Utilidad de la resonancia magnética testicular con espectroscopía en el análisis cuantitativo de la infertilidad

Abstract

PURPOSE: To determine the role of MRI and MR spectroscopy (MRSI) in the diagnosis of infertility. To stablish normal values of the metabolites involved in the spermatogenesis (choline, creatine, and lipids) and to quantify the infertility and describe their causes by combining these values.

MATERIAL AND METHODS: This study included 27 consecutive patients attending the urologist 24 with fertility problems and 3 healthy patients. A total of 50 testes were evaluated at 1.5T magnetic resonance. Standard MRI examination and spectroscopy were performed. The variables: testicular volume measured, using the empiric formula of Lambert and by the voxel-count method, the presence of testicular pathology on MRI, infertility, values of metabolites detected by spectroscopy: choline, creatine, lipids and choline/lipids ratio were analyzed. All parameters were expressed as mean±standard deviation. Predictive capacity of different variables has been evaluated from the estimated areas under the ROC (Receiver Operating Characteristic) curves.

RESULTS: The mean testicular volume measured by the empiric formula of Lambert was (25.3 ±9.2 cm3) cm3 and (18.1 ±7.6 cm3) by the “voxel-count method”. Lambert´s Formula calculated values systematically overestimated the volume compared with the “voxel-count method”. Testicular volume led us to discriminate between healthy and pathological testes with a sensitivity and specificity of 72.2% with a cut-off point of 16.4 cm3 for “voxel-count method” and 71.5 with Lambert´s formula with a cut-off point of 22.5 cm3. Regarding spectroscopy detected metabolites, mean values of choline, lipids and creatine were respectively (0.91 ±0.62), (1.47 ±1.42) y (0.40 ± 0.27). Meanwhile (0.80 ±0.5) value for choline/lipids ratio. There was a statistically significant relationship between choline value and testicular volume (p=0.001). Mean values of choline for pretesticular and testicular infertility were (0.09 ±0.001) and (0.60 ±0.54) respectively and for postesticular causes: (1,16 ±0,41). Choline and choline / lipids ratio were able to discriminate between healthy and diseased testes and presence/absence of infertility in patients. The area under ROC curves for choline and choline / lipids ratio was 0.9 and 0.83 respectively when presence of testicular pathology was analyzed by MRI. For the variable “infertility”, the area under the curve was 0.763 for choline and 0.70 for choline / lipids ratio. Creatine and lipids values have not been sufficient to discriminate between presence/absence of infertility or testicular pathology on MRI. In conclusion, values of choline bellow 0.65 can depict testicular pathology with a sensibility and specificity of 80 % and values of choline bellow 1.17 can detect infertility patients with a sensibility and specificity of 75%.

CONCLUSIONS: Magnetic resonance spectroscopic technique allows us to identify the diseases and risk factors for male infertility or those that contribute to it, allowing a quantification of spermatogenic activity. Choline values discriminate with high sensitivity and specificity both, presence of infertility and testicular pathology. Due to the differences obtained in the mean values of choline, we can obtain information about infertility classification as pre-testicular, testicular or post-testicular. Presence of different choline peaks between obstructive and non-obstructive azoespermias, avoid unnecessary biopsies. Also, we can build maps of metabolic activity (maps of choline) to identify the localization of highest spermatogenic activity and perform targeted biopsy.

OBJETIVOS: Evaluar el papel de la espectroscopía por resonancia magnética (1H-ERM) en el diagnóstico de la infertilidad. Determinar los valores normales de los posibles metabolitos implicados en la espermatogénesis (colina, creatina y lípidos) y cuantificar la infertitilidad, así como definir sus causas a través de la combinación de los mismos.

MATERIAL Y MÉTODOS: El estudio incluyó a 27 pacientes que acudieron a la consulta de urología, 24 con problemas de fertilidad y 3 pacientes sanos. En total, se estudiaron de forma prospectiva 50 testículos mediante 1,5 RM con secuencias morfológicas y 1H-ERM. Se han analizado las variables: volumen testicular mediante el método de Lambert y segmentación, la presencia de patología testicular en RM, infertilidad; así como los valores de los metabolitos detectados en espectroscopía: colina, creatina, lípidos y la razón colina/lípidos. Todos los valores se expresan con media y desviación estándar. La capacidad predictiva de las diferentes variables se ha valorado a partir de la estimación de las áreas bajo las correspondientes curvas ROC.

RESULTADOS: El volumen testicular medio obtenido por el método de Lambert es de (25,3 ±9,2 cm3) y por el método de segmentación (18,1 ±7,6 cm3). El método de Lambert sobrestima sistemáticamente los valores obtenidos comparado con el método de segmentación. El volumen testicular permite diferenciar entre testículos sanos de enfermos con una sensibilidad y especificidad del 72.2% cuando se establece como punto de corte un valor de 16,4 cm3 para el método de segmentación y del 71.9% con la fórmula de Lambert con un valor de punto de corte de 22,5 cm3. En relación a los metabolitos detectados en espectroscopía, se obtuvieron unos valores medios de colina, lípidos y creatina de (0,91 ±0,62), (1,47 ±1,42) y (0,40 ± 0,27) respectivamente y del ratio colina/lípidos de (0,80 ±0,5). Los valores de colina presentan una relación estadísticamente significativa con el volumen testicular con una p de 0,001. Los valores de colina para la infertilidad de causa pretesticular y testicular son de (0,09 ±0,001) y (0,60 ±0,54) respectivamente y para las causas post-testiculares de (1,16 ±0,41). La colina y la razón colina/lípidos permiten discriminar tanto los testículos sanos de los enfermos como la presencia de infertilidad. El área bajo la curva ROC para la colina y para la razón colina/lípidos es de 0,9 y de 0,83 cuando se analiza la presencia de patología testicular en RM. Para la variable infertilidad, el área bajo la curva es de 0,763 para la colina y de 0,70 para la razón colina/lípidos. Los valores encontrados de creatina y lípidos no permiten discriminar ni la presencia de infertilidad ni de patología testicular en RM. En conclusión, podemos considerar que los valores de colina inferiores a 0,65 detectan patología testicular en RM con una sensibilidad y especificidad del 80%. Asimismo, valores inferiores a 1,17 detectan la presencia de infertilidad en los pacientes con una sensibilidad y especificidad del 75%.

CONCLUSIONES: La resonancia magnética con técnica espectroscópica permite identificar la infertilidad masculina y cuantificar la actividad espermatogénica. Los valores de colina discriminan con una elevada sensibilidad y especificidad la presencia tanto de infertilidad como de patología testicular. Las diferencias obtenidas en los valores medios de colina permiten clasificar la infertilidad en pretesticular, testicular y post-testicular. La presencia de picos de colina permiten diferenciar entre las azoespermias obstructivas y no obstructivas, evitando así la realización de biopsias innecesarias. Se pueden obtener mapas de actividad metabólica (mapas de colina) para identificar el punto de mayor actividad espermatogénica, para poder realizar una biopsia dirigida.