动态增强磁共振成像在颅内胶质瘤术后假性进展或肿瘤复发鉴别诊断中的价值

李召侠 北京怀柔医院影像科,北京市 101400

胶质瘤是临床上最常见的原发性肿瘤之一,约占大脑中所有原发性恶性肿瘤的一半,致残率和死亡率很高。相关研究表明[1],中国脑胶质瘤的年发病率为(3～6)/10万,年死亡率高达3万。近年来,该病的发病率也呈逐年上升的趋势。据统计,中国脑胶质瘤的发病率正在以1.2%的速度增长。该病对人类的生命和健康构成了巨大威胁,近年来,手术和放化疗取得了持续进展,但临床数据显示,综合治疗的患者生存时间仍不足15个月,其治疗后容易出现复发(TP)和假性进展(PP)[2],常规磁共振成像(MRI)无法准确区分两种术后情况,目前,最常用的鉴别诊断方法是组织病理学,但该方法具有侵入性和组织样本的局限性。动态对比增强MRI(DCE-MRI)具有更高的空间分辨率,并且可以通过拟合双室血流动力学模型来更准确地评估组织血液灌注和新肿瘤血管的通透性[3]。作为一种非侵入性方法, DCE-MRI技术主要用于神经胶质瘤的术前诊断和分级,但关于术后复发和假性进展相对较少,本文旨在探讨DCE-MRI在颅内胶质瘤术后复发与假性进展的早期鉴别诊断价值。汇报如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2019年4月—2021年4月在我院接受手术治疗联合术后放化疗标准治疗,且治疗后出现新的增强性病变的70例胶质瘤患者的临床资料。根据第二次手术或随访6个月以上的病理结果将患者分为假进展组(PP组,n=37)和复发组(TP组,n=33)。PP组男19例,女18例,年龄21～76岁,平均年龄(53.45±11.29)年。TP组男16例,女17例,年龄20～79岁,平均年龄(53.91±12.03)年。两组基本资料比较差异不显著(P>0.05),可对比分析。本研究已获得医院伦理委员会的批准,由于采用了回顾性研究设计,因此无须患者知情同意。纳入标准:(1)所有患者首次手术后经组织病理学检查结果证实胶质肿瘤,根据第五版《世界卫生组织中枢神经系统肿瘤分类指南》[4]诊断为Ⅲ级和Ⅳ级脑胶质瘤;(2)所有患者首次手术后均进行同步放化疗,放疗和化疗前MRI无残留肿瘤组织;(3)放化疗后复查MRI影像,发现有新的增强区;(4)影像学检查随访资料完整,随访时间6个月以上。排除标准:(1)合并其他恶性肿瘤的患者;(2)患有其他严重基础疾病或心、肺、肝、肾等重要器官功能障碍的患者。

1.2 方法

1.2.1 TP、PP诊断标准。PP:术后2d内进行MRI检查,手术区无明显强化,但术区边缘或其他脑实质出现新的强化灶。在随访过程中,该强化灶增强面积减小或强化减弱,临床症状逐渐减轻[5]。TP:术后2d内进行MRI检查,手术区无明显强化,术区边缘或其他脑实质出现新的强化灶,随访中,手术区出现增强,增强范围扩大,临床症状持续加重,第二次手术后,病理结果证实肿瘤复发。

1.2.2 图像采集。所有患者均采用3.0T超导型MR扫描仪和8通道相控阵头线圈进行扫描。所有患者在手术前均接受了常规平扫和DCE-MRI检查。常规序列的特异性扫描参数为T1WI(TR/TE:400ms/2.48ms,FOV:230mm2×230mm2,矩阵:320×256,层厚:5mm,层间距:2mm)和T2WI(TR/TE:5 090ms/100ms,FOV:240mm2×240mm2,矩阵:320×320,层厚度:5mm,层间距:2mm),DCE-MRI检查前进行三组Tl-Vibe平扫(TR/TE:3.89ms/1.31ms,层厚:3mm,FOV:230mm2×230mm2;矩阵:224×161;翻转角度:5°、10°和15°),DCE-MRI采用横断面T1梯度三维序列扫描(T1WI-3D-twist)进行动态增强检查(TR:6ms,TE:2.35ms,层厚:3.5mm,层间距:1.5mm,FOV:260mm2×260mm2,矩阵:186×186,翻转角度:10°),总行70期不间断动态扫描,第5期动态扫描后,通过肘静脉以2.0～4.0mL/s的速率注射造影剂二胺钆(Gd-DTPA),总量为0.1mmol/kg。之后立即以相同速率注射20mL生理盐水,总采集时间为6min。

1.2.3 图像处理和参数测量。将原始图像在西门子后处理工作站上用4D Tissue 软件进行处理,原始图像经过运动伪影校正、半自动动脉函数(AIF)选择等预处理,选用Tofs线性双室血流动力学模型,勾画脑实质区处理得到相应的伪彩色图像。以T1WI增强图像为参考,在病灶增强最明显的水平处设置感兴趣区域(ROI)。绘制ROI时避免囊性变、坏死、钙化,面积控制在20～25mm2。然后,在ROI区域中,测量定量和半定量参数,包括Ktrans、Ve、Kep和iAUC的值。

2 结果

2.1 两组DCE-MRI图像参数比较 PP组Ktrans、iAUC均低于TP组,差异具有统计学意义(P<0.05),但两组Ve、Kep值比较差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 两组DCE-MRI图像参数比较

2.2 Ktrans、iAUC与术后PP或TP的相关性 二元Logistics回归分析两组DCE-MRI有差异参数与术后PP或TP的相关性,结果显示Ktrans、iAUC是鉴别PP或TP的潜在指标,见表2。

表2 Ktrans、iAUC的二元Logistics回归分析

2.3 Ktrans、iAUC及联合检测的ROC曲线及诊断效能 绘制具有显著差异的参数(Ktrans和iAUC)及其预测概率(联合检测)的 ROC 曲线,计算Ktrans和iAUC的敏感性、特异性及曲线下面积和阈值,分析显示,iAUC 联合Ktrans的诊断效能均高于iAUC、Ktrans的单独检测,提示Ktrans与iAUC 联合检测具有更高的诊断效能。见表3和图1。

图1 Ktrans、iAUC及联合诊断的ROC曲线分析

表3 Ktrans联合iAUC诊断颅内胶质瘤术后PP与TP的能效分析

3 讨论

颅内胶质瘤作为最难治疗的恶性肿瘤之一,具有治愈率低、病死率和致残率高的特点。因此,该疾病的诊断、治疗和疗效监测的进展对于颅内胶质瘤的治疗和预后具有重要意义。手术联合术后放化疗是颅内胶质瘤标准治疗方法,但胶质瘤术后放射治疗过程中,容易造成脑损伤[6]。PP 通常发生在放疗后数周至数月,其病理机制包括炎性细胞浸润、血管内皮损伤、神经胶质细胞增殖和血脑屏障破坏,而TP的病理机制包括血管内皮细胞的增殖和肿瘤血管生成,导致肿瘤细胞增殖和周围组织的持续浸润,从而破坏血脑屏障,这两种情况需要不同的治疗方法,TP患者可能需要再次手术或改变治疗计划,而被诊断为PP的患者需要通过短间隔MRI扫描进行密切监测,并需继续进行目前有效的治疗以获得更好的临床结果。组织病理学诊断是区分两者的金标准;然而,患者在得到最终诊断之前很难进行活检或二次手术,此外术后复发和假性进展的治疗有很大不同,假性进展无须侵入性治疗干预即可获得良好的预后和总生存率,而复发患者必须及时治疗以延缓病情的进一步发展。所以,区分两者非常重要。目前,磁共振(MR)灌注加权成像(PWI)是国内外众多研究者的研究热点[7],作为最常用的PWI技术之一,DCE-MRI具有更高的空间分辨率,不仅可以提供肿瘤灌注信息,还可以反映血管通透性。本文通过利用DCE-MRI定量参数和半定量参数显示肿瘤功能状态和肿瘤内部微血管血流状态,旨在细化和区分不同类型的肿瘤进展(假性进展或复发)。

DCE-MRI参数主要包括定量参数Ktrans、Ve、Kep和半定量参数iAUC。从DCE-MRI图像获得的定量血液动力学参数Ktrans是造影剂从血管到血管外细胞外空间的传输常数。该常数与微血管内皮细胞的通透性和血浆流量成正比。Ve是EES的体积分数。Kep是反向传输常数,即造影剂从EES到血管内的反向转运的速率常数。半定量参数iAUC是初始曲线下面积,是造影剂在血管和组织中的信号强度在一定时间内增强的量,可代表血容量[8-9],本文结果显示,PP组的Ktrans、iAUC均低于TP组。原因可能是术后假性进展主要包括组织炎症反应、细胞内皮炎损伤、胶质细胞脱髓鞘等损伤,导致局部周围组织水肿和血脑屏障破坏。局部血容量轻度增加,而TP组肿瘤细胞大量增殖、新生血管形成,组织代谢活跃,复发后血容量大量增加[10-11]。任龙飞等人[12]研究显示,Ktrans的敏感性和特异性诊断复发和假进展的准确率分别为94.4%、100.0%,曲线下面积为0.978,iAUC对应的值分别为88.90%、100.00%和0.900。而本文结果显示,Ktrans诊断TP和PP的敏感性和特异性分别为83.80%、90.90%,曲线下面积为0.903,iAUC对应值分别为83.80%、100.00%和0.960,表明本研究的诊断效能略低于上述研究,但本文中联合诊断分别为91.90%、100.00%、0.994,DCE-MRI及DWI成像技术可以分别从血流灌注及水分子扩散角度对新发强化灶的性质进行评估,因此两者联合可提高诊断准确率。

然而,本研究仍有一些局限性。第一,研究人群相对较少。第二,在实际的临床治疗过程中,由于肿瘤组织的变化、手术带来的损伤以及放疗和化疗的影响,手术区域一般比较复杂,因此存在单纯依靠DCE-MRI诊断会有一定的误诊率。第三,DCE-MRI需要选择合适的药代动力学模型,且获得的参数相对复杂多样。第四,回顾性研究设计可能会导致一些选择偏差。因此,有必要增加样本量并纳入其他功能磁共振成像方法来进行进一步研究。还需要进行前瞻性研究来验证本文结果的临床实用性并研究最佳扫描方案。

综上所述,DCE-MRI对早期鉴别复发和假性进展具有一定的诊断价值,为胶质瘤术后的诊断和评估提供了新的方法。