多b值DWI和1H MRS在儿童脑肿瘤中的临床应用研究

摘要

背景：在脑肿瘤诊断中，神经影像学已经从单纯提供肿瘤解剖信息发展到提供肿瘤的病理生理变化，整合了功能、血液动力学、代谢、细胞、和细胞结构的改建。神经影像学能根据形态学和生物学变化对脑肿瘤进行诊断和分级，监测和评估治疗效果和患者的预后。儿童脑肿瘤的发生率在儿童肿瘤中仅次于白血病而居第二位[1]，且儿童脑肿瘤常常位于后颅窝或大脑深部，邻近重要的组织结构，临床活检常受到限制。术前的诊断对于患儿的治疗方法的选择以及对预后的判断非常重要。随着影像学尤其是磁共振新技术的发展，弥散加权成像（Diffusion weighted imaging ，DWI）和磁共振波谱（Magnetic resonance spectroscopy， MRS）在肿瘤影像诊断中发挥了重要作用。传统弥散加权成像采用低于2000 s/mm2的两个b值，利用单指数衰减得出ADC值。多b值弥散加权成像是在更大的范围内选取多个b值进行成像的MR新技术。多b值弥散加权成像多采用双指数衰减模型得出ADC值以及其它多个参数，能区分细胞内及细胞外水分子的弥散状态，和传统弥散加权成像相比能提供更多的信息。目前关于多b值弥散加权成像的研究才刚刚起步，国外文献也只是零星报道，国内尚未有报道。Maier [10]等研究发现当b值大于2000s/mm2时正常脑组织、脑肿瘤、肿瘤水肿区的信号衰减表现不再符合单指数衰减曲线。Shinmoto[17]等报道了多b值弥散加权成像的双指数衰减模型在人类前列腺癌的研究，结果表明这种方法更优于传统的单指数弥散加权成像。由于此项技术是新近发展的技术，它到底能否给我们的肿瘤影像诊断带来更多的信息，需要大量的研究来验证，因此我们希望通过我们的研究来评价它的临床应用前景。磁共振频谱在脑肿瘤的诊断与鉴别诊断中的作用已经被大家认可，相关的研究国内外已有很多报道。Wang[45]等研究认为MRS可以帮助鉴别儿童小脑的原始神经外胚层肿瘤、低级别星形细胞瘤和室管膜瘤。有些肿瘤具有特殊的波谱，Alena Horska?[31]等认为脉络膜丛乳头状瘤和脉络膜丛乳头状癌都有高的Cho峰，Cr峰和NAA峰缺失，但脉络膜丛乳头状癌的Cho峰更高，和增高的Lac峰。由于小儿神经系统发育有一个渐进的过程，这种变化是否影响MRS结果的判断？以往的研究很少关注这个问题。另外，一般研究往往用单一的MRS对脑肿瘤进行研究，很少有将弥散加权成像与MRS结合起来对小儿脑肿瘤进行研究。本研究对同一组病例同时用这两种技术进行研究，同时关注小儿正常脑组织MRS波峰变化。本研究分为两个部分。
　　 第一部分：多b值DWI在儿童脑肿瘤中的临床应用研究。
　　 目的：探讨多b值DWI在儿童脑肿瘤中的临床应用价值。
　　 方法：对34例儿童脑肿瘤进行平面回波扩散加权成像（echo-plane diffusion weighted imaging,EPI-DWI）扫描，采用0-4000 s/mm2之间的12个b值。按照单指数模型得到低b ADC(ADClow) (b≤200 s/mm2）,高b ADC（ADChigh）（200＜b≤4000s/mm2）,标准ADC（ADCstandard）（0＜b≤4000s/mm2）。按照双指数模型计算得出快ADC（ADCfast）, 慢ADC（ADCslow）和快ADC所占比例。采用传统的单指数衰减模型计算b=800 s/mm2时的ADC值。34例经手术病理证实的儿童脑肿瘤按照WHO标准进行神经病理分级，共分为两组，低级别肿瘤和高级别肿瘤。将所得参数进行统计学处理，比较他们在儿童脑肿瘤中的鉴别意义。
　　 结果：ADClow、ADChigh、ADCstandard、传统的ADC、ADCfast和ADCslow在鉴别儿童高、低级别脑肿瘤的都具有显著性统计学差异(P<0.0 5 )（见表1）。按照单指数模型得出的ADClow、ADChigh、ADCstandard和传统ADC（b=800 s/mm2）在高级别和低级别儿童脑肿瘤中的平均值分别为（0.83±0.35）×10-3mm2/s和（1.53±0.37）×10-3mm2/s、（0.41±0.08）×10-3mm2/s和（1.07±0.61）×10-3mm2/s、（0.41±0.09）×10-3mm2/s和（1.08±0.61）×10-3mm2/s、（0.64±0.17）×10-3mm2/s和（1.31±0.39）×10-3mm2/s。利用双指数模型计算得出的快ADC、慢ADC在高级别和低级别儿童脑肿瘤中的平均值分别为（1.30±0.66）×10-3mm2/s和（2.22±0.80）×10-3mm2/s、（0.15±0.09）×10-3mm2/s和（0.50±0.19）×10-3mm2/s。在低级别儿童脑肿瘤中快ADC所占比例（71±15％）比高级别儿童脑肿瘤中快ADC所占比例（63±10％）高，但差异无统计学意义。ADCslow在高级别和低级别儿童脑肿瘤之间的差异比ADCfast、ADClow、ADChigh、ADCstandard和传统ADC更显著。
　　 结论：当b值在较大范围取值时，双指数模型能反映更多儿童脑肿瘤的组织特征。在双指数模型及单指数模型的参数中，众多参数对儿童高低级别肿瘤鉴别均有统计学意义，然而代表细胞内水分子弥散的慢ADC值在高、低级别儿童脑肿瘤中的比值差异最显著。
　　 第二部分：DWI和1H MRS在儿童脑肿瘤中的诊断价值。
　　 目的：探讨DWI和磁共振单体素1H MRS在儿童脑肿瘤影像诊断中的价值。
　　 方法： 对34例患有脑肿瘤的儿童，进行常规MR平扫和增强扫描，以及DWI和单体素1H MRS成像。单体素MRS感兴趣区选在肿瘤实质部分，有强化的选在强化区域，计算上述感兴趣区域的NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho比值，同时对相应的对侧正常脑组织进行同样的MRS检查。34例均经手术病理证实儿童脑肿瘤按照WHO标准进行神经病理分级，共分为两组，低级别肿瘤和高级别肿瘤。分析儿童高低级别脑肿瘤的各种代谢产物比值的变化规律，并同成年人脑肿瘤的代谢产物的比值进行比较
　　 结果：儿童高、低级别脑肿瘤实质区的 ADC值分别为（0.64±0.17）×10-3mm2/s、（1.31±0.39）×10-3mm2/s，其差异有统计学意义(P<0.0 5 )。无论是高级别儿童脑肿瘤，还是低级别儿童脑肿瘤，MRS都表现为NAA降低，Cho升高。儿童高级别和低级别脑肿瘤实质区Cho/Cr、NAA /Cho的比值分别为4.55±2.02和2.57±1.55、0.05±0.10和0.32±0.35，其差别具有统计学意义。儿童高、低级别脑肿瘤实质区NAA/Cr比值分别为0.31±0.36、0.74±0.83，其差异无统计学意义(P＞0.0 5)；14例高级别儿童脑肿瘤中 2例观察到 Lac峰，5例观察到 Lip峰；20例低级别儿童脑肿瘤中有1例可见Lac峰，1例观察到 Lip峰。儿童脑肿瘤ADC值与NAA/ Cho比值之间的具有一定相关性（r=0.805，p＜0.05），且有统计学意义。儿童脑肿瘤的NAA /Cho、NAA/Cr比值平均值都低于成人，Cho/Cr比值高于成人。
　　 结论：在儿童高、低级别脑肿瘤的影像鉴别诊断中，DWI非常敏感，1H MRS可提供重要的参考信息，但是要考虑到年龄因素，最终仍需要通过病理诊断。

目录

前 言

第一部分 多b值DWI在儿童脑肿瘤中的临床应用研究

第二部分 DWI和1H MRS在儿童脑肿瘤中的诊断价值

结论

参考文献

致 谢

综述与论著

攻读学位期间发表的论文

论文说明：中英文对照表