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

1、第一部分3D ASL灌注成像技術(shù)在腦腫瘤診斷及分級中的應(yīng)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(shù)對不同腦腫瘤進行影像學(xué)特征描述及定量分析，以探討3D ASL灌注成像技術(shù)在腦腫瘤診斷及分級中的應(yīng)用價值。
　　材料與方法：使用GE Discovery7503.0T超導(dǎo)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(zhì)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(jīng)手術(shù)病理學(xué)證實，部分轉(zhuǎn)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(zhì)瘤16例、低級別(Ⅰ-Ⅱ級)膠質(zhì)瘤12例、腦膜瘤12例、轉(zhuǎn)移瘤6例、脈絡(luò)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(xué)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(zhì)部分最大腫瘤血流量（the maximal tumor blood flow，TBFmax）以及對側(cè)大腦半球、灰質(zhì)和白質(zhì)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(xué)分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義；對3D ASL及DSC兩種技術(shù)在膠質(zhì)瘤術(shù)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(guān)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(zhì)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(shù)聯(lián)合應(yīng)用對腦腫瘤定性診斷和分級符合率。
　　結(jié)果:
　　1、低級別膠質(zhì)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(xué)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(zhì)瘤、腦膜瘤組、腦轉(zhuǎn)移瘤組、平均TBFmax/對側(cè)半球、TBFmax/對側(cè)灰質(zhì)、TBFmax/對側(cè)白質(zhì)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(zhì)瘤患者，3D ASL和DSC兩種技術(shù)所得各灌注指標在低、高

6、級別膠質(zhì)瘤之間均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）,但兩種技術(shù)之間比較，則差異無顯著性（P>0.05），對兩種技術(shù)腫瘤實性區(qū)域灌注指標TBFmax/對側(cè)半球、TBFmax/對側(cè)灰質(zhì)、TBFmax/對側(cè)白質(zhì)各比值行線性回歸分析，呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為：r=0.953，r=0.892，r=0.781.3。3D ASL灌注成像技術(shù)在腫瘤實性區(qū)域灌注指標TBFmax/對側(cè)半球、TBFmax/對側(cè)灰質(zhì)、TBFmax/對側(cè)白質(zhì)各比值在區(qū)分膠質(zhì)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(cè)半球比值面積最大（0.969），以TBFmax/對側(cè)半球比值>2.11為診斷閾值時，低、高級別膠質(zhì)瘤診斷的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為100％、91.7%、94.1%、100%。
　　4、DSC灌注成像技術(shù)在腫瘤實性區(qū)域灌注指標TBFmax/對側(cè)半球、TBFmax/對側(cè)灰質(zhì)、TBFmax/對側(cè)白質(zhì)各比值在區(qū)分膠質(zhì)

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(cè)半球比值面積最大（0.958），以TBFmax/對側(cè)半球比值>1.91為診斷閾值時，低、高級別膠質(zhì)瘤診斷的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)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(zhì)瘤的分級與病理組織學(xué)結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）,兩

9、種掃描方法聯(lián)合應(yīng)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(jié)論：
　　3D ASL與DSC法測量膠質(zhì)瘤實性區(qū)域rCBF值均有很好的相關(guān)性，3D ASL灌注成像技術(shù)具有可重復(fù)性高、完全無創(chuàng)性等優(yōu)點，其中腫瘤實性區(qū)域TBFmax/對側(cè)半球比值可能是區(qū)分低、高級別膠質(zhì)瘤中最優(yōu)參數(shù)。3D ASL能定量反應(yīng)腫瘤微循環(huán)的灌注情況,與MRI常規(guī)序列聯(lián)合應(yīng)用，可作為其重要補充，對腦腫瘤的定性診斷以及膠質(zhì)瘤的術(shù)前

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

11、0T超導(dǎo)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(quán)成像檢查，所有原發(fā)腦腫瘤病例經(jīng)手術(shù)病理學(xué)證實，部分轉(zhuǎn)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(zhì)瘤16例、低級別(Ⅰ-Ⅱ級)膠質(zhì)瘤12例、腦膜瘤12例、轉(zhuǎn)移瘤6例、脈絡(luò)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(xué)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(zhì)區(qū)及正常腦白質(zhì)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(xué)分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)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(zhì)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(jié)果:
　　1、ADCStandard、D、f、D*參數(shù)值在腫瘤區(qū)與對側(cè)腦白質(zhì)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(xué)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(xué)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(guān)關(guān)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(xué)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(xué)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(xué)結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）,兩種掃描方法聯(lián)合應(yīng)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(zhì)瘤組，ADCStandard值略低于對側(cè)正常

17、腦白質(zhì)區(qū)，高級別膠質(zhì)瘤組ADCStandard值略高于對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)，但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），而D值、f值、D*值與對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)均有差異（P<0.05）。
　　6、低、高級別膠質(zhì)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(xué)意義（P>0.05）。
　　7、ADCStandard值、D值、f值及D*值在區(qū)分膠質(zhì)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(zhì)瘤診斷的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)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(zhì)瘤的分級與病理組織學(xué)結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）,兩種掃描方法聯(lián)合應(yīng)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(jié)