The Apparent Diffusion Coefficient in the Diagnosis of Metastatic Lesions of Skeletal Bones

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim: To evaluate the possibilities of absolute and relative values of the apparent diffusion coefficient (ADC) in the diagnosis of metastatic lesions of skeletal bones.

Material and methods: The study included 12 patients with metastatic bone lesions, before any treatment was applied. The age of the patients ranged from 38 to 73 years, 3 men, 9 women. Among the morphological forms of tumors were presented: cancers of the breast (3), prostate (1) glands, colon (1), lung (2), body (1) and cervix (1) uterus, thyroid (1) and pancreas (2). The detected changes were classified on the basis of Bone scan, SPECT/CT and standard MRI. The ADC values of unchanged bone marrow (n=360), divided by anatomical zones, metastatic foci (n=117), as well as benign changes of various nature (n=19) were analyzed. The ratio of the ADC values of each of the metastatic and benign focal formations to the normal values for each of the localizations was calculated.

Results: Unchanged bone marrow, depending on anatomical localization (cervical, thoracic, lumbar spine, pelvic bones, shoulder blades, collarbones, sternum, ribs, proximal humerus and femur bones) from the point of view of ADC, showed statistically significant heterogeneity. Statistical analysis has shown that there is no connection between the groups of ADC indicators in the foci of metastatic lesions, combined depending on the anatomical localization. With a similar comparison, but by belonging to the primary tumor, an even greater intergroup difference was found. ADC values in the foci of metastatic lesions turned out to be dependent on the morphological type of the primary tumor and significantly differ both from metastases of other morphological affiliation and from normal red bone marrow parameters. The use of relative values allowed to increase the specificity from 15 to 19 %.

Conclusion: This study showed that knowledge of the range of reference ADC values for unchanged red bone marrow and anomalies of various genesis is important in differential diagnosis. The differentiation of the skeleton into separate anatomical zones probably makes it possible to increase the effectiveness of the isolated application of the technique when it comes to absolute values. The morphological affiliation of metastatic foci is important in the formation of ADC values, rather than the bone marrow microenvironment, which is also supported by the low efficiency of the use of relative values.

About the authors

S. N. Prokhorov

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Email: s89158456042@gmail.com
Moscow

N. V. Kochergina

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology; Russian Medical Academy of Continuous Professional Education

Email: s89158456042@gmail.com
Moscow; Moscow

A. D. Ryzhkov

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology; Russian Medical Academy of Continuous Professional Education

Email: s89158456042@gmail.com
Moscow; Moscow

A. S. Krylov

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Email: s89158456042@gmail.com
Moscow

A. B. Bludov

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Email: s89158456042@gmail.com
Moscow

References

  1. Coleman R.E. Clinical Features of Metastatic Bone Disease and Risk of Skeletal Morbidity. Clin Cancer Res. 2006;12;20:6243–6269.
  2. Davila D., Antoniou A., Chaudhry M.A. Evaluation of Osseous Metastasis in Bone Scintigraphy. Semin. Nucl. Med. 2015;45;1:3-15.
  3. Umer M., et al. Skeletal Metastasis in Renal Cell Carcinoma: a Review. Ann. Med. Surg. (Lond). 2018;27:9–16.
  4. Hagiwara M., et al. The Impact of Bone Metastases and Skeletal-Related Events on Healthcare Costs in Prostate Cancer Patients Receiving Hormonal Therapy. Community Oncol. 2011;11;8:508–515.
  5. Barlev A. Payer Costs for Inpatient Treatment of Pathologic Fracture, Surgery to Bone, and Spinal Cord Compression among Patients with Multiple Myeloma or Bone Metastasis Secondary to Prostate or Breast Cancer. J. Manag. Care Pharm. 2010;16;9:693–702.
  6. Cook G.J., Houston S., Rubens R., Maisey M.N., Fogelman I. Detection of Bone Metastases in Breast Cancer by 18FDG PET: Differing Metabolic Activity in Osteoblastic and osteolytic Lesions. J. Clin. Oncol. 1998;16;10:3375-3379.
  7. Кочергина Н.В., Прохоров С.Н., Блудов А.Б., Рыжков А.Д., Федорова А.В., Спирина О.Г. Эффективность МРТ в уточнении наличия метастазов в кости при спорном результате ОФЭКТ/КТ // Онкологический журнал: лучевая диагностика, лучевая терапия. 2020. Т.3, № 3. С. 93-100. [Kochergina N.V., Prokhorov S.N., Bludov A.B., Ryzhkov A.D., Fedorova A.V., Spirina O.G. The Effectiveness of MRI in Determining the Presence of Bone Metastases in a Controversial Result of SPECT/CT. Onkologicheskiy Zhurnal: Luchevaya Diagnostika, Luchevaya Terapiya = Journal of Oncology: Diagnostic Radiology and Radiotherapy. 2020;3;3:93-100(In Russ.)].
  8. Сергеев Н.И. Мультипараметрическая МРТ в диагностике метастатического поражения костных структур // Вестник Российского научного центра рентгенорадиологии Минздрава России. 2015. Т.15, № 1. [Sergeyev N.I. Multiparametric MRI in the Diagnosis of Metastatic Lesion of Bone Structures. Vestnik Rossiyskogo nauchnogo tsentra Rentgenoradiologii MZ Rossii. 2015;15;1 (In Russ.)].
  9. Прохоров С.Н., Кочергина Н.В., Рыжков А.Д., Крылов А.С., Блудов А.Б. Сравнение эффективности остеосцинтиграфии, рентгенографии, ОФЭКТ/КТ и МРТ в диагностике метастазов солидных опухолей различной природы в костях // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2022. Т.67, № 6. С. 74-78. [Prokhorov S.N., Kochergina N.V., Ryzhkov A.D., Krylov A.S., Bludov A.B. Сomparison of Bone Scan, X-RAY, SPECT/CT and MRI in the Diagnosis of Bone Metastases in Solid Tumors. Meditsinskaya Radiologiya i Radiatsionnaya Bezopasnost = Medical Radiology and Radiation Safety. 2022;67;6:74-78 (In Russ.)].
  10. Nakanishi K., Tanaka J., Nakaya Y., Maeda N., Sakamoto A., Nakayama A., Satomura H., Sakai M., Konishi K., Yamamoto Y., Nagahara A., Nishimura K., Takenaka S., Tomiyama N. Whole-Body MRI: Detecting Bone Metastases from Prostate Cancer. Jpn. J. Radiol. 2022;40;3:229-244.
  11. Jacobs M.A., Macura K.J., Zaheer A., Antonarakis E.S., Stearns V., Wolff A.C., Feiweier T, Kamel I.R., Wahl R.L., Pan L. Multiparametric Whole-Body MRI with Diffusion-Weighted Imaging and ADC Mapping for the Identification of Visceral and Osseous Metastases From Solid Tumors. Acad. Radiol. 2018;25;11:1405-1414.
  12. Donners R., Figueiredo I., Tunariu N., Blackledge M., Koh D.M., de la Maza MLDF, Chandran K., de Bono J.S., Fotiadis N. Multiparametric Bone MRI Can Improve CT-Guided Bone Biopsy Target Selection in Cancer Patients and Increase Diagnostic Yield and Feasibility of Next-Generation Tumour Sequencing. Eur. Radiol. 2022;32;7:4647-4656.
  13. Cao J., Gao S., Zhang C., et al. Differentiating Atypical Hemangiomas and Vertebral Metastases: a Field-of-View (FOV) and FOCUS Intravoxel Incoherent Motion (IVIM) Diffusion-Weighted Imaging (DWI) Study. Eur. Spine J. 2020;29:3187–3193.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».