuE, Medvedeva AA, et al. Mammoscintigraphy with 99mTc-Technetril in assessing the state of a primary tumor in breast cancer chemotherapy// Medical vizualisation. 2002; 5:2:86–94. In RussianКрживицкий П.И., Новиков С.Н., Канаев С.В. и др. ОФЭКТ-КТ в диагностике метастатического поражения лимфатических узлов у больных раком молочной железы. Вопросы онкологии. 2017; 63:2:261–266.Krzhivitsky PI, Novikov SN, Kanaev SV, et al. SPECT-CT diagnosis od metastatic lymph nodes in breast cancer patients. Problems in onclology. 2017; 63:2:261–266. In RussianСемиглазов В.Ф., Горбунова В.А., Тюляндин С.А. Химиотерапия рака молочной железы: современный взгляд на проблему. Медицинский совет. 2017; 6:56–60. DOI 10.21518/2079-701X-2017-6-56-60.Semiglazov VF, Gorbunova VA, Tyulyandin SA. Chemotherapy of breast cancer: a modern view of the problem. Medical Council. 2017; 6:56–60. In Russian DOI 10.21518/2079-701X-2017-6-56-60.Tudorica A, Oh KY, Chui SY-C, et al. Early Prediction and Evaluation of Breast Cancer Response to Neoadjuvant Chemotherapy Using Quantitative DCEMRI. Transl Oncol. 2016; 9:1:8–17. DOI: 10.1016/j.tranon.2015.11.016.Tudorica A, Oh KY, Chui SY-C, et al. Early Prediction and Evaluation of Breast Cancer Response to Neoadjuvant Chemotherapy Using Quantitative DCEMRI. Transl Oncol. 2016; 9:1:8–17. DOI: 10.1016/j.tranon.2015.11.016.Liang X, Chen X, Yang Z, et al. Early prediction of pathological complete response to neoadjuvant chemotherapy combining DCE-MRI and apparent diffusion coefficient values in breast Cancer. BMC Cancer. 2022; 22:1:1250. DOI: 10.1186/s12885-022-10315-x.Liang X, Chen X, Yang Z, et al. Early prediction of pathological complete response to neoadjuvant chemotherapy combining DCE-MRI and apparent diffusion coefficient values in breast Cancer. BMC Cancer. 2022; 22:1:1250. DOI: 10.1186/s12885-022-10315-x.Wang TC, Huang YH, Huang CS, et al. Computeraided diagnosis of breast DCE-MRI using pharmacokinetic model and 3-D morphology analysis. Magn Reson Imaging. 2014; 32:3:197–205. DOI: 10.1016/j.mri.2013.12.002.Wang TC, Huang YH, Huang CS, et al. Computeraided diagnosis of breast DCE-MRI using pharmacokinetic model and 3-D morphology analysis. Magn Reson Imaging. 2014; 32:3:197–205. DOI: 10.1016/j.mri.2013.12.002.МРТ с динамическим контрастным усилением в оценке подмышечных лимфатических узлов при раке молочной железы после неоадъювантной химиотерапии. П. Ю. Гришко, А. С. Петрова, А. В. Комяхов, А. В. Мищенко. Сборник научных работ III Петербургского Международного онкологического форума «Белые ночи 2017», Санкт-Петербург, 22–24 июня 2017 года. ФГБУ «НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова» Минздрава России. СПб: АННМО «Вопросы онкологии». 2017; 123–124.MRI with dynamic contrast enhancement in the assessment of axillary lymph nodes in breast cancer after neoadjuvant chemotherapy. P. Y. Grishko, A. S. Petrova, A. V. Komyakhov, A. V. Mishchenko. Collection of scientific papers of the III St. Petersburg International Oncological Forum “White Nights 2017”, St. Petersburg, June 22–24, 2017. Federal State Budgetary Institution “N. N. Petrov Research Institute of Oncology” of the Ministry of Health of the Russian Federation. St. Petersburg: “Problems of Oncology”. 2017. In Russian

The authors declare that there are no conflicts of interest present.