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背景和目的大脑胶质瘤(cerebral glioma,CG)是颅内最常见的恶性肿瘤,具有高侵袭性、高致死率及易复发的特点。胶质瘤呈浸润性生长,多局限在周围脑组织,并与周围正常脑组织分界不清。瘤周水肿(Peritumoral edema,PTE)是大脑胶质瘤其中一个最重要的生物学行为特征,明显影响临床预后,同时也是造成胶质瘤高病死率、高致残率的重要原因之一。现代外科手术治疗脑肿瘤的一个主要目标是最大限度地切除肿瘤的同时尽量减少对大脑的关键区域的损伤。磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)最重要的优势是其具有较好的组织分辨能力,并且能够无创性地定量及定性评估肿瘤组织周围的微结构,包括细胞、血管增殖以及毛细血管通透性,甚至能够可视化地显示肿瘤深部的灰质及白质纤维的走行,更有利于术前评估。扩散张量成像(diffusion tensorimaging,DTI)是一种基于假设组织中的水分子呈高斯扩散,水分子的扩散具有各向异性,进而引起磁共振信号改变,以此来探测组织微观结构,较常应用于中枢神经系统的研究,包括神经纤维束解剖结构的显示。高角分辨率扩散成像(high-angular-resolution diffusion imaging,HARDI)是在 DTI 模型的基础上产生的,与基于DTI数据的纤维束追踪技术相比,HARDI的追踪结果具有较高的精确度及准确性,它能够避免DTI在显示交叉及重叠纤维时存在的缺陷。HARDI成像时可采用包括高阶张量模型(High Order Tensor,HOT)、QBI(Q-ball imaging)模型、球谐函数(Spherical Harmonic,SH)以及球面反卷积(Spherical Deconvolution,SD)等多种处理方法。其中SD可以用作计算每个体素内的纤维方向分布(Fiber Orientation Distribution,FOD)。FOD包含有不同纤维的方向,包括包围着它们的不确定的方向,以及各自的体积分数。有确切的研究发现,HARDI模型在评估伴有严重水肿的高级别胶质瘤中具有优势,特别适用于需要重建复杂纤维束的情况。从近些年的文献来看,HARDI纤维束追踪将成为一个研究和开发比较活跃的领域。本研究旨在探讨HARDI模型参数值定量分析在大脑胶质瘤瘤周水肿区的应用;定量分析脑胶质瘤瘤周水肿程度与性别、年龄及胶质瘤分级、IDH分型的相关性。材料与方法:收集147例经手术病理证实为脑胶质瘤患者的影像及病理资料,使用Siemens Prisima 3.0 T磁共振进行扫描,所有患者均行常规MRI平扫、HARDI及动态增强扫描。将147例病理证实为脑胶质瘤患者的所有平扫及增强图像导入RadiAnt DICOM Viewer软件进行水肿区观察及勾画取值,采用Bitzer的方法计算水肿指数(edema index,EI),分析其与性别、年龄及胶质瘤分级、IDH分型的相关性。选取EI>3.0且经病理证实为IDH野生型胶质母细胞瘤的患者(55例)的图像传至 syngo.via Frontier framework 工作站,在 MR TDI and Tractography 2.0.3 模块进行后处理,得到 TDI(Track-density imaging)图、TDT(Track-density tractograpy)图。于MR Basic窗口比照T2WI定位,在TDI图上手工勾画ROI测量近瘤水肿区、远瘤水肿区、相对正常白质区、瘤侧正常白质区及同层面对侧相应的正常白质区的纤维密度(track density),利用(肿瘤侧纤维密度)/(对侧正常白质区)得出矫正后的相对纤维密度。使用SPSS 20.0软件对各参数进行统计学分析。应用直方图分析性别和年龄在各类别胶质瘤中的分布情况。EI值在各组间采用Kruskal-Wallis秩和检验或T检验比较,P<0.05认为有统计学差异,进一步两两比较则采用L-S-D检验,P<0.05认为有统计学差异。采用单因素方差分析分析相对纤维密度在胶质瘤瘤周水肿区差异情况,在组间进一步两两比较采用L-S-D检验。绘制有效参数的ROC曲线,并计算曲线下面积,预测相应阈值、灵敏度、特异度及约登指数。结果:本研究中胶质瘤患者年龄从18岁-70岁,平均年龄46.80±12.44岁,.男:女=11:10,性别在整体分布中没有明显差异。年龄在高/低级别组间、WHOⅡ/Ⅳ级组间、WHOⅢ/Ⅳ级组间及IDH突变型/IDH野生型组间差异有统计学意义(P=0.004,P=0.000,P=0.000,P=0.000)。EI值在年龄、性别分组间差异没有统计学意义(P=0.290,P=0.453);在高/低级别组间、WHOⅡ/Ⅳ级组间、WHOⅢ/Ⅳ级及IDH野生型/突变型组间差异有统计学意义(P=0.000,P=0.000,P=0.041,P=0.005)。EI值在高、低级别组间曲线下面积(AUC)最大,为0.767,其阈值为1.630,敏感度及特异度分别为 77.0%、62.7%。相对纤维密度在胶质瘤瘤周近瘤水肿区域、远瘤水肿区域、相对正常白质区域、正常白质区域的差异具有统计学差异(F=229.061,P=0.000),在进一步两两比较中各组间差异均具有统计学意义(P均<0.001)。相对纤维密度值在在近瘤水肿区域、相对正常白质区组间曲线下面积(AUC)最大,为0.992,其阈值为0.578,敏感度及特异度分别为96.4%、92.7%。结论1、EI值在胶质瘤的分级、IDH分型中存在差异。2、HARDI参数纤维密度在胶质母细胞瘤瘤周各区域具有渐变性改变的特征,反映了胶质瘤瘤周水肿区肿瘤细胞的浸润特征。