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

1、膠質(zhì)瘤是腦內(nèi)最常見的原發(fā)性腫瘤,主要以神經(jīng)病理學(xué)、遺傳和預(yù)后的顯著異質(zhì)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(jié)構(gòu)的關(guān)系對于腫瘤治療方案的確定及預(yù)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(zhì)的進(jìn)一步明確。由于膠質(zhì)瘤內(nèi)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(xué)分級所選取的腫瘤部位對腫瘤的正確分級均會產(chǎn)生影響。本研究利用MRI技術(shù)分

2、析不同級別或組織類型膠質(zhì)瘤血流灌注特征和最大灌注區(qū)代謝產(chǎn)物的變化,結(jié)合相應(yīng)的病理學(xué)及免疫組化特征,在以往研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)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(chǎn)物改變與細(xì)胞增殖活性的相關(guān)性。
　　 目的:
　　 研究腦膠質(zhì)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(zhì)瘤分級及定性診斷中的應(yīng)用價值。對不同級別或組織類型膠質(zhì)瘤的病理學(xué)及免疫組化特征進(jìn)行分析,探討膠質(zhì)瘤MRI血流變化和

3、代謝產(chǎn)物改變與病理學(xué)變化的相關(guān)性,進(jìn)一步明確腫瘤MR灌注和波譜分析可能的病理學(xué)基礎(chǔ)。
　　 材料與方法:
　　 1.研究對象
　　 膠質(zhì)瘤組:病理證實的膠質(zhì)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(xì)胞瘤,8例少突膠質(zhì)細(xì)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(zhì)瘤8例,間變性星形細(xì)胞瘤6例,膠質(zhì)母細(xì)胞瘤17例。對照組:10例正常自愿者。
　　 2

4、.掃描及指標(biāo)測定
　　 MRI成像儀采用GE公司生產(chǎn)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(qiáng)掃描,隨后,對最大灌注層面進(jìn)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(yīng)的FAIR血流灌注值,采用spearman相關(guān)分析兩種方法測定的血流灌注值的關(guān)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(biāo)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(cè)正常腦實質(zhì)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(biāo)在不同級別或組織類型膠質(zhì)瘤間的差異。測定正常自愿者基底節(jié)區(qū)層面皮層、豆?fàn)詈?、丘腦及白質(zhì)區(qū)的Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr值作為對照,雙側(cè)大腦半球?qū)ΨQ點代謝物比較采用Wilcoxon秩和檢驗。
　　 3.病理切片染色及指標(biāo)測定
　　 對病理標(biāo)本分別進(jìn)行HE染色及Ki-67、CD34免疫組織化學(xué)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(guān)系。測定Ki-67陽性細(xì)胞標(biāo)記率,采用spearman相關(guān)性分析Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr各值與Ki-67LI標(biāo)記率之間的相關(guān)性。
　　 4.各指標(biāo)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(biāo)進(jìn)行分析,確定各指標(biāo)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(jìn)行分析。
　　 結(jié)果:
　　 1.FAIR與DSC灌注兩者相應(yīng)部位的rCBF值呈顯著相關(guān)性,相關(guān)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(zhì)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(zhì)瘤瘤體最大灌注血容量值rCBVmax在高、低級別膠質(zhì)瘤間存在顯著性差異(P＜0.

9、01),而在高級別膠質(zhì)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(zhì)瘤間無顯著性差異。同時低級別星形細(xì)胞瘤和低級別少突膠質(zhì)瘤rCBVmax值無顯著性組間差異,但低級別少突膠質(zhì)細(xì)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(zhì)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(guān),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(zhì)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(zhì)瘤最大灌注區(qū)Lip出現(xiàn)率明顯高于低級別膠質(zhì)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(zhì)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(cè)正常白質(zhì)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(xué)顯示Ki-67標(biāo)記率在不同級別膠質(zhì)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(guān),相關(guān)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(cè)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(qiáng)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(jié)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(yīng)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(biāo)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(biāo)。
　　 結(jié)論:
　　 1.腫瘤最大灌注rCBVmax值不僅與微血管密度有關(guān),而且與微血管腔直徑也明顯相關(guān),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(zhì)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(xué)基礎(chǔ)。
　　 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(yīng)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(zhì)瘤級別的判定,就低級別星形細(xì)胞瘤而言,低級別少突膠質(zhì)細(xì)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(zhǔn)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(qiáng)區(qū)域作為興

15、趣區(qū)更具有較好的可重復(fù)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(xì)胞增殖活性指標(biāo)Ki-67均呈正相關(guān),兩項比值的增高提示腫瘤細(xì)胞增殖旺盛、惡性程度增高的病理學(xué)變化。
　　 3.膠

16、質(zhì)瘤瘤周區(qū)的rCBV值與波譜Cho/Cr及Cho/NAA值在高、低級別膠質(zhì)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(zhì)瘤意義不大。但同一級別膠質(zhì)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(dāng)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(zhì)瘤時其靈敏度和