神經導航系統(tǒng)中的高低級別膠質瘤的鑒別診斷以及基于多DTI參數(shù)診斷模型的建立.pdf

1、腦膠質瘤是中樞神經系統(tǒng)最常見的原發(fā)惡性腫瘤，在顱內腫瘤的發(fā)病率中可算首屈一指。近年來，其臨床診斷、治療策略和基礎研究方面都有了很大的進展，從最初手術禁區(qū)到實現(xiàn)單純外科切除;從保護重要腦功能區(qū)前提下的手術切除，到如今的手術、放療和化療等綜合治療策略。隨著相關領域如計算機科學、數(shù)字圖像標準(DICOM)和醫(yī)學影像學的迅速崛起，尤其是數(shù)字醫(yī)學和醫(yī)學信息學的興起，將計算科學和信息科學成功地運用于醫(yī)學信息的獲取、表達、處理、存儲、傳輸以至于決策支

2、持系統(tǒng)的研究，于是帶動了磁共振技術從單純人體器官解剖結構的顯示過渡到功能影像的表達，從計算機輔助導航定位系統(tǒng)到基于影像的導航神經外科的出現(xiàn)[1]，人們對膠質瘤的認識也逐漸深入，無論是術前影像診斷、外科手術入路和質量、放化療技術的精準性和基礎研究等方面都有了極大的改觀。
　　盡管如此，相對于全身其他系統(tǒng)腫瘤來說，膠質瘤病人的死亡率和復發(fā)率仍然是居高不下[2-3]，而且高死亡率、高復發(fā)率都和膠質瘤級別密不可分。膠質瘤研究領域，為近年來

3、諸多學者們所關注，隨著彌散加權成像(DWI)，彌散張量成像(DTI)，磁敏感加權成像(SWI)、磁共振波譜(MRS)等新技術的開展，數(shù)字圖像處理和影像學向著微觀世界和功能顯像傾斜，特征影像和微觀病理相關性研究，大腦白質纖維失蹤技術(FT)，血氧水平依賴的腦功能區(qū)顯示技術(BOLD)、基于影像的神經外科導航技術(IGNS)等等已經初步應用于臨床，但是對于利用神經導航技術和彌散張量成像進行膠質瘤的術前分級診斷，卻少有報道。高低級別膠質瘤在手

4、術切除范圍和綜合治理策略方面都大不相同，可以說預后與手術效果直接相關，目前術前診斷依舊是依靠臨床醫(yī)生和神經影像專家的共同判斷，最終確診還得等到術后病理組織切片，對其術前無創(chuàng)診斷和定量分析方面尚未見報道，本文對此開展了相關的研究。
　　目的:回顧性地分析彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）的兩個常用參數(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)值能否用來表現(xiàn)高低級別膠質瘤本身的不同區(qū)域的結構和功能狀態(tài);定量分析每個獨立的DTI參數(shù)是否能夠

6、和高低級別分組之間具有相關性;研究DTI參數(shù)是否能夠用來建立高低級別膠質瘤的鑒別診斷模型。
　　資料與方法:對15例高級別和10例低級別膠質瘤病人的常規(guī)MRI圖像T1WI、T2WI(b=0)和DTI張量圖像進行配準融合，在相應部位放置感興趣區(qū)，分別測量腫瘤實質部分和瘤周水腫浸潤區(qū)的DTI參數(shù)值FA、ADC、CP、CS、CL。方法一:使用兩個相關樣本的Wilcoxon檢驗，分別分析高級別和低級別膠質瘤，在腫瘤的不同區(qū)域（腫瘤實體和瘤

7、周浸潤區(qū)）的5個DTI參數(shù)值的差異，統(tǒng)計學顯著性檢驗水平為P＜0.05;方法二:使用Mann-Whitney U檢驗法，比較5個DTI參數(shù)作為獨立因素在高低級別分組中的差異有無統(tǒng)計學意義(P＜0.05);方法三:先用單因素Logistic回歸分析，進行變量篩選;再用多因素的Logistic回歸分析用來擬合高低級別膠質瘤的最佳分類模型。用受試者工作特征曲線(ReceiverOperating Characteristic Curve，RO

8、C)來評估不同DTI參數(shù)在診斷高低級別膠質瘤方面的效能，取Youden指數(shù)最大時為分級的臨界值。
　　結果:
　　1.無論是高級別，還是低級別膠質瘤，F(xiàn)A、CL、CP、CS值在腫瘤實質部分和瘤周浸潤區(qū)的差異均有顯著的統(tǒng)計學意義，其低級別組的P值分別為0.004、0.014、0.017、0.003，高級別組的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)域的差異并無統(tǒng)計學意義(P=0.

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

10、78.40％，F(xiàn)A的最大值0.45（瘤周浸潤區(qū)），最小值0.07（腫瘤實質區(qū)）;在高級別膠質瘤中，CL的增幅最大，為117.91％，CL的最大值0.40（瘤周浸潤區(qū)），最小值0.03（腫瘤實質區(qū)）。而對于CS值而言，在低級別和高級別膠質瘤中由瘤體向外呈遞減趨勢，瘤周水腫區(qū)CS值均顯著低于瘤周浸潤區(qū)，分別降低了17.76％和21.11％。
　　3.分析膠質瘤的不同區(qū)域每個DTI參數(shù)結果顯示，雖然高低級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的檢驗水平上沒有統(tǒng)計學意義;
　　4.多因素的Logistic回歸分析表明，結合的多參數(shù)Logistic回歸模型能夠有效區(qū)分高、低級別膠質瘤，包含CS、FA和ADC三個參數(shù)的擬合方程為最佳預測模型，敏感度86％，特異度80％，ROC曲線下面積0.82。
　　結論:
　　1.無論是高級別還是低級別膠質瘤，DTI參數(shù)在它們的實質部分和瘤周浸潤區(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構和功能上的不同，可用于量化分析腫瘤不同部位的解剖結構;這一點也是和我們傳統(tǒng)的微觀病理相符合的;至于是否和腦腫瘤的浸潤程度相關，需要進一步的研究，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，在神經導航過程中對于指導腦膠質瘤的手術切除范圍有一定的意義。
　　2.單個的DTI參數(shù)，可能無法進行高級別和低級別膠質瘤之間的準確區(qū)分;關于這一點，有待于更大樣本量的后續(xù)驗證，得出更為穩(wěn)定的結果。