第一篇 多参数MR功能成像对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的预测价值及参数优化研究第一部分三维动脉自旋标记成像对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的预测价值目的:利用三维动脉自旋标记成像（3D-ASL）对胶质瘤进行IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的术前预测评估。方法:对临床可疑为成人型弥漫性幕上胶质瘤的患者术前行常规MRI（轴位T2WI、T2 FLAIR和CE T1WI）及3D-ASL扫描,其中92例患者经病理证实,测量其CBF值。应用秩和检验分析CBF在IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤以及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤之间的差异性。同时对星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间以及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间CBF的差异性进行分析。对有统计学意义的数据绘制受试者工作特征曲线评估CBF的诊断效能。P值＜0.05表示有统计学意义。结果:IDH1野生型、1p/19q无共缺失型及Ki-67高表达胶质瘤的CBF值分别高于IDH1突变型、1p/19q共缺失型和Ki-67低表达胶质瘤,P值＜0.05,AUC分别为0.65、0.73和0.634,准确度分别为69.6%、76.8%和65.2%,敏感度分别为57.8%、78.3%和81.6%,特异度分别为80.9%、86.7%和41.9%,界值分别为68.189、66.893和62.646。CBF在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间以及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间无显著性差异。结论:3D-ASL可以对胶质瘤的IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力进行术前无创性预测和评估,但不能对胶质瘤进行进一步分级诊断。第二部分 多b值扩散加权成像对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的预测价值目的:利用多b值扩散加权成像（DWI）对胶质瘤进行IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的术前预测评估,筛选出最佳预测功能参数。方法:对临床可疑为成人型弥漫性幕上胶质瘤的患者术前行常规MRI及多b值DWI扫描,测量其中92例经病理证实患者的双指数模型和拉伸指数模型衍生参数值,前者包括真性扩散系数（slow ADC）、假性扩散系数（fast ADC）和灌注分数（fraction of fast ADC）,后者包括扩散分布系数（DDC）和水分子扩散异质性指数（Alpha）。应用秩和检验分析各功能参数在IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤之间的差异性。同时分析在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间以及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间各功能参数的差异性。对有统计学意义的数据绘制受试者工作特征曲线,并进行多因素logistic回归分析,筛选出预测性能最佳的功能参数。结果:多b值DWI在IDH1突变型和IDH1野生型、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤之间具有显著性差异,P值＜0.05,AUC分别为0.702、0.766和0.847,准确度分别为66.3%、68.5%和77.2%,敏感度分别为84.4%、78.3%和83.7%,特异度分别为48.9%、65.2%和69.8%。多b值DWI在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间以及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间无显著性差异。IDH1突变型胶质瘤的slow ADC、DDC和Alpha值显著高于IDH1野生型胶质瘤,而fraction of fast ADC值显著低于IDH1野生型胶质瘤,P值＜0.05;AUC分别为0.702、0.68、0.703和0.667,其中slow ADC为最佳预测功能参数;而fast ADC值在IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤之间无显著性差异。1p/19q 共缺失型胶质瘤的 slow ADC、fraction of fast ADC、DDC 和 Alpha 值显著高于 1p/19q无共缺失型胶质瘤,而fast ADC值显著低于1p/19q无共缺失型胶质瘤,P值＜0.05;AUC分别为 0.717、0.702、0.690、0.721 和 0.654,其中 slow ADC、fraction of fast ADC 和 DDC 为最佳预测功能参数。Ki-67低表达胶质瘤的slow ADC、DDC和Alpha值显著高于Ki-67高表达胶质瘤,而fast ADC和fraction of fast ADC值显著低于Ki-67高表达胶质瘤,P值＜0.05;AUC分别为0.818、0.775、0.746、0.621 和 0.742,其中 slow ADC、fraction offast ADC 和 DDC 为最佳预测功能参数。结论:多b值DWI可以对胶质瘤的IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态和增殖能力进行术前无创性预测和评估,其中双指数模型优于拉伸指数模型,功能参数slow ADC在各个方面均具有最佳的诊断效能,但不能对胶质瘤进行内部分级诊断。第三部分扩散峰度成像对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的预测价值目的:利用扩散峰度成像（DKI）对胶质瘤进行IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的术前预测评估,筛选出最佳预测功能参数。方法:对临床可疑为成人型弥漫性幕上胶质瘤的患者术前行常规MRI及DKI扫描,测量其中92例经病理确诊患者的DKI衍生参数值,包括FA、MD、Da、Dr、FAK、MK、Ka和Kr。应用秩和检验分析各参数值在IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤之间的差异性。分析各功能参数在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间以及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间的差异性。对有统计学意义的数据绘制受试者工作特征曲线,同时进行多因素logistic回归分析,筛选出预测性能最佳的功能参数。结果:DKI在IDH1突变型和IDH1野生型、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤之间具有显著性差异,P值＜0.05,AUC分别为0.658、0.679和0.799,准确度分别为64.1%、63%和72.8%,敏感度分别为73.3%、78.3%和71.4%,特异度分别为55.3%、58%和74.4%。DKI在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间具有显著性差异,P值＜0.05,AUC为0.718,准确度为71.1%,敏感度为73.9%,特异度为59.1%。DKI在少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间无显著性差异。IDH1突变型胶质瘤的MD和Dr值显著高于IDH1野生型胶质瘤,而MK、Ka和Kr值显著低于IDH1野生型胶质瘤,P值＜0.05,AUC分别为0.63、0.64、0.656、0.658和0.637,其中MK和Ka为最佳预测功能参数;而FA、Da和FAK值在IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤之间无显著性差异。1p/19q共缺失型胶质瘤的MD和Dr值显著高于1p/19q无共缺失型胶质瘤,而FAK、MK、Ka和Kr值显著低于1p/19q无共缺失型胶质瘤,P值＜0.05,AUC分别为0.648、0.665、0.678、0.684、0.668和0.679,其中MK和Kr为最佳预测功能参数;而FA和Da值在1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤之间无显著性差异。Ki-67低表达胶质瘤的MD、Da、Dr值显著高于Ki-67高表达胶质瘤,而FA、FAK、MK、Ka和Kr值显著低于Ki-67高表达胶质瘤,P值＜0.05;AUC分别为0.752、0.724、0.758、0.707、0.657、0.813、0.806和0.799,其中MK和Ka为最佳预测功能参数。星形细胞瘤,IDH突变型WHO 3-4级的Ka值显著高于WHO 2级,P＜0.05,AUC为0.718,Ka为最佳预测功能参数。结论:DKI可以对胶质瘤的IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及星形细胞瘤,IDH突变型的分级进行术前无创性预测和评估。功能参数Ka在IDH1突变状态及星形细胞瘤,IDH突变型的分级预测方面具有最佳的诊断效能,功能参数MK在1p/19q共缺失状态及增殖能力评估方面具有最佳的预测效能。第四部分 酰胺质子转移成像对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的预测价值目的:利用酰胺质子转移（APT）成像对胶质瘤进行IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的术前评估。方法:对临床可疑为成人型弥漫性幕上胶质瘤的患者术前行APT扫描,测量其中92例经病理证实患者的APT值。应用秩和检验分析APT值在IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤之间的差异性;并分析其在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间以及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间的差异性。对有统计学意义的数据绘制受试者工作特征曲线。结果:IDH1野生型和Ki-67高表达胶质瘤的APT值分别高于IDH1突变型和Ki-67低表达胶质瘤,P值＜0.05,AUC分别为0.658和0.69,准确度分别为65.2%和66.3%,敏感度分别为57.8%和59.2%,特异度分别为72.3%和69.8%,界值分别为2.465和2.895。APT值在1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤之间无显著性差异;在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间以及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间无显著性差异。结论:APT可以对胶质瘤的IDH1突变状态及增殖能力进行术前无创性预测和评估,但不能对胶质瘤的1p/19q共缺失状态及内部分级进行预测。第五部分磁敏感加权成像对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的预测价值目的:利用磁敏感加权成像（SWI）对胶质瘤进行IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及分级的术前预测评估。方法:临床可疑为成人型弥漫性幕上胶质瘤的患者术前行SWI扫描,对92例经病理证实患者的图像行半定量分析ITSS。应用秩和检验分析在IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤之间ITSS的差异性;分析ITSS在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间以及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 2级和WHO 3级之间的差异性;对有统计学意义的数据绘制受试者工作特征曲线。结果:IDH1野生型、1p/19q无共缺失型和Ki-67高表达胶质瘤的ITSS分级分别高于IDH1突变型、1p/19q共缺失型和Ki-67低表达胶质瘤,P值＜0.05,AUC分别为0.662、0.636和0.794,准确度分别为65.2%、55.4%和75%,敏感度分别为44.4%、69.6%和67.3%,特异度分别为85.1%、50.7%和79.2%,界值分别为1.5、2.5和2.5。少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型WHO 3级的ITSS分级高于WHO 2级,P值＜0.05,AUC为0.827,准确度为90.5%,敏感度为75%,特异度为100%,界值为1.5。SWI在星形细胞瘤,IDH突变型WHO 2级和WHO 3-4级之间无显著性差异。结论:SWI可以对胶质瘤的IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态、增殖能力及少突胶质细胞瘤,IDH突变伴1p/19q联合缺失型的分级进行术前无创性预测和评估。第六部分:多参数功能MRI对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力预测评估的参数优化目的:在多参数功能MR成像（ASL、多b值DWI、DKI、APT和SWI）中,优化预测胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力的功能参数,为临床提供简便易行的MR功能成像评估方案。方法:对临床可疑为成人型弥漫性幕上胶质瘤的患者术前行ASL、多b值DWI、DKI、APT和SWI扫描,测量其中92例经病理证实患者的各功能MRI衍生参数值。应用秩和检验分析各功能参数在IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤之间的差异性。对有统计学意义的数据绘制受试者工作特征曲线,计算出诊断的曲线下面积（AUC）、准确度、敏感度及特异度。运用多因素logistic回归分析和LASSO回归模型,筛选出预测性能最佳的功能参数。结果:ASL、多b值DWI、DKI、APT和SWI联合应用对胶质瘤IDH1突变状态诊断的AUC为0.722,准确度为71.7%,敏感度为60%,特异度为83%,优于单独功能MRI的诊断效能;其次依次为多 b 值 DWI、SWI、DKI、APT 和 ASL,AUC 分别为 0.702、0.662、0.658、0.658 和 0.65。其中多b值DWI功能参数slow ADC和ASL衍生参数CBF为最佳预测参数。多参数功能MRI联合应用对胶质瘤1p/19q共缺失状态诊断的AUC为0.79,准确度为69.6%,敏感度为87%,特异度为63.8%,优于单独功能MRI的诊断效能;其次依次为多b值DWI、ASL、DKI和SWI,AUC分别为0.766、0.73、0.679和0.636;APT不能预测胶质瘤的1p/19q共缺失状态。其中多b值DWI功能参数slow ADC、fraction of fast ADC和ASL衍生参数CBF为最佳预测参数。多参数功能MRI联合应用对胶质瘤Ki-67表达水平诊断的AUC为0.901,准确度为85.9%,敏感度为81.6%,特异度为90.7%,优于单独功能MRI的诊断效能;其次依次为多b值DWI、DKI、SWI、APT 和 ASL,AUC 分别为 0.847、0.799、0.794、0.69 和 0.634。其中多 b 值 DWI功能参数slow ADC、fraction of fast ADC和SWI为最佳预测参数。结论:多 b 值 DWI（slow ADC 和 fraction offast ADC）和 ASL（CBF）为预测胶质瘤 IDH1突变状态及1p/19q共缺失状态的优选功能序列（参数）;而多b值DWI（slow ADC和fraction of fast ADC）和SWI（ITSS）为评估胶质瘤增殖能力的优选功能序列（参数）。通过序列的优选,可以简化检查程序、缩短检查时间,提升诊断效能。第二篇对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力预测评估的影像组学分析第一部分 常规MRI多参数影像组学对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力的预测评估目的:评估常规MRI多参数影像组学对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力的预测价值。方法:对临床可疑为成人型弥漫性幕上胶质瘤的患者术前行常规MRI扫描,包括轴位T2WI、T2 FLAIR和CET1WI,其中92例经病理证实。图像后处理过程中应用了图像配准。通过提取确诊病例多参数MRI中的特征,并应用LASSO模型进一步选择特征,用于构建影像组学模型。统计学方法包括方差分析、Pearson相关系数、多因素logistic回归、Hosmer-Lemeshow测试和受试者工作特征曲线。评估以常规MRI为基础构建的影像组学模型鉴别IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤以及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤的诊断效能。结果:以常规MRI为基础构建的影像组学模型在鉴别IDH1突变型和IDH1野生型、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤的AUC分别为0.779、0.888和0.955,准确度分别为72.5%、85%和91.2%,敏感度分别为77.5%、80%和95.2%,特异度分别为 67.5%、86.7%和 86.8%。结论:本研究表明以常规MRI为基础构建的影像组学模型可以对胶质瘤的IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力进行术前无创性预测和评估,具有较高的诊断效能,未来尚需进一步大样本多中心研究。第二部分不同影像组学模型对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力的预测价值和优化研究目的:评估优化功能MRI影像组学及其与常规MRI不同组合构建的影像组学对胶质瘤IDH1突变状态、1p/19q共缺失状态及增殖能力的预测价值,筛选出最佳影像学评估方式。方法:对临床可疑为成人型弥漫性幕上胶质瘤的患者术前行常规MRI扫描（轴位T2WI、T2 FLAIR和CE T1WI）和功能MRI扫描（多b值DWI、3D-ASL和SWI）,其中92例经病理证实。通过提取确诊病例多参数MRI中的特征,并应用LASSO模型进一步选择特征,用于构建影像组学模型。统计学方法包括方差分析、Pearson相关系数、多因素logistic回归、Hosmer-Lemeshow测试和受试者工作特征曲线。分别评估以优化功能MRI参数（slow ADC+fraction of fast ADC+ASL+SWI）为基础构建的影像组学模型、3D-ASL功能参数CBF与常规MRI（ASL+常规MRI）为基础构建的影像组学模型、多b值DWI优化参数与常规MRI（slow ADC+fraction offast ADC+常规MR1）为基础构建的影像组学模型、SWI与常规MRI（SWI+常规MRI）为基础构建的影像组学模型、优化功能MRI与常规MRI（slow ADC+fraction of fast ADC+ASL+SWI+常规MRI）为基础构建的影像组学模型鉴别IDH1突变型和IDH1野生型胶质瘤、1p/19q共缺失型和1p/19q无共缺失型胶质瘤及Ki-67低表达和Ki-67高表达胶质瘤的诊断效能,并进行比较。结果:slow ADC+fraction of fast ADC+ASL+SWI+常规MRI模型对胶质瘤IDH1突变状态诊断的AUC为0.904,准确度为72.5%,敏感度为83.8%,特异度为95%,优于常规MRI模型和其他影像组学模型的诊断效能。其次依次为slow ADC+fraction of fast ADC+ASL+SWI、slow ADC+fraction of fast ADC+常规 MRI、ASL+常规 MRI、SWI+常规 MRI 和常规 MRI,AUCs 分别为 0.899、0.891、0.826、0.819 和 0.779。slow ADC+fraction of fast ADC+ASL+SWI+常规 MRI 模型和 ASL+常规 MRI 模型对胶质瘤1p/19q共缺失状态诊断的AUC为0.916,准确度为80%,敏感度为90%,特异度为76.7%,优于常规MRI模型和其他影像组学模型的诊断效能。其次依次为slow ADC+fraction of fast ADC+常规MRI、SWI+常规 MRI、常规 MRI 和 slow ADC+fraction of fast ADC+ASL+SWI,AUCs 分别为 0.914、0.904、0.888 和 0.864。slow ADC+fraction of fast ADC+ASL+SWI+常规 MRI 模型和 slow ADC+fraction of fast ADC+常规MRI模型对胶质瘤Ki-67表达水平诊断的AUC为0.961,准确度为90%,敏感度为88.1%,特异度为92.1%,优于常规MRI模型和其他影像组学模型的诊断效能。其次依次为ASL+常规MRI、SWI+常规 MRI、常规 MRI 和 slow ADC+fraction of fast ADC+ASL+SWI 模型,AUCs 分别为 0.955、0.955、0.955 和 0.888。结论:本研究表明优化的功能MRI参数与常规MRI合并进行影像组学分析,可以明显提高常规MRI为基础的影像组学模型对胶质瘤的基因分子诊断和增殖能力的预测性能,尤其在基因分子诊断方面,有助于胶质瘤的术前诊断、治疗方案的制定和预后评估,未来尚需进一步大样本多中心研究。