腦膠質瘤MR灌注成像及最大灌注區(qū)波譜表現(xiàn)與病理學特征相關性研究.pdf

1、膠質瘤是腦內最常見的原發(fā)性腫瘤,主要以神經(jīng)病理學、遺傳和預后的顯著異質性為特征。早期正確的分類、分級診斷和綜合評估腫瘤的范圍及其與周圍解剖結構的關系對于腫瘤治療方案的確定及預后有重要意義。磁共振波譜分析和灌注成像能提供局部組織代謝物和腫瘤微血管生成信息而有助于對腫瘤性質的進一步明確。由于膠質瘤內不同空間部位的腫瘤組織惡性程度存在明顯差異,無論是病理活檢取材還是影像學分級所選取的腫瘤部位對腫瘤的正確分級均會產生影響。本研究利用MRI技術分

2、析不同級別或組織類型膠質瘤血流灌注特征和最大灌注區(qū)代謝產物的變化,結合相應的病理學及免疫組化特征,在以往研究的基礎上,進一步明確腫瘤的MRI血流變化與腫瘤微血管密度和微血管形態(tài)變化、代謝產物改變與細胞增殖活性的相關性。
　　 目的:
　　 研究腦膠質瘤MR灌注成像及腫瘤最大灌注區(qū)MR波譜特征,評價MRI在膠質瘤分級及定性診斷中的應用價值。對不同級別或組織類型膠質瘤的病理學及免疫組化特征進行分析,探討膠質瘤MRI血流變化和

3、代謝產物改變與病理學變化的相關性,進一步明確腫瘤MR灌注和波譜分析可能的病理學基礎。
　　 材料與方法:
　　 1.研究對象
　　 膠質瘤組:病理證實的膠質瘤患者53例,其中低級別腫瘤(WHO分級為Ⅰ～Ⅱ級)22例:13例星形細胞瘤,8例少突膠質細胞瘤,1例室管膜瘤;高級別腫瘤(WHO分級為Ⅲ～Ⅳ)31例:間變性少突膠質瘤8例,間變性星形細胞瘤6例,膠質母細胞瘤17例。對照組:10例正常自愿者。
　　 2

4、.掃描及指標測定
　　 MRI成像儀采用GE公司生產的SIGNA HDx1.5T掃描儀(GE Medical System,Milwaukee,WI),8通道(8NV)頭線圈。完成常規(guī)平掃描后,采集FAIR和DSC灌注原始數(shù)據(jù)(23例患者同時行FAIR掃描),常規(guī)T1WI增強掃描,隨后,對最大灌注層面進行2D-多體素波譜數(shù)據(jù)采集。此外,10例正常自愿者行常規(guī)平掃和基底節(jié)區(qū)層面2D-多體素波譜掃描。
　　 分別測定腫瘤DS

5、C灌注的最大血容灌注值(rCBVmax)及同一位置的相對腦血流量(rCBF)值、瘤周區(qū)相對腦血容灌注值、瘤體T2高信號邊緣區(qū)相對腦血容灌注值;FAIR的瘤體最大血流灌注值(rCBFmax)、DSC最大血容灌注區(qū)相應的FAIR血流灌注值,采用spearman相關分析兩種方法測定的血流灌注值的關系,Mann-Whitney U秩和檢驗性分析不同級別或組織類型間灌注指標的差異。測定波譜成像層面腫瘤最大灌注區(qū)、瘤周區(qū)、對側正常腦實質區(qū)的Cho/

6、Cr、Cho/NAA、NAA/Cr比值,采用Mann-Whitney U秩和檢驗分析各指標在不同級別或組織類型膠質瘤間的差異。測定正常自愿者基底節(jié)區(qū)層面皮層、豆狀核、丘腦及白質區(qū)的Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr值作為對照,雙側大腦半球對稱點代謝物比較采用Wilcoxon秩和檢驗。
　　 3.病理切片染色及指標測定
　　 對病理標本分別進行HE染色及Ki-67、CD34免疫組織化學染色,測定CD34微血管密度及

7、微血管管腔直徑,二元線性回歸分析兩者與rCBVmax之間的關系。測定Ki-67陽性細胞標記率,采用spearman相關性分析Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr各值與Ki-67LI標記率之間的相關性。
　　 4.各指標的評價
　　 采用ROC曲線分別對腫瘤MR灌注的rCBVmax值、最大灌注區(qū)代謝物比值Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr中有顯著性差異的指標進行分析,確定各指標及最佳診斷界值和取該界值時的靈敏

8、度和特異度,用同樣方法對MR波譜分析和灌注成像聯(lián)合診斷進行分析。
　　 結果:
　　 1.FAIR與DSC灌注兩者相應部位的rCBF值呈顯著相關性,相關系數(shù)r=0.84(P＜0.01),FAIR灌注最大相對血流值(rCBFmax)在高、低級別膠質瘤間有顯著性差異(Z=-3.941,P＜0.01)。
　　 DSC灌注成像顯示,53例膠質瘤瘤體最大灌注血容量值rCBVmax在高、低級別膠質瘤間存在顯著性差異(P＜0.

9、01),而在高級別膠質瘤中Ⅲ、Ⅳ級組間無顯著性差異。瘤周區(qū)、瘤體T2高信號邊緣區(qū)的rCBV值在高、低級別膠質瘤間無顯著性差異。同時低級別星形細胞瘤和低級別少突膠質瘤rCBVmax值無顯著性組間差異,但低級別少突膠質細胞瘤灌注較前者存在明顯增高的趨勢。
　　 不同病理級別及組織類型膠質瘤的微血管密度、管腔徑及管腔形態(tài)等差異較大,但rCBVmax值與微血管腔徑(X1)和腫瘤微血管密度(X2)呈二元線性相關,方程為:Y=1.047+0

10、.219X1+0.055X2,F=10.33,P＜0.01,R=0.557,且t值:3.91＞2.41。
　　 2.膠質瘤最大灌注區(qū)代謝物比值顯示Cho/Cr、Cho/NAA在高、低級別腫瘤間存在顯著性差異,而NAA/Cr值無顯著性差異。高級別膠質瘤最大灌注區(qū)Lip出現(xiàn)率明顯高于低級別膠質瘤,Lac則無顯著性差異。瘤周區(qū)代謝物比值在高、低級別膠質瘤間無明顯差異,同一級別腫瘤最大灌注區(qū)、瘤周區(qū)及對側正常白質區(qū)的Cho/Cr、Cho

11、/NAA、NAA/Cr值組間兩兩比較均存在顯著性差異。免疫組織化學顯示Ki-67標記率在不同級別膠質瘤間顯著不同,且與腫瘤最大灌注區(qū)Cho/Cr、Cho/NAA均呈正相關,相關系數(shù)r分別為0.419(P＜0.01),0.306(P＜0.05)。10名正常自愿者雙側大腦半球間不同區(qū)域波譜Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr比值無顯著差異(P＞0.05)。Cho/Cr的范圍為0.45-4.12,Cho/NAA的范圍0.29-1.27。

12、
　　 3.常規(guī)T1增強判斷腫瘤高低級別的靈敏度為77.40％,特異度45.50％,ROC曲線分析結果顯示MR灌注rCBVmax值最佳診斷界值為2.95時,此時靈敏度為90.32％,特異度為54.55％。,最大灌注區(qū)波譜Cho/Cr、Cho/NAA最佳診斷界值分別為2.08和3.37,相應的靈敏度及特異度分別為89.29％,57.14％及47.37％,89.47％;兩者聯(lián)合診斷的靈敏度和特異度增高,分別為100％和47.37％。

13、各單一指標及聯(lián)合診斷的ROC曲線下面積間無顯著性差異,但PWI+MRS＞rCBVmax＞Cho/NAA＞Cho/Cr;聯(lián)合診斷價值高于任何單一指標。
　　 結論:
　　 1.腫瘤最大灌注rCBVmax值不僅與微血管密度有關,而且與微血管腔直徑也明顯相關,二元線性回歸分析提示腫瘤微血管管腔徑線對血容的影響更大,膠質瘤微血管密度和微血管腔徑線變化是磁共振灌注血容量變化的重要病理學基礎。
　　 腫瘤FAIR灌注成像能提

14、供與DSC灌注一致的血流灌注信息,對于初步判定腫瘤級別有一定幫助,但1.5T磁共振上FAIR序列的信噪比相對過低,使其應用受到限制。DSC灌注能提供較好的信噪比,腫瘤rCBVmax值有助于膠質瘤級別的判定,就低級別星形細胞瘤而言,低級別少突膠質細胞瘤更易出現(xiàn)高灌注。
　　 2.最大灌注區(qū)反映腫瘤血管增生活躍部位,更能夠反映腫瘤組織的惡性程度,能較為準確反映不同級別腫瘤的代謝特征,將其作為波譜興趣區(qū)可能較以往采用腫瘤增強區(qū)域作為興

15、趣區(qū)更具有較好的可重復性和更高的可靠性。最大灌注區(qū)代謝物Cho/Cr、Cho/NAA比值在高、低級別膠質瘤間存在顯著性差異,這兩項代謝物比值能很好的鑒別出高、低級別膠質瘤。最大灌注區(qū)Lip峰的出現(xiàn)提示腫瘤發(fā)生微壞死,是高級別膠質瘤特征性的表現(xiàn)有助于腫瘤級別的判定。磁共振波譜代謝物比值Cho/Cr、Cho/NAA與腫瘤細胞增殖活性指標Ki-67均呈正相關,兩項比值的增高提示腫瘤細胞增殖旺盛、惡性程度增高的病理學變化。
　　 3.膠

16、質瘤瘤周區(qū)的rCBV值與波譜Cho/Cr及Cho/NAA值在高、低級別膠質瘤間無顯著差異,瘤周灌注和波譜成像對鑒別高、低級別膠質瘤意義不大。但同一級別膠質瘤瘤周不同距離興趣區(qū)的rCBV值和Cho/Cr、Cho/NAA值有明顯差異,當常規(guī)磁共振成像在界定水腫區(qū)困難時,磁共振波譜分析或灌注成像能幫助水腫邊界的劃定,有助于判定腫瘤浸潤范圍,為腫瘤治療提供依據(jù)。
　　 4.磁共振灌注和最大灌注區(qū)波譜分析在診斷高、低級別膠質瘤時其靈敏度和