3D ASL灌注成像、體素內不相干運動擴散加權成像在腦腫瘤診斷和分級中應用研究.pdf

1、第一部分3D ASL灌注成像技術在腦腫瘤診斷及分級中的應用研究
　　目的:利用3D動脈自旋標記灌注成像(Three dimensional arterial spin labeling，3D ASL)技術對不同腦腫瘤進行影像學特征描述及定量分析，以探討3D ASL灌注成像技術在腦腫瘤診斷及分級中的應用價值。
　　材料與方法：使用GE Discovery7503.0T超導型磁共振掃描儀，選擇自2013年1月至2015年1月的5

2、7例顱腦腫瘤患者進行常規(guī) MRI掃描及3D ASL灌注成像檢查，其中28例膠質瘤患者加掃動態(tài)磁敏感對比增強(Dynamic Susceptibility Contrast，DSC) MRI灌注成像，所有原發(fā)腦腫瘤病例均經手術病理學證實，部分轉移瘤根據(jù)確診的原發(fā)灶進行診斷，其中包括高級別(Ⅲ-Ⅳ級)膠質瘤16例、低級別(Ⅰ-Ⅱ級)膠質瘤12例、腦膜瘤12例、轉移瘤6例、脈絡叢乳頭狀瘤3例，血管母細胞瘤3例，膽脂瘤3例，髓母細胞瘤1例和淋巴

3、瘤1例。通過分析其不同腦腫瘤影像學特征，在不同腦腫瘤所得的灌注成像參數(shù)圖上，分別測量腫瘤實質部分最大腫瘤血流量（the maximal tumor blood flow，TBFmax）以及對側大腦半球、灰質和白質的血流量（cerebral blood flow，CBF，采用配對樣本t檢驗，取α=0.05為檢驗水準進行統(tǒng)計學分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義；對3D ASL及DSC兩種技術在膠質瘤術前所得平均最大相對腦血流量（rCBF

4、max)比值行線性回歸分析，了解其相關性。繪制受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC曲線），確定高、低級別膠質瘤的最佳分類閾值，并計算其敏感性、特異性及準確性。最后通過配對Χ2檢驗比較 MRI常規(guī)序列和3D ASL灌注成像技術聯(lián)合應用對腦腫瘤定性診斷和分級符合率。
　　結果:
　　1、低級別膠質瘤組腫瘤實性區(qū)域各灌注指標均低于其他各組，且差異具有統(tǒng)計學意義（

5、均P<0.05）,余各組間比較，差異無顯著性，其中高級別膠質瘤、腦膜瘤組、腦轉移瘤組、平均TBFmax/對側半球、TBFmax/對側灰質、TBFmax/對側白質各比值分別為：（3.30±0.86、3.01±1.2、3.81±1.26；3.55±0.47、2.73±0.44、3.85±0.95；3.29±0.64、2.71±0.34、3.35±0.85）。
　　2、28例膠質瘤患者，3D ASL和DSC兩種技術所得各灌注指標在低、高

6、級別膠質瘤之間均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）,但兩種技術之間比較，則差異無顯著性（P>0.05），對兩種技術腫瘤實性區(qū)域灌注指標TBFmax/對側半球、TBFmax/對側灰質、TBFmax/對側白質各比值行線性回歸分析，呈顯著正相關，其相關系數(shù)分別為：r=0.953，r=0.892，r=0.781.3。3D ASL灌注成像技術在腫瘤實性區(qū)域灌注指標TBFmax/對側半球、TBFmax/對側灰質、TBFmax/對側白質各比值在區(qū)分膠質瘤低

7、、高級別間的ROC曲線下面積（AUC）分別為0.969、0.956、0.896；其中以TBFmax/對側半球比值面積最大（0.969），以TBFmax/對側半球比值>2.11為診斷閾值時，低、高級別膠質瘤診斷的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為100％、91.7%、94.1%、100%。
　　4、DSC灌注成像技術在腫瘤實性區(qū)域灌注指標TBFmax/對側半球、TBFmax/對側灰質、TBFmax/對側白質各比值在區(qū)分膠質

8、瘤、高級別間的 ROC曲線下面積（AUC）分別為0.948、0.943、0.904；其中以TBFmax/對側半球比值面積最大（0.958），以TBFmax/對側半球比值>1.91為診斷閾值時，低、高級別膠質瘤診斷的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為100%、83.3%、88.9%、100%。
　　5、MRI常規(guī)序列、3D ASL灌注成像序列對高、低級別膠質瘤的分級與病理組織學結果比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）,兩

9、種掃描方法聯(lián)合應用，其敏感性和正確指數(shù)均明顯提高，分別為：93.8%和77.1%。
　　結論：
　　3D ASL與DSC法測量膠質瘤實性區(qū)域rCBF值均有很好的相關性，3D ASL灌注成像技術具有可重復性高、完全無創(chuàng)性等優(yōu)點，其中腫瘤實性區(qū)域TBFmax/對側半球比值可能是區(qū)分低、高級別膠質瘤中最優(yōu)參數(shù)。3D ASL能定量反應腫瘤微循環(huán)的灌注情況,與MRI常規(guī)序列聯(lián)合應用，可作為其重要補充，對腦腫瘤的定性診斷以及膠質瘤的術前

10、分級有重要參考價值。
　　第二部分體素內不相干運動擴散加權成像在腦腫瘤診斷及分級中的應用研究
　　目的:利用多b值體素內不相干運動擴散加權磁共振成像(introvoxel incoherent motion MR imaging，IVIM MRI)技術對不同腦腫瘤進行影像學特征描述及定量分析，以探討IVIM單、雙指數(shù)模型擴散加權成像在腦腫瘤診斷及分級中的應用價值。
　　材料與方法：使用GE Discovery7503.

11、0T超導型磁共振掃描儀，選擇自2013年1月至2015年1月的57例顱腦腫瘤患者進行常規(guī) MRI掃描及eDWI擴散加權成像檢查，所有原發(fā)腦腫瘤病例經手術病理學證實，部分轉移瘤根據(jù)確診的原發(fā)灶進行診斷，其中包括高級別(Ⅲ-Ⅳ級)膠質瘤16例、低級別(Ⅰ-Ⅱ級)膠質瘤12例、腦膜瘤12例、轉移瘤6例、脈絡叢乳頭狀瘤3例，血管母細胞瘤3例，膽脂瘤3例，髓母細胞瘤1例和淋巴瘤1例。通過分析其不同腦腫瘤影像學表現(xiàn)及eDWI序列參數(shù)圖特征，在不同腦

12、腫瘤所得的參數(shù)圖上，分別測量腫瘤實質區(qū)及正常腦白質的單指數(shù)模型的擴散系數(shù)ADCStandard值以及雙指數(shù)模型中的擴散系數(shù)D值、灌注分數(shù)f值、灌注系數(shù)D*值，采用配對樣本t檢驗，取α=0.05為檢驗水準進行統(tǒng)計學分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義；并通過受試者操作曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）方法選擇良惡性腦腫瘤鑒別診斷及高、低級別膠質瘤分級的最佳參數(shù)；最后行診斷試驗評

13、價（敏感性、特異性）。
　　結果:
　　1、ADCStandard、D、f、D*參數(shù)值在腫瘤區(qū)與對側腦白質區(qū)之間均有顯著性差異，分別為（0.81±0.14）×10-3,（0.67±0.05）×10-3,（t=73.26，P<0.001），（0.80±0.19）×10-3，（0.64±0.13）×10-3,（t=-5.54，P<0.001），（8.47±2.30）×10-3，（5.59±1.85）×10-3,（t=-7.56，

14、P<0.001），（28.91±11.75）×10-3，（8.20±3.57）×10-3,（t=-13.06，P<0.001）。
　　2、良性腦腫瘤擴散系數(shù)D值（0.94±0.15）×10-3及ADCStandard值（0.92±0.14）×10-3均顯著大于惡性腦腫瘤組（0.71±0.16，0.74±0.09）×10-3，差異有統(tǒng)計學意義（t=5.77,5.86，P<0.001）,且擴散系數(shù)D值在良、惡性腦腫瘤之間差異最大；良性

15、腦腫瘤灌注系數(shù)D*大于惡性腦腫瘤，灌注分數(shù)f值小于惡性，提示良性腫瘤微循環(huán)灌注分數(shù)小于惡性腫瘤，但差異均無統(tǒng)計學意義（t=1.75，-0.96，P>0.05）。
　　3、分別比較良、惡性腦腫瘤組ADCStandard、D、f、D*參數(shù)值之間的相關關系，發(fā)現(xiàn)兩組中，D與D*值、D*值與ADCStandard值間差異均有統(tǒng)計學意義，（良性：t=-13.26、13.28，P<0.01；惡性：t=-13.62、-22.15，P<0.01）

16、，D值與ADCStandard值間差異無統(tǒng)計學意義（良性：t=-1.61，P>0.05；惡性：t=1.56，P>0.05），說明D值更接近ADCStandard值。
　　4、MRI常規(guī)序列、eDWI序列對良、惡性腦腫瘤的診斷與病理組織學結果比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）,兩種掃描方法聯(lián)合應用，其敏感性和正確指數(shù)均明顯提高，分別為：91.7%和93.3%。
　　5、低級別膠質瘤組，ADCStandard值略低于對側正常

17、腦白質區(qū)，高級別膠質瘤組ADCStandard值略高于對側正常腦白質區(qū)，但差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05），而D值、f值、D*值與對側正常腦白質區(qū)均有差異（P<0.05）。
　　6、低、高級別膠質瘤D值、f值、D*值均有明顯差異（P<0.05），ADCstandard值差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。
　　7、ADCStandard值、D值、f值及D*值在區(qū)分膠質瘤低、高級別間的 ROC曲線下面積（AUC）分別為0.69

18、8、0.719、0.719、0.969；其中以D*值面積最大（0.969），以D*值>18.7為診斷閾值時，高級別膠質瘤診斷的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為93.8%、83.3%、88.2%、90.9%。
　　8、MRI常規(guī)序列、eDWI序列對低、高級別膠質瘤的分級與病理組織學結果比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）,兩種掃描方法聯(lián)合應用，其敏感性和正確指數(shù)均明顯提高，分別為：93.7%和89.3%。
　　結