磁共振多参数评分系统诊断脑胶质瘤术后复发与放射性脑损伤的初步研究

《磁共振多参数评分系统诊断脑胶质瘤术后复发与放射性脑损伤的初步研究》[摘要]目的探讨磁共振多参数评分系统（multiparametricscoringsystem）对脑胶质瘤术后复发（复发）与放射性脑损伤（损伤）的诊断价值。方法对１８例脑胶质瘤术后放疗后患者进行磁共振弥散加权成像（DWI，Diffusionweightedimaging）、氢质子磁共振波谱（1HMRS，1HMagneticresonancespectroscopy）检查。计算每个感兴趣区的表观弥散系数（ADC，apparentdiffusionconfficient）比值和代谢物峰值比值（Cho/Cr、Cho/NAA）。根据受试者工作特征曲线确定各个比值参数的最佳阈值(optimumthreshold)，并根据阈值对每个病灶进行评分（复发评分为1，损伤评分为0）。联合多个参数（ADC比值、Cho/Cr值、Cho/NAA值）评分结果建立多参数评分系统，对每个病灶综合评分，每个病灶总得分在0~3之间。通过Kappa检验分析各个参数诊断结果与最后诊断结果的吻合程度。结果单个参数最佳阈值分别为：ADC比值为1.41、Cho/Cr值为1.31和Cho/NAA值为1.41；诊断正确率、灵敏性、特异性分别为：ADC比值83.3%、83.3%、83.3%,Cho/Cr值83.3%、91.7%、66.7%，Cho/NAA值83.3%、83.3%、83.3%。多参数评分系统的正确率、灵敏性、特异性分别为94.4%、91.7%、100%；多参数评分系统的诊断结果与金标准吻合程度为极强（κ=0.87），ADC比值（κ=0.64）、Cho/NAA值（κ=0.609）、Cho/Cr值（κ=0.64）的诊断结果与金标准吻合程度均为高度。结论与单个磁共振参数诊断结果相比，磁共振多参数评分系统可明显提高鉴别复发与坏死的准确性。[关键词]弥散成像磁共振波谱胶质瘤复发放射性损伤《MRmulti-parametricscoringsystemindistinctionbetweengliomarecurrenceandradiation-inducedbraininjury：apreliminarystudy》PURPOSEToexplorethevalueofMRmulti-parametricscoringsystemindistinctionbetweenbraingliomarecurrenceandradiation-inducedbraininjury.METHODSDWI（diffusionweightedimaging）and1HMRS（1HMagneticresonancespectroscopy）wereobtainedineighteenpostoperativepatientswithbraingliomaafterradiotherapy.WecalculatedADC（apparentdiffusionconfficient）ratioandmetabolitepeaksratio（Cho/Cr、Cho/NAA）foreveryregionofinterest.OptimumthresholdweredeterminedbyusingROCanalysis,andeachlesionwerescoredaseither1（tumorprogression）or0（radiation-inducedinjury）accordingtoitsthreshold.Combinedtheresultsofeachparameter（ADCratio、Cho/Crratio、Cho/NAAratio），weestablishedamultiparametricscoringsystem，theseindividualscoresweresummedforeachsubject，yieldingacombinedscorebetween0~3foreachlesion。WeanalyzedthematchdegreeofthediagnosticresultsforeachparameterwiththefinaldiagnosisbyKappatest.RESULTSOptimumthresholdforADCratio(1.41)、Cho/Crratio(1.31)andCho/NAAratio(1.41)separately；Diagnosticaccuracy、sensitivityandspecificityrespectively：ADCratio83.3%、83.3%、83.3%,Cho/Crratio83.3%、91.7%、66.7%，Cho/NAAratio83.3%、83.3%、83.3%.Accuracy、sensitivityandspecificityoftmultiparametricscoringsystemare94.4%、91.7%、100%;Thematchdegreeofthetmultiparametricscoringsystemwiththefinaldiagnosisisstrong（κ=0.87）,whileADCratio（κ=0.64）、Cho/NAAratio（κ=0.609）、Cho/Crratio(κ=0.64)showsahighdegree.CONCLUSIONUsingamultiparametricscoringsystemcansignificantlyimprovetheaccuracyindistinguishinggliomarecurrencefromradiation-inducedbraininjurybeyondthatofeachmagneticresonanceparameteralone.[Keywords]Diffusionweightedimaging;Magneticresonancespectroscopy;gliomarecurrence;radiationinjuries前言胶质瘤在脑肿瘤中发病率最高，目前以手术治疗为主，常辅以放化疗。放射性脑损伤的发生率为5%~37%[1]。因为复发与损伤的部位都有血脑屏障的破坏，在增强扫描时都可以有强化表现，而且强化的表现非常相似，有研究报道损伤有“肥皂泡”或“瑞士奶酪”样的特征性强化表现，但也不是完全可靠的[2][3][4]而且大多数脑部肿瘤都经过放疗或化学治疗，多数图像都不典型，所以常规的磁共振增强检查很难将两者鉴别开来[5][6][7]，穿刺活检对患者的创伤很大，在临床实践中很难开展。鉴别复发与损伤的无创性检查方式很多，但目前还没有单个的检查结果是完全可靠的[2]。MRS代谢物峰值比值及ADC比值可以鉴别复发和坏死已经被证实[2][7][8][9]。本研究通过对18例脑胶质瘤术后患者行1H磁共振波谱与磁共振弥散加权成像检查所得出的多个数据进行分析，并尝试建立多参数评分系统，以提高诊断脑胶质瘤术后复发与损伤的准确性。1材料和方法1.1临床资料搜集2006年5月至2009年10月我院收治的患者18例（男9例、女9例，年龄13岁~73岁,平均年龄44.8岁），复发12例中有5例经病理确诊（3例外院确诊，2例本院确诊），损伤6例均经长期临床和MR随访确诊，Hein[10,25]等认为如果仅仅靠影像图像来做最后诊断，其随访时间不得小于4个月，本研究病例随访时间均＞4个月。18例患者术后均行常规放射治疗（直线加速器，射线能量6MV，总剂量40Gy~70Gy），接受化疗病人不作为排除指标[3]，详细临床资料见表1。临床和MR随访确诊标准[2]：（1）符合以下表现之一的诊断为损伤：①MR检查强化灶消失或进行性缩小②在没有进行任何治疗的情况下，连续的MR检查强化灶没有变化（≥6个月）；（2）符合以下表现的诊断为复发：连续两次或两次以上MR检查强化灶有进行性增大（≥2个月）。本研究以病理诊断或临床和MR随访结果为金标准。患者在进行检查前均被告知检查详情，获取同意后进行检查。表1临床资料患者/年龄/性别最后诊断原发灶病理诊断与分级病灶部位照射剂量随访时间﹡﹡化疗（WHO2007）（Gy）（月）1/24岁/男损伤间变型星形细胞瘤(Ⅲ)右侧颞叶608无2/25岁/女损伤少突胶质细胞瘤(Ⅱ)右侧额叶5412有3/13岁/女损伤毛细胞星形细胞瘤(Ⅰ)右侧枕叶405无4/43岁/男损伤少突胶质细胞瘤(Ⅱ)右侧额叶7012有5/32岁/女损伤少突胶质细胞瘤(Ⅱ)右侧额叶4018无6/21岁/男损伤少突胶质细胞瘤(Ⅱ)右侧颞叶4011无7﹡/39岁/男复发胶质细胞瘤（/）左侧额叶///8/73岁/男复发间变型星形细胞瘤（Ⅲ级）左侧额叶6031无9/62岁/女复发胶质母细胞瘤（Ⅳ级）左侧顶叶407无10/54岁/女复发间变型少突星形细胞瘤(Ⅲ)左侧颞叶6015有11/50岁/女复发胶质母细胞瘤(Ⅳ)胼胝体压部7013有12﹡/35岁/男复发胶质细胞瘤(/)左侧额叶///13/69岁/男复发胶质母细胞瘤(Ⅳ)右颞枕部6033有14/60岁/女复发间变型少突胶质细胞瘤(Ⅲ)右枕部6029无15/43岁/男复发少突胶质细胞瘤(Ⅱ)左侧额叶6042有16﹡/65岁/女复发胶质细胞瘤（/）左侧额叶///17/51岁/男复发胶质母细胞瘤(Ⅳ)右侧额叶6032无18/47岁/女复发间变型少突胶质细胞瘤(Ⅲ)右侧额叶6012有﹡为外院确诊病例，部分临床资料不详。﹡﹡随访时间：从病人手术当月致最后一次MR随访当月间隔时间。1.2磁共振扫描方法使用PhilipsIntera1.5T超导型磁共振扫描仪，6通道头颅正交线圈。冠状位、矢状位及轴位增强T1WI（TR/TE=400/12ms，对比剂为钆喷酸葡胺注射液，经肘静脉或手背静脉注射,剂量为0.2ml/kg),轴位PDWI、T2WI(TR/TE=1800/120),8次激励，矩阵250×250，层厚/间隔均为8mm/5mm，扫描野均为240mm。DWI采用SE/EPI技术，三个垂直平面的弥散梯度，b值为0和1000s/mm2，TR/TE=5000/65ms，层厚/间隔为6.0mm/1.0mm，矩阵160×190，FOV240mm×240mm，单次激励，采集时间17s。ADC图由MR系统配置软件自动生成。机器工作环境温度为20℃，相对湿度45~50%。1HMRS采用二维化学位移（CSI）单体素(signal)点分辨波谱（point-resolvedspectroscopy，PRESS）序列，水抑制,TR/TE2000/144ms,体素(voxel)大小:15mm×15mm×15mm,感兴趣区选择强化区，体素放置尽量避开脑室、脑池、囊变、颅骨、大的血管及出血等部位。感兴趣区周围使用自动设置的高度选择性的预饱和带，执行扫描后自动进行三次匀场，达到最大半宽（full-widthhalf-maximum，FWHM）≤10ppm，水抑制≥96%后开始扫描,成像时间为2min47sec。1.3磁共振数据处理将ADC值分三组（复发组、损伤组与正常组）。ADC值取得方法：选取增强T1WI图像上强化明显区所对应的ADC图上的区域及对侧正常脑白质区进行测量，取样像素数（Pixelcount）为9，总像素面积（Totalpixelarea）为29.06mm2，多次、多区取值，选取标准差（软件自动产生）最小的一组数据的平均值。ADC比值为病灶区ADC值与对侧正常脑白质ADC值之比。1HMRS探测到的代谢物很多，本研究选取代谢物Cho（3.2ppm）、Cr（3.03ppm）、NAA（2.0ppm）的峰值比值进行分析,包括Cho/Cr值和Cho/NAA值，因为鉴别复发与损伤的最好指标是Cho/Cr、Cho/NAA比值[11]。1.4多参数评分系统评分总规则：按照各个参数（ADC比值、Cho/Cr值、Cho/NAA值）的最佳阈值分别对每个病灶进行评分，复发灶评分为1