磁共振波谱分析在判断胶质瘤性质中的价值研究,神经病学论文

磁共振波谱分析在判断胶质瘤性质中的价值研究,神经病学论文胶质瘤是颅内最常见的原发性神经上皮肿瘤，在各种颅内肿瘤中发病率最高，约占35.2%~61%[1].由于其蟹足样侵袭性生长，手术完全切除特别困难，术后易复发。对于胶质瘤预后评判，肿瘤级别是重要因素。术前初步判定肿瘤的级别以及病变浸润范围对手术方式的制定、判定术后复发及术后综合治疗等至关重要[2].磁共振波谱分析〔magneticresonancespecroscopy,MRS〕是建立在MRI基础上，利用磁共振现象及化学移位原理，对特定的原子核及化合物定量分析的一种功能诊断分析技术，也是一种无创性利用活体器官组织代谢和化合物定量分析的检查方式，它在常规MRI检查反映形态学的基础上进一步从组织学角度评价肿瘤内部组织和细胞生化代谢特点，弥补了常规MRI检查的缺乏。本研究结合传统MR成像，利用1H-MRS对同一级别脑胶质瘤瘤周区分别与瘤体区、对侧正常脑组织区间各代谢物及比值的变化，讨论胶质瘤的浸润范围，通过一样代谢物比值两两级别间比拟，讨论MRS对于判定胶质瘤性质的临床指导价值。1材料与方式方法1.1研究对象纳入标准：①手术前行常规MRI及1H-MRS检查；②术前行活检或术后病理明确诊断脑胶质瘤；③检查前未行放疗或化疗；④检查前无头部外伤史或颅脑手术病史；⑤患者知情同意。回首性分析经2020年2月至2021年3月就诊于新疆医科大学第一附属医院神经外科33例患者，华而不实男18例，女15例，年龄16~67岁，平均〔4212〕岁，按WHO〔2007〕组织学分类标准，华而不实Ⅰ级脑胶质瘤4例、Ⅱ级脑胶质瘤8例、Ⅲ级脑胶质瘤10例、Ⅳ级脑胶质瘤11例。1.2检查方式方法行常规MRI检查，采用美国GE公司的3.0TSignalHDxsystem磁共振设备。各参数包括：T1WI轴位扫描TR=2500ms,TE=18ms,层厚〔ST〕5mm,视野〔FOV〕24cm24cm,鼓励次数〔NEX〕1次，矩阵320256;T2WI轴位和矢状位扫描TR=3800ms,TE=120ms,层厚5.0mm,视野24cm24cm,鼓励次数1次，矩阵320256.在行加强扫描前先应用多体素化学移位成像〔chemicalshiftimaging,CSI〕的磁共振波谱分析方式方法，均采用点分辨波谱分析法〔PRESS〕技术进行1H-MRS的相关采集，结合肿瘤相关特征选择肿瘤最大程度强化的区域、瘤体周边区域及对侧正常组织区域，尽可能的避开脑室、坏死、囊变、金属、钙化等干扰性区域。多体素扫描参数:TR=1000ms,TE=144ms,视野18cm18cm,体素容积15mm15mm15mm,鼓励次数1次,扫描时间328s,最后以1mmol/kg的Gd-DTPA比照剂进行加强扫描。1.31H-MRS图像及相关数据的处理和分析1H-MRS扫描完后，利用波谱分析自带分析软件完成所选区域相关代谢产物谱线分析。1H-MRS所检测的特定代谢指标有N-乙酰天门冬氨酸〔NAA〕、肌酸〔Cr〕、胆碱〔Cho〕等。对于感兴趣区选择，我院采取方式：对于加强相强化明显的肿瘤瘤体区体素的选定，通常在强化区域内；瘤体周围区的选定，如肿瘤无强化或轻度强化且周围区域在T1、T2加权相上均未见明显异常的信号时，瘤周体素选定在T2WI上呈高信号的肿瘤本质旁1~2cm,如瘤体周边在常规T2WI呈高信号且水肿范围大时，其肿瘤周围区域选定则在常规T2WI呈高信号而加强T1WI无强化的区域内；而对于正常区则在对侧正常脑组织区域选定。每个测定区结合病变大小选择3个体素进行测量，然后取平均值减少误差。1.4统计学方式方法使用SPSS17.0进行数据分析，1H-MRS中各级别胶质瘤瘤体区、瘤周区及正常区中Cho、NAA、Cr及NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr比值均为计量资料以均数标准差〔xs〕表示。每个级别胶质瘤3个区域各代谢物及相关比值总体比拟采用随机区组设计的方差分析，再针对同一级别的同一代谢产物及相关比值，利用瘤周区分别与瘤体区、对侧正常区检测采用配对t检验，根据两两比拟次数，调整检验标准=0.025.对于瘤体区，各级别胶质瘤中相关代谢产物比值比拟则采用单因素方差分析，两两比拟采用最小显着差异〔least-significantdifference,LSD〕.检测水准=0.05.2结果2.1不同级别胶质瘤各代谢物在波谱上波峰变化Ⅰ、Ⅱ级胶质瘤瘤体区、瘤周区及正常脑组织区各代谢物在波谱中的表现可发现NAA峰升高、Cho峰明显降低、Cr峰轻度升高，但变化不明显，上述Ⅰ、Ⅱ级胶质瘤患者波谱中均未发现Lip峰。见图1.Ⅲ级胶质瘤在1H-MRS上瘤体区、瘤周区及正常脑组织区各代谢物波峰表现为NAA峰中度升高、Cho峰明显降低、Cr峰轻度升高〔或变化不明显〕。Ⅳ级胶质瘤瘤体区、瘤周区及正常脑组织区各代谢物波峰表现为NAA峰明显升高、Cho峰明显降低，二者波动幅度大于Ⅲ级胶质瘤，Cr峰轻度升高〔或变化不明显〕，部分患者波谱中可见升高的Lip峰。见图2.2.2同一级别胶质瘤瘤周区分别与瘤体区和正常区代谢物比拟先对每个级别胶质瘤3个区域各代谢物及相关比值总体进行随机区组设计的方差分析比拟Cho、NAA、NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr的差异有统计学意义〔F分别为278.795、260.354、290.927、191.008、1388.793,P0.025〕，Cr差异无统计学意义〔F=310.330,P0.025〕。判定Ⅰ级胶质肿瘤实体区域大小时，Cho、Cho/Cr、NAA/Cho在瘤体区和瘤周区之间变化有统计学意义〔t值分别为4.14、4.01、5.18,P0.025〕;判定肿瘤浸润范围时，Cho、Cr、NAA/Cho、Cho/Cr在瘤周区和正常区之间变化有统计学意义〔t值分别为5.81、10.68、5.75、6.60,P0.025〕.判定Ⅱ级胶质肿瘤实体区域大小时NAA、NAA/Cho、NAA/Cr在瘤体区和瘤周区之间变化有统计学意义〔t值分别为5.99、6.89、5.87,P0.025〕;判定肿瘤浸润范围时，Cho、NAA、Cr、NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr在瘤周区和正常区之间变化有统计学意义〔t值分别为16.94、8.66、30.30、21.57、6.13、17.94,P0.025〕.判定Ⅲ级胶质肿瘤实体区域大小时，Cho、NAA、NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr在瘤体区和瘤周区之间变化有统计学意义〔t值分别为6.24、8.93、13.09、8.95、6.21,P0.025〕;判定肿瘤浸润范围时，Cho、NAA、Cr、NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr在瘤周区和正常区之间变化有统计学意义〔t值分别为31.38、20.19、15.59、34.97、18.49、32.16,P0.025〕.判定Ⅳ级胶质肿瘤实体区域大小时，Cho、NAA、NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr在瘤体区和瘤周区之间变化有统计学意义〔t值分别为8.94、12.53、2.43、14.41、12.28、9.19,P0.025〕;判定肿瘤浸润范围时，Cho、NAA、Cr、NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr在瘤周区和正常区之间变化有统计学意义〔t值分别为37.11、40.69、9.58、59.85、38.85、39.9010.025〕.见表1.各级别胶质瘤瘤体区之间代谢指标比值〔NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr〕差异均有统计学意义〔F分别为403.90、159.46、119.91,P0.01〕，见表2.3讨论3.11H-MRS在胶质瘤浸润范围界定中的意义无论是低级别胶质瘤还是高级别胶质瘤与正常脑组织间均无明显包膜，其多沿白质或包绕轴索，并向周边正常组织弥漫浸润性生长[3].多数学者以为随着肿瘤级别越高，恶性程度越大，浸润正常脑组织的范围扩大，瘤体周边水肿区相应也会越大[4].本研究低级别胶质瘤〔Ⅰ、Ⅱ〕12例，华而不实瘤体在加强T1WI上无强化或轻度强化且瘤周区在T2WI上无明显高信号5例，而加强瘤体区其瘤周区域在T2WI上稍长T2信号4例，长T2信号3例，通过波谱分析作为判定Ⅰ级胶质肿瘤实体区、浸润范围，Cho、Cho/Cr、NAA/Cho在三个区域变化都具有重要指导意义，而Cr变化差异在判定Ⅰ级肿瘤浸润范围更具有意义；判定Ⅱ级胶质瘤实体区、浸润范围，NAA、NAA/Cho、NAA/Cr在三个区域变化都具有重要指导意义，而Cr、Cho/Cr变化差异在判定Ⅱ级肿瘤浸润范围更具有意义。对于高级别胶质瘤〔Ⅲ、Ⅳ〕21例中瘤体周围在加强T1WI上无强化，而常规T2WI上稍长T2信号7例，长T2信号14例，通过波谱分析判定Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤实体区、浸润范围，Cho、NAA、NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr在三个区域变化都具有重要指导意义。而Cr变化差异在判定Ⅲ级肿瘤浸润范围更具有意义。这一发现对于术前初步判定脑胶质瘤瘤周区肿瘤浸润范围，预估术中肿瘤的切除程度、判定术后复发及综合治疗都具有一定临床意义。1H-MRS是在常规MRI检查的基础上，利用化学位移原理测定体内化学成分而进行分析的一种无创性诊断技术，它通过检测多种代谢物质的浓度,华而不实以N-乙酰天门冬氨酸〔NAA〕、肌酸〔Cr〕、胆碱〔Cho〕为主，利用各代谢物在不同区域波峰下面积变化对肿瘤及其侵犯区域进行初步分析、判定。本研究通过33例胶质瘤患者1H-MRS中各代谢物变化发现，NAA峰随着选取部位由对侧正常区经瘤周区移向瘤体区，波峰逐步降低，且与肿瘤恶性程度呈负相关关系，这与胶质瘤侵犯正常神经元，造成神经元减少，相应功能降低有关[5].Cho是磷脂代谢的成分，主要反映细胞膜的转运功能，33例患者中Cho峰在瘤体区峰值最高，与肿瘤恶性程度呈正相关关系，讲明随着肿瘤恶性程度的不断增加，细胞膜分裂增生越活泼踊跃，膜转运能力越明显[6],所以对于肿瘤细胞侵犯的区域，Cho值升高也是当前较为一致的看法[7,8].Cr在脑内介入各种能量代谢，常作为能量代谢的一种标志，其浓度在脑组织中较为稳定，故在波谱中常用为内部基准值，本研究利用瘤周区分别与瘤体区、正常脑组织区比拟可以发现，Cr变化程度不明显。对于瘤周区与瘤体区代谢物比值比拟发现，低级别Ⅰ级胶质瘤NAA、Cr及NAA/Cr值差异无统计学意义〔t值分别为3.06、0.25、2.88,P0.025〕,Ⅱ级胶质瘤Cho、Cr及Cho/Cr值差异无统计学意义〔t值分别为2.42、0.29、2.39,P0.025〕,原因可能与部分低级别胶质瘤瘤周区水肿范围相对较小体，素定位准确性降低，受瘤体本质区影响，造成NAA、Cho峰在瘤体及瘤周区变化程度不大有关。固然通过1H-MRS中各代谢物变化反映了瘤周区存在肿瘤浸润，但当前因体素较大，对于肿瘤及正常区，尤其对于低级别胶质瘤浸润范围准确性的界定存在困难，所以利用磁共振波谱分析来精到准确肿瘤侵袭范围仍需波谱分辨率的提高[9].3.21H-MRS在判定脑胶质瘤恶性程度中潜在研究价值本研究通过各级别胶质瘤浸润程度的变化，利用1H-MRS对各代谢物比值变化分析，初步讲明1H-MRS具有术前判定肿瘤恶性程度的能力，对手术方案的制定及术后复发的评估、综合诊疗均具有重要的临床价值。通过一样代谢物比值〔NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr〕在两两级别胶质瘤中比拟时，差异均有统计学意义〔F分别为403.90、159.46、119.91,P0.05〕,且随着肿瘤恶性程度的增加，NAA/Cho、NAA/Cr值越低，Cho/Cr值越高，相关文献中也有所发现[10-12].Speck等[13]相关研究也发现星形细胞瘤中Cho/Cr值与肿瘤恶性级别表现为一定的正相关性。通过相关文献研究可看出Cho/Cr值在肿瘤中越高，提示肿瘤恶性程度也越高。另外，本研究在21例高级别〔Ⅲ、Ⅳ〕胶质瘤中16例患者波谱可见明显Lip峰，这与恶性肿瘤内部发生缺血性坏死和或脂肪变性、细胞膜毁坏严重时，游离的脂质增加有关，相关研究表示清楚异常增高的Lip峰也预示着肿瘤恶性程度高[14,15].总体而言，结合传统MR成像特点，进一步利用1H-MRS在不同区域中各代谢物浓度的变化判定肿瘤浸润范围，这对于临床医师术前评估、术中切除范围确实定及术后综合治疗确实定均发挥着重要的意义。但由