神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)中的高低級(jí)別膠質(zhì)瘤的鑒別診斷以及基于多DTI參數(shù)診斷模型的建立.pdf

1、腦膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見(jiàn)的原發(fā)惡性腫瘤，在顱內(nèi)腫瘤的發(fā)病率中可算首屈一指。近年來(lái)，其臨床診斷、治療策略和基礎(chǔ)研究方面都有了很大的進(jìn)展，從最初手術(shù)禁區(qū)到實(shí)現(xiàn)單純外科切除;從保護(hù)重要腦功能區(qū)前提下的手術(shù)切除，到如今的手術(shù)、放療和化療等綜合治療策略。隨著相關(guān)領(lǐng)域如計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)字圖像標(biāo)準(zhǔn)(DICOM)和醫(yī)學(xué)影像學(xué)的迅速崛起，尤其是數(shù)字醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)信息學(xué)的興起，將計(jì)算科學(xué)和信息科學(xué)成功地運(yùn)用于醫(yī)學(xué)信息的獲取、表達(dá)、處理、存儲(chǔ)、傳輸以至于決策支

2、持系統(tǒng)的研究，于是帶動(dòng)了磁共振技術(shù)從單純?nèi)梭w器官解剖結(jié)構(gòu)的顯示過(guò)渡到功能影像的表達(dá)，從計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航定位系統(tǒng)到基于影像的導(dǎo)航神經(jīng)外科的出現(xiàn)[1]，人們對(duì)膠質(zhì)瘤的認(rèn)識(shí)也逐漸深入，無(wú)論是術(shù)前影像診斷、外科手術(shù)入路和質(zhì)量、放化療技術(shù)的精準(zhǔn)性和基礎(chǔ)研究等方面都有了極大的改觀。
　　盡管如此，相對(duì)于全身其他系統(tǒng)腫瘤來(lái)說(shuō)，膠質(zhì)瘤病人的死亡率和復(fù)發(fā)率仍然是居高不下[2-3]，而且高死亡率、高復(fù)發(fā)率都和膠質(zhì)瘤級(jí)別密不可分。膠質(zhì)瘤研究領(lǐng)域，為近年來(lái)

3、諸多學(xué)者們所關(guān)注，隨著彌散加權(quán)成像(DWI)，彌散張量成像(DTI)，磁敏感加權(quán)成像(SWI)、磁共振波譜(MRS)等新技術(shù)的開展，數(shù)字圖像處理和影像學(xué)向著微觀世界和功能顯像傾斜，特征影像和微觀病理相關(guān)性研究，大腦白質(zhì)纖維失蹤技術(shù)(FT)，血氧水平依賴的腦功能區(qū)顯示技術(shù)(BOLD)、基于影像的神經(jīng)外科導(dǎo)航技術(shù)(IGNS)等等已經(jīng)初步應(yīng)用于臨床，但是對(duì)于利用神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)和彌散張量成像進(jìn)行膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級(jí)診斷，卻少有報(bào)道。高低級(jí)別膠質(zhì)瘤在手

4、術(shù)切除范圍和綜合治理策略方面都大不相同，可以說(shuō)預(yù)后與手術(shù)效果直接相關(guān)，目前術(shù)前診斷依舊是依靠臨床醫(yī)生和神經(jīng)影像專家的共同判斷，最終確診還得等到術(shù)后病理組織切片，對(duì)其術(shù)前無(wú)創(chuàng)診斷和定量分析方面尚未見(jiàn)報(bào)道，本文對(duì)此開展了相關(guān)的研究。
　　目的:回顧性地分析彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）的兩個(gè)常用參數(shù)，部分各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)、表觀彌散系數(shù)(Apparen

5、tDiffusion Coefficient,ADC)，以及DTI形態(tài)參數(shù)，線性各向異性系數(shù)(LinearAnisotropy Coefficients，CL)、平面各向異性系數(shù)(Planar Anisotropy Coefficients，CP)、各向同性系數(shù)(Spherical Anisotropy Coefficients，CS)等參數(shù)值能否用來(lái)表現(xiàn)高低級(jí)別膠質(zhì)瘤本身的不同區(qū)域的結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài);定量分析每個(gè)獨(dú)立的DTI參數(shù)是否能夠

6、和高低級(jí)別分組之間具有相關(guān)性;研究DTI參數(shù)是否能夠用來(lái)建立高低級(jí)別膠質(zhì)瘤的鑒別診斷模型。
　　資料與方法:對(duì)15例高級(jí)別和10例低級(jí)別膠質(zhì)瘤病人的常規(guī)MRI圖像T1WI、T2WI(b=0)和DTI張量圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，在相應(yīng)部位放置感興趣區(qū)，分別測(cè)量腫瘤實(shí)質(zhì)部分和瘤周水腫浸潤(rùn)區(qū)的DTI參數(shù)值FA、ADC、CP、CS、CL。方法一:使用兩個(gè)相關(guān)樣本的Wilcoxon檢驗(yàn)，分別分析高級(jí)別和低級(jí)別膠質(zhì)瘤，在腫瘤的不同區(qū)域（腫瘤實(shí)體和瘤

7、周浸潤(rùn)區(qū)）的5個(gè)DTI參數(shù)值的差異，統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性檢驗(yàn)水平為P＜0.05;方法二:使用Mann-Whitney U檢驗(yàn)法，比較5個(gè)DTI參數(shù)作為獨(dú)立因素在高低級(jí)別分組中的差異有無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);方法三:先用單因素Logistic回歸分析，進(jìn)行變量篩選;再用多因素的Logistic回歸分析用來(lái)擬合高低級(jí)別膠質(zhì)瘤的最佳分類模型。用受試者工作特征曲線(ReceiverOperating Characteristic Curve，RO

8、C)來(lái)評(píng)估不同DTI參數(shù)在診斷高低級(jí)別膠質(zhì)瘤方面的效能，取Youden指數(shù)最大時(shí)為分級(jí)的臨界值。
　　結(jié)果:
　　1.無(wú)論是高級(jí)別，還是低級(jí)別膠質(zhì)瘤，F(xiàn)A、CL、CP、CS值在腫瘤實(shí)質(zhì)部分和瘤周浸潤(rùn)區(qū)的差異均有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其低級(jí)別組的P值分別為0.004、0.014、0.017、0.003，高級(jí)別組的P值分別為0.001、0.001、0.005、0.002;但是ADC值在兩組腫瘤的不同區(qū)域的差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.

9、457和0.376)。其中，在兩組腫瘤中表現(xiàn)相同的是，腫瘤實(shí)質(zhì)部分與瘤周浸潤(rùn)相比較，F(xiàn)A、CL、CP值增加，而CS值則降低。但是ADC值在不同級(jí)別的腫瘤中卻有著相反的表現(xiàn)，在低級(jí)別膠質(zhì)瘤中，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值比瘤周浸潤(rùn)區(qū)的有所升高;而高級(jí)別的膠質(zhì)瘤中，實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值則要略低于瘤周浸潤(rùn)區(qū)，盡管這種差異在P＜0.05的檢驗(yàn)水平上沒(méi)有顯示出統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　2.FA、CP、CL值由瘤體區(qū)向外呈遞增趨勢(shì)，在低級(jí)別膠質(zhì)瘤中，F(xiàn)A增幅最大，為

10、78.40％，F(xiàn)A的最大值0.45（瘤周浸潤(rùn)區(qū)），最小值0.07（腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)）;在高級(jí)別膠質(zhì)瘤中，CL的增幅最大，為117.91％，CL的最大值0.40（瘤周浸潤(rùn)區(qū)），最小值0.03（腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)）。而對(duì)于CS值而言，在低級(jí)別和高級(jí)別膠質(zhì)瘤中由瘤體向外呈遞減趨勢(shì)，瘤周水腫區(qū)CS值均顯著低于瘤周浸潤(rùn)區(qū)，分別降低了17.76％和21.11％。
　　3.分析膠質(zhì)瘤的不同區(qū)域每個(gè)DTI參數(shù)結(jié)果顯示，雖然高低級(jí)別分組之間有不同程度的升高或者降

11、低，但是這種差異在本次研究中，P＜0.05的檢驗(yàn)水平上沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;
　　4.多因素的Logistic回歸分析表明，結(jié)合的多參數(shù)Logistic回歸模型能夠有效區(qū)分高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤，包含CS、FA和ADC三個(gè)參數(shù)的擬合方程為最佳預(yù)測(cè)模型，敏感度86％，特異度80％，ROC曲線下面積0.82。
　　結(jié)論:
　　1.無(wú)論是高級(jí)別還是低級(jí)別膠質(zhì)瘤，DTI參數(shù)在它們的實(shí)質(zhì)部分和瘤周浸潤(rùn)區(qū)的表現(xiàn)有顯著差異，在很大程度上反映了腦

12、組織和腫瘤組織在結(jié)構(gòu)和功能上的不同，可用于量化分析腫瘤不同部位的解剖結(jié)構(gòu);這一點(diǎn)也是和我們傳統(tǒng)的微觀病理相符合的;至于是否和腦腫瘤的浸潤(rùn)程度相關(guān)，需要進(jìn)一步的研究，不同部位的FA、CL、CP、CS等參數(shù)值可幫助顯示腫瘤的不同區(qū)域，在神經(jīng)導(dǎo)航過(guò)程中對(duì)于指導(dǎo)腦膠質(zhì)瘤的手術(shù)切除范圍有一定的意義。
　　2.單個(gè)的DTI參數(shù)，可能無(wú)法進(jìn)行高級(jí)別和低級(jí)別膠質(zhì)瘤之間的準(zhǔn)確區(qū)分;關(guān)于這一點(diǎn)，有待于更大樣本量的后續(xù)驗(yàn)證，得出更為穩(wěn)定的結(jié)果。