研究目的1.通过分析脑胶质瘤术后患者动态增强磁敏感加权灌注成像相关灌注指标,探讨3.0T MR灌注成像在鉴别脑胶质瘤术后复发与放射性脑损伤方面的应用价值;2、通过分析脑胶质瘤术后患者~1H-MRS代谢物含量的变化,探讨MRS在鉴别脑胶质瘤术后复发与放射性脑损伤方面的应用价值。材料与方法1.研究对象胶质瘤患者共41例,其中,男性30例,女性11例;年龄:14-67岁,平均年龄为40.5岁。需同时符合以下研究条件:1)均经外科手术切除,病理组织学证实为胶质瘤;2)所有患者术后均经历过放疗,放疗剂量10-40Gy,放疗后时间20天-6年;3)放疗后影像学MRI检查均出现强化灶。2病例分组及诊断依据肿瘤复发组24例:1)经手术病理证实肿瘤复发10例;2)影像学MRI随访显示病变强化范围、水肿及占位效应增大14例。放射性脑损伤组17例:1)经手术病理证实为放射性脑损伤2例;2)影像学MRI随访显示强化病灶无变化或逐渐缩小15例。以上影像学随访的时间不小于3-6个月。3.仪器设备与扫描序列MRI检查采用美国GE公司Signa EXCITE HD 3.0T超导磁共振扫描机及AW4.3工作站。MRI常规扫描采用自旋回波(SE)序列和快速自旋回波(FSE)序列分别获得T1WI和T2WI。(1)PWI参数:采用梯度回波-平面回波成像脉冲序列(GE-EPI)行磁敏感动态增强扫描。TR/TE:1000/30ms,层厚5mm,间隔1.5mm,开始注射对比剂(剂量0.2mmol/kg;注射速度3ml/s)同时进行扫描,共采集50次,扫描时间1min20s。扫描范围包括整个病灶。(2)MRS参数:采用二维(Two dimensional)多体素(Multi-voxel)波谱成像采集方式,脉冲序列采用点分辨表面线圈法(PRESS),TR/TE:1000/144ms。4.图像处理:(1)将灌注成像及NRS原始数据传送到GE AW4.3工作站进行后处理。利用工作站自带灌注分析软件对灌注图像进行分析处理,得出相对脑血容量(relative cerebral blood volume,rCBV)图、相对脑血流量(relative cerebral bloodflow,rCBF)图及相对平均通过时间(relative mean transit time,rMTT)图。采用“Functool”软件包自动对波谱扫描获得的化学频谱图进行后处理,获得化学位移图(Chmical Shift Image,CSI)、波谱图(Spectrum,SI)、代谢图(Metabolic Image,MI)及代谢与解剖图之叠加图(AI+MI,简称“代-解”图)。(2)感兴趣区(ROI)选择:在显示病灶范围最大的层面人工勾画3个ROI,即强化较明显区(强化中心),强化区周边约1-2.0cm(强化边缘区),远离病变的正常脑白质区域(正常脑组织区)。测量病灶最大灌注值,然后取同层面对侧正常脑灰质区灌注值作为对照,求其比值,得出各区最大灌注指标即平均最大相对脑血容量(maximum relative cerebral blood volume,rCBVmax)比值、平均最大相对脑血流量(maximum relative cerebral blood flow,rCBFmax)比值及平均最大通过时间(relative mean transit time,rMTTmax)比值。在“代-解”图上观察各区代谢物的浓度分布,并自动计算各代谢物间的相对比值即Cho/Cr、NAA/Cr及NAA/Cho比值。5.统计学分析应用SPSS13.0软件包进行统计学分析。所有数据均以均值±标准差表示,检验水准取α=0.05,P＜0.05时认为差异有统计学意义。常规MRI增强后强化形态、强化宽度及最长存在时间等计数资料比较采用R×C卡方检验。运用重复测量数据的方差分析方法,对两组不同区域各灌注指标和波谱指标分别进行统计学处理;接着进行组内不同区域间比较:运用重复测量方差分析,多重比较(Post hoc Multiple comparisons)采用LSD法;两组之间相同区域之间的比较采用两独立样本t检验。对有统计学意义的指标绘制ROC曲线,找出最佳分类阈值,然后计算出其敏感性、特异性及准确性。结果1.常规MRI增强MRI增强后强化形态、强化宽度及强化存在时间在两组中分布不同,差异均有统计学意义。结节样强化多见于肿瘤复发组,地图样强化和环状强化多存在于放射性脑损伤组(x~2=14.508,P=0.001);强化宽度≧5mm多见于肿瘤复发组,强化宽度＜5mm多见于放射性脑损伤组(x~2=9.259,P=0.002);强化存在时间≧3个月多见于肿瘤复发组,强化存在时间＜3个月者多见于放射损伤组(x~2=29.556,P=0.000)。以强化形态结节样强化诊断肿瘤复发的敏感度(75.0%)、特异度(82.4%)、准确度(78.0%)、阳性预测值(85.7%)及阴性预测值(46.7%);强化宽度≧5mm的敏感度(75%)、特异度(70.6%)、准确度(73.2%)、阳性预测值(78.3%)及阴性预测值(66.7%);存在时间≧3个月的指标诊断价值最高,其敏感度(95.8%)、特异度(88.2%)、准确度(92.7%)、阳性预测值(92.0%)及阴性预测值(93.8%)。2.DSC灌注指标分析(1)强化中心区域:肿瘤复发组强化中心区域的平均rCBVmax及平均rCBFmax比值分别为5.279±1.588及4.876±1.436,放射性脑损伤组强化中心区域的平均rCBVmax及平均rCBFmax比值分别为2.244±0.698及2.051±0.992,两灌注指标在肿瘤复发和放射性脑损伤两组间差异均具有统计学意义(P＜0.05),肿瘤复发组显著高于放射性损伤组(P=0.000)。(2)强化边缘区域:肿瘤复发组强化边缘区域的平均rCBVmax及平均rCBFmax比值分别为4.091±1.087及3.676±1.138,放射性脑损伤组强化边缘区域的平均rCBVmax及平均rCBFmax比值分别为1.611±0.738及1.314±0.568,两灌注指标在肿瘤复发和放射性脑损伤两组间差异均具有统计学意义,(P＜0.05),肿瘤复发组显著高于放射性损伤组(P=0.000)。(3)ROC曲线分析:强化中心区平均rCBVmax取阈值3.149时,其诊断肿瘤复发的灵敏度、特异度及准确度分别为95.8%、94.1%和98.0%;rCBFmax取2.906时,其灵敏度、特异度及准确度分别为91.7%、88.2%和92.0%。强化边缘区平均rCBVmax取阈值2.585时,其诊断肿瘤复发的灵敏度、特异度及准确度分别为91.7%、88.2%和89.1%;rCBFmax取1.996时,其灵敏度、特异度及准确度分别为91.7%、82.4%和83.2%。3.MRS指标分析:(1)Cho/Cr比值:肿瘤复发组和放射性脑损伤组强化中心区及边缘区Cho/Cr比值分别为2.914±0.460、1.964±0.324及1.648±0.345、1.299±0.271,两组间Cho/Cr比值有显著差异(P=0.000),肿瘤复发组高于放射性脑损伤组。ROC曲线分析Cho/Cr比值取阈值2.125时,诊断为肿瘤复发的灵敏度、特异度及准确度分别为100%、94.1%及92.8%,高于此阈值为肿瘤复发可能大。(2)NAA/Cr比值:肿瘤复发组和放射性脑损伤组强化中心区及边缘区NAA/Cr比值分别为0.856±0.141、0.937±0.158及1.064±0.156、1.132±0.895,两组间有显著差异(P=0.000),肿瘤复发组低于放射性脑损伤组。ROC曲线分析NAA/Cr取阈值0.913时,诊断为肿瘤复发的灵敏度、特异度及准确度分别为70.8%、76.5%及73.0%,小于此阈值可能为肿瘤复发。(3)NAA/Cho比值:肿瘤复发组和放射性脑损伤组强化中心区及边缘区NAA/Cho比值分别为0.327±0.056、0.650±0.303及0.781±0.056、1.067±0.131,两组间有显著差异(P=0.000),肿瘤复发组低于放射性脑损伤组。NAA/Cho比值取阈值0.951时,诊断为肿瘤复发的灵敏度、特异度及准确度分别为91.7%、82.4%及79.2%,小于此阈值可能为肿瘤复发。结论1.常规MRI增强扫描对脑胶质瘤术后肿瘤复发和放射性脑损伤的鉴别具有一定意义。肿瘤复发多表现为结节样强化、最大强化宽度≧5mm及强化灶存在时间超过3个月;以强化存在时间≧3个月诊断肿瘤复发的价值最高,其敏感度(95.8%)、特异度(88.2%)、准确度(92.7%)、阳性预测值(92.0%)及阴性预测值(93.8%)。2.磁共振动态对比增强磁敏感加权灌注成像能无创性地反映脑组织血管增殖程度的血流动力学信息。平均rCBFmax比值与平均rCBVmax比值均能用于脑胶质瘤术后肿瘤复发与放射性脑损伤的鉴别。强化中心区及强化边缘区平均rCBVmax比值和平均rCBFmax比值在肿瘤复发组均高于放射性脑损伤组,差异有统计学意义。3.强化中心区平均rCBFmax与rCBVmax比值分别取阈值3.149及2.906,两灌注指标鉴别肿瘤复发与放射性脑损伤的敏感性、特异性及准确性分别为87.5%、87.5%、87.5%及87.5%、100%、95.8%;强化边缘区分别取阈值2.585及1.996时,敏感性、特异性及准确性分别为91.7%、88.2%和89.1%及91.7%、82.4%和83.2%。4.~1H-MRS是一种无创性研究活体器官组织代谢产物改变的影像学检查方法。脑胶质瘤术后放疗后肿瘤复发组与放射性脑损伤组~1H-MRS代谢物比值有显著差异;肿瘤复发组Cho明显增高,Cho/Cr比值高于放射性脑损伤组;而NAA降低,NAA/Cho及NAA/Cr比值均低于放射性脑损伤组。5.~1H-MRS代谢物Cho/Cr、NAA/Cr及NAA/Cho比值在鉴别脑胶质瘤术后复发与放射性脑损伤方面有重要的应用价值。Cho/Cr越高诊断为肿瘤复发的可能性越大,而NAA/Cr及NAA/Cho越低诊断为肿瘤复发的可能性越大。其中,Cho/Cr比值鉴别价值最大,取阈值2.125时,诊断为肿瘤复发的灵敏度、特异度及准确度均较高,分别为100%、94.1%及92.8%。