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文檔簡介
1、背景與目的:
膠質(zhì)瘤是成人最常見的原發(fā)性腦腫瘤,發(fā)病率約為4~7/100000。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WorldHealthOrganization,WHO)2007年的分類標(biāo)準(zhǔn)將其分為四級,Ⅰ級和Ⅱ級為低級別膠質(zhì)瘤,Ⅲ級和Ⅳ級為高級別膠質(zhì)瘤,級別越高則惡性程度越高。臨床上針對不同級別的膠質(zhì)瘤所采取的治療策略有著很大的不同,故術(shù)前對于膠質(zhì)瘤級別的準(zhǔn)確評估對于治療方案的選擇有著非常重要的臨床意義。
目前,有多種磁共
2、振技術(shù)可用于高、低級別膠質(zhì)瘤的分級,除了T1加權(quán)成像(T1weightedimaging,T1WI)、T2加權(quán)成像(T2weightedimaging,T2WI)、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluidattenuatedinversionrecovery,F(xiàn)LAIR)成像和基于釓對比劑(Gd—DTPA)的傳統(tǒng)增強(qiáng)T1WI等常規(guī)磁共振成像方法外,還包括擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusionweightedimaging,DWI)、擴(kuò)散張量成像(diff
3、usiontensorimaging,DTI)、動態(tài)磁敏感對比成像(dynamicsusceptibilitycontrast,DSC)、動脈血質(zhì)子自旋標(biāo)記(arterialspinlabeling,ASL)和磁共振波譜(magneticresonancespectroscopy,MRS)等高級磁共振成像技術(shù)。但是迄今為止,上述磁共振技術(shù)都存在著各自的不足,病理學(xué)檢查依然是決定膠質(zhì)瘤級別的“金標(biāo)準(zhǔn)”。故探索腦膠質(zhì)瘤分級的無創(chuàng)性MRI新方
4、法一直是研究的方向。
DWI是一種利用水分子隨機(jī)和微觀的運(yùn)動即布朗運(yùn)動對活體組織進(jìn)行成像的無創(chuàng)性磁共振技術(shù)。以前的研究通常采用單指數(shù)模型的磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像和定量的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparentdiffusioncoefficient,ADC)對膠質(zhì)瘤進(jìn)行分級。但是由于單指數(shù)模型計(jì)算出來的ADC值整合了活體組織中擴(kuò)散和灌注的信息,因此其定量準(zhǔn)確性受到活體組織中血管內(nèi)微循環(huán)的影響。近年來新提出的雙指數(shù)模型的DWI,即體素不相
5、干運(yùn)動(intravoxelincoherentmotion,IVIM)成像,可將活體組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散和毛細(xì)血管內(nèi)的微循環(huán)區(qū)別開來,提高了定量測量的準(zhǔn)確性,同時(shí)也能分別反應(yīng)出組織擴(kuò)散和灌注兩方面的信息;而拉伸指數(shù)模型(stretched-exponentialmodel)可以描述體素內(nèi)擴(kuò)散速率的不均勻性(theheterogeneityofintravoxeldiffusion)和擴(kuò)散分布指數(shù)(distributeddiffusion
6、coefficient,DDC),從而提供更多的組織生物學(xué)特性方面的信息。
磁共振擴(kuò)散張量成像(diffusiontensorimaging,DTI)是可以在三維空間內(nèi)測量活體組織中水分子擴(kuò)散的方向和強(qiáng)度的磁共振技術(shù)。DTI生成的參數(shù)主要包括部分各項(xiàng)異性(fractionalanisotropy,F(xiàn)A)和平均擴(kuò)散系數(shù)(meandiffusivity,MD),它們可以分別測量水分子擴(kuò)散的方向和強(qiáng)度,從而反應(yīng)腦組織內(nèi)白質(zhì)纖維束
7、完整性等微結(jié)構(gòu)特征。
此前的一些研究曾利用DTI生成的主要參數(shù)FA和MD對高、低級別膠質(zhì)瘤進(jìn)行研究,但得出的結(jié)論并不一致,這可能是由于DTI只能測量近似于高斯分布的水分子擴(kuò)散運(yùn)動,不能用于測量符合非高斯分布的水分子擴(kuò)散運(yùn)動,而微結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的活體生物組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散更接近于非高斯分布。所以,DTI這種擴(kuò)散成像技術(shù)在反應(yīng)生物組織復(fù)雜程度方面可能還不夠準(zhǔn)確。
近年來,磁共振擴(kuò)散峰度成像(diffusionkur
8、tosisimaging,DKI)作為一種可以提供生物組織內(nèi)非高斯分布水分子擴(kuò)散信息的成像新技術(shù)而出現(xiàn),它能夠比DTI更加敏感的反應(yīng)組織微環(huán)境的復(fù)雜性。作為DTI技術(shù)的擴(kuò)展,DKI除了可以提供DTI所具有的MD、FA等參數(shù)外,還能夠生成平均峰度(meankurtosis,MK)這一新參數(shù)。
本研究擬通過采用單指數(shù)、雙指數(shù)、拉伸指數(shù)模型的磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像和磁共振擴(kuò)散峰度成像的方法,研究和對比它們在高、低級別腦膠質(zhì)瘤分級中的
9、價(jià)值。
材料與方法:
納入2012年4月~2013年2月間在河南省人民醫(yī)院就診并行磁共振檢查的34例腦膠質(zhì)瘤病人,包括19例(56%)高級別膠質(zhì)瘤病人和15例(44%)低級別膠質(zhì)瘤病人,其中男性18例,女性16例,年齡36~68歲,平均年齡47歲。
所有病人均在3.0T高場磁共振成像儀(DiscoveryMR750;GeneralElectricMedicalSystems,Milwaukee,
10、Wisconsin)上進(jìn)行掃描并采用8通道頭部線圈(GEMedicalSystem)。對所有病人進(jìn)行常規(guī)磁共振序列、擴(kuò)散加權(quán)成像和擴(kuò)散峰度成像序列的掃描。
DWI采用單次激發(fā)的平面回波序列(echo-planarsequence,EPI),從0~5000sec/mm2范圍中選取15個(gè)不同的b值進(jìn)行軸位掃描(0,50,100,150,200,300,400,500,800,1000,1500,2000,2500,3000,4
11、000,5000sec/mm2),并通過后處理軟件對數(shù)據(jù)分別進(jìn)行單指數(shù)、雙指數(shù)和拉伸指數(shù)模型的計(jì)算。通過單指數(shù)模型生成標(biāo)準(zhǔn)ADC(ADCstandard)圖。通過雙指數(shù)模型生成以下三個(gè)參數(shù):假擴(kuò)散系數(shù)(pseudo-diffusioncoefficient,ADCfast)、真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(truediffusioncoefficient,ADCslow)和灌注分?jǐn)?shù)(fractionofperfusion,f)。水分子擴(kuò)散異質(zhì)性指數(shù)(wa
12、terdiffusionheterogeneityindex,α)和擴(kuò)散分布指數(shù)(distributeddiffusioncoefficient,DDC)由拉伸指數(shù)模型獲得。DKI掃描采用6個(gè)b值(0,500,1000,1500,2000和2500sec/mm2),每個(gè)b值均為25個(gè)擴(kuò)散編碼方向。利用擴(kuò)散峰度模型除了可以獲得常規(guī)DTI掃描得到的主要參數(shù)FA和MD外,還可以獲得新的參數(shù)MK。
通過在高、低級別膠質(zhì)瘤的實(shí)質(zhì)區(qū)域
13、選取感興趣區(qū)(ROI)來比較各個(gè)參數(shù)在膠質(zhì)瘤分級中的價(jià)值。將高、低級別膠質(zhì)瘤的各個(gè)參數(shù)分別同對側(cè)正常表現(xiàn)腦白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后再次進(jìn)行對比。
利用受試者特征曲線(ROC)對上述各個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析。
結(jié)果:
1.高、低級別腦膠質(zhì)瘤的ADCstandard、ADCfast、ADCslow、α、DDC和MK值均具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。以上各參數(shù)經(jīng)過與對側(cè)表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)(NAWM)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后依然具有顯著統(tǒng)計(jì)
14、學(xué)意義。
高級別膠質(zhì)瘤的ADCstandard、ADCslow、α和DDC值低于低級別膠質(zhì)瘤,而ADCfast和MK值高于低級別膠質(zhì)瘤。
在對高、低級別腦膠質(zhì)瘤的分級中,f、FA和MD值均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。以上各參數(shù)經(jīng)過與對側(cè)表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)(NAWM)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后仍無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.在高、低級別腦膠質(zhì)瘤中,ADCslow值均顯著低于ADCstandard(p<0.001)。
3.在
15、所有膠質(zhì)瘤病人中,ADCslow和DDC呈明顯正相關(guān)(r=0.842,p<0.05),MK和α之間呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.760,p<0.05)。ADCstandard和DDC之間的Pearson相關(guān)系數(shù)在高、低級別膠質(zhì)瘤中分別為:r=0.853和r=0.985(p<0.05);α和DDC之間的Pearson相關(guān)系數(shù)在高、低級別腦膠質(zhì)瘤中分別r=0.462和r=0.781(p<0.05)。
4.ROC曲線分析
16、 在對高、低級別腦膠質(zhì)瘤的分級中,ROC曲線下面積最大的參數(shù)是MK值(0.996),后面依次是α(0.986)、標(biāo)準(zhǔn)化的MK(0.982)、標(biāo)準(zhǔn)化的α(0.972)、ADCfast(0.968),標(biāo)準(zhǔn)化的ADCfast(0.947)、標(biāo)準(zhǔn)化的ADCslow(0.930)、ADCslow(0.905)、標(biāo)準(zhǔn)化的ADCstandard(0.888)、ADCfast(0.884)、標(biāo)準(zhǔn)化的DDC(0.870)、ADCstandard(0.86
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