动态磁敏感对比增强磁共振成像及动脉自旋标记技术在脑肿瘤术前评估中的应用研究

摘要

[目的] 1、利用3.0TMRI进行动态磁敏感对比增强（DSC）磁共振成像研究，探讨各种脑肿瘤的磁共振灌注成像特点，评价DSC技术在脑肿瘤术前评估中的应用价值。 2、对比研究动态磁敏感对比增强（DSC）磁共振成像技术及动脉自旋标记（ASL）技术在脑肿瘤术前评估中的作用，探讨ASL技术在脑肿瘤术前评估中的应用价值。 [材料和方法] 1、研究对象 2008年8月-2009年2月间经南方医院收治且资料完整的41例脑肿瘤患者，所有病例术前均行DSC及FAIR磁共振灌注成像。所有病理均经手术病理证实，其中，高级别胶质瘤8例，低级别胶质瘤16例，转移瘤7例，脑膜瘤10例。 2、仪器设备及扫描序列 采用美国GE公司SignaEXCITEHD3.0T超导磁共振扫描仪，以头颅8通道相控阵线圈为接受线圈。常规扫描序列包括横断面SE-T1WI、FSE-T2WI、FLAIR及增强后横断面、冠状面、矢状面SE-T1WI扫描，灌注加权成像序列：1、DSC，成像序列为GRE-EPI，TR/TE1500/最小，矩阵128×128，反转角90°，FOV240×240mm，层厚5mm，层间隔1.5mm，采集50次，扫描时间1min20s；2、FAIR，成像序列为GRE-EPI，TR/TE/TI800ms/minimum/1400ms，矩阵128×128，FOV=24×24cm，层厚5mm、层距1.5mm，扫描时间2min24s，phase=32。采用ADW4.3工作站，GEFunctool软件用于图像数据测量及后处理。 3、图像处理与分析 （1）图像处理：将DSC及FAIR原始数据均导入GEADW4.3工作站进行移动校正及降噪处理，然后利用工作站自带灌注分析软件对灌注图像进行分析处理，DSC数据分析处理后自动得出相对脑血容量（relativecerebralbloodvolume，rCBV）图及相对脑血流量（relativecerebralbloodflow，rCBF）图；FAIR数据分析处理后自动得出相对脑血流量（relativecerebralbloodflow，rCBF）图。 （2）感兴趣区选择：所得各组灌注图中，结合常规MRI平扫及增强图像，选取肿瘤实性部分灌注最明显层面作为分析层面，并选择感兴趣区（regionofinterest，ROI）于瘤区实性区域、瘤旁1cm及瘤旁2cm灌注最明显区域，感兴趣区大小50～60m㎡，每处测量3次，求其平均值，分别获得瘤区实性区域、瘤旁1cm及瘤旁2cm区域最大灌注值，然后取同层面对侧正常脑白质区灌注值作为对照，求其比值，得出瘤区实性区域、瘤旁1cm及瘤旁2cm区域最大灌注指标即平均最大相对脑血容量（maximumrelativecerebralbloodvolume，rCBVmax）比值或平均最大相对脑血流量（maximumrelativecerebralbloodflow，rCBFmax）比值。在选取ROI时，DSC所得图像处理后系统同时生成感兴趣区信号强度-时间曲线（signalintensity-timecurve，SI-Tcurve）图。 4、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。 运用重复测量数据方差分析（repeatedmeasures）对DSC及ASL技术所得灌注指标rCBVmax比值及rCBFmax比值分别进行统计学分析，并对所得同组肿瘤相同区域平均rCBVmax比值及平均rCBFmax比值行Pearson相关分析。对有统计学意义指标绘制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。对ASL技术所得平均rCBFmax比值与DSC技术所得平均rCBFmax比值行线性回归分析，得出其相关系数，了解其相关性。 [结果] 1、DSC技术 （1）肿瘤实性区域比较：低级别胶质瘤组灌注指标低于其他各组，且差异具有统计学意义（均P<0.05），余各组两两间差异无显著性。高级别胶质瘤组、低级别胶质瘤组、转移瘤组及脑膜瘤组平均rCBVmax比值及平均rCBFmax比值分别为7.997±3.648、3.148±1.701、8.505±2.652、8.570±4.699及7.817±3.330、2.924±1.201、8.873±2.832、8.572±4.617。 （2）肿瘤周围1cm及2cm区域比较：瘤旁1cm区域高级别胶质瘤组灌注指标高于其他各组，且差异有统计学意义（P<0.05），低级别胶质瘤组灌注指标高于转移瘤组，且差异有统计学意义（P<0.05），余两两间差异无显著性。高级别胶质瘤组、低级别胶质瘤组、转移瘤组及脑膜瘤组瘤旁1cm区域平均rCBVmax比值及平均rCBFmax比值分别为2.662±1.340、0.992±0.292、0.586±0.123、0.920±0.516及2.754±1.272、0.961±0.330、0.602±0.143、0.762±0.298。各组肿瘤瘤旁2cm区域灌注指标比较差异无显著性。 （3）同组肿瘤不同区域比较：肿瘤实性区域灌注指标均高于瘤周组织，且差异有统计学意义（P<0.05），且高级别胶质瘤组瘤旁1cm区域灌注指标高于瘤旁2cm区域，二者差异有统计学意义（P<0.05），转移瘤组瘤旁1cm区域灌注指标低于瘤旁2cm区域，二者差异有统计学意义（P<0.05）；余各组脑肿瘤瘤旁1cm与瘤旁2cm区域灌注指标差异无显著性。 （4）ROC曲线及Pearson相关分析：对高、低级别胶质瘤组实性区域平均rCBVmax比值及平均rCBFmax比值行ROC曲线分析，其阈值分别取4.967、5.335，两指标敏感性、特异性及准确性分别为87.5%、87.5%、87.5%及87.5%、100%、95.8%；高级别胶质瘤组与转移瘤组瘤旁1cm区域平均rCBVmax比值及平均rCBFmax比值行ROC曲线分析，其阈值分别取1.235、1.176，两指标敏感性、特异性及准确性均为87.5%、100%、93.3%；对同组脑肿瘤同区域两灌注指标行Pearson相关分析，显示两灌注指标在同组脑肿瘤相同区域显著正相关。 2、ASL技术 （1）肿瘤实性区域比较：低级别胶质瘤组灌注指标低于其他各组，差异有统计学意义（均P<0.05），余各组肿瘤两两间差异无显著性，高级别胶质瘤组、低级别胶质瘤组、转移瘤组及脑膜瘤组平均rCBFmax比值分别为2.268±0.680、1.301±0.249、2.318±0.590、2.272±0.774。 （2）肿瘤周围1cm及2cm区域比较：各组脑肿瘤于瘤旁1cm及瘤旁2cm区域灌注指标差异无显著性。 （3）同组肿瘤不同区域比较：各组肿瘤瘤区实性区域灌注指标高于瘤旁1cm及瘤旁2cm区域，且差异具有统计学意义（P<0.05）；瘤旁1cm与瘤旁2cm区域比较差异均无显著性。 （4）ROC曲线分析：对高、低级别胶质瘤组实性区域平均rCBFmax比值行ROC曲线分析，取阈值为1.432，敏感性、特异性及准确性为100%、87.5%、91.7%。 （5）线性回归分析：ASL技术与DSC技术于肿瘤实性区域所得共同灌注指标平均rCBFmax比值行线性回归分析，显示二者显著正相关，相关系数R等于0.907。 [结论] 1、利用DSC技术能无创性地获取反映脑肿瘤血管增殖程度的血流动力学信息。Pearson相关分析结果显示各组脑肿瘤相同区域平均rCBVmax比值及平均rCBFmax比值显著正相关，提示平均rCBFmax比值与平均rCBVmax比值均能反映肿瘤组织血流灌注状态，均可应用于脑肿瘤术前病理学级别评估及鉴别诊断。 2、DSC技术瘤区实性区域平均rCBVmax比值及平均rCBFmax比值对高、低级别胶质瘤具有很好的鉴别作用。高级别胶质瘤组高于低级别胶质瘤组，差异有统计学意义，ROC曲线分析阈值分别取4.967及5.335，两灌注指标对胶质瘤分级的敏感性、特异性及准确性分别为87.5%、87.5%、87.5%及87.5%、100%、95.8%。 3、DSC技术瘤旁1cm区域平均rCBVmax比值及平均rCBFmax比值对高级别胶质瘤与转移瘤具有很好的鉴别作用，高级别胶质瘤组高于转移瘤组，差异有统计学意义，ROC曲线分析阈值分别取1.235及1.176，其敏感性、特异性及准确性均为87.5%、100%及93.3%。 4、ASL技术可准确反映脑肿瘤及肿瘤周围组织血流灌注信息，与DSC技术所得研究结果基本一致，两种技术rCBFmax比值的线性回归分析显示二者显著正相关（相关系数R=0.907），说明两种技术均可用于脑肿瘤的术前级别判断。 5、ASL技术低级别胶质瘤组瘤区实性区域灌注指标平均rCBFmax比值明显低于高级别胶质瘤组，二者差异有统计学意义，ROC曲线分析阈值选择1.432时，对胶质瘤分级具有很高的敏感性、特异性及准确性（分别为100%、87.5%及91.7%）。 6、ASL技术是一种不必注射对比剂的MR灌注方法，且检查程序及后处理简单，可以多次重复检查，可考虑作为常规检查方法评估脑肿瘤血流动力学情况，指导脑肿瘤术前级别评估。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语中英文对照表

声明

前言

第一部分动态磁敏感对比增强(DSC)磁共振成像在脑肿瘤术前评估中的应用研究

1材料和方法

2结果

3讨论

4结论

参考文献

第二部分动脉自旋标记(ASL)技术在脑肿瘤术前评估中的应用研究

1材料和方法

2结果

3讨论

4结论

参考文献

全文总结

攻读学位期间成果

致 谢

统计学证明