贝葡胺与喷酸葡胺在mri1wi增强扫描诊断脑转移瘤的比较

贝葡胺与喷酸葡胺在mri1wi增强扫描诊断脑转移瘤的比较

脑转移瘤是大多数成人使用的颅内肿瘤。已有研究表明，10%～30%的癌症患者会出现脑转移瘤，而其中单发脑转移瘤（SBM）约占一半。MRIT1WI增强扫描普遍被认为是发现和诊断脑转移瘤的有效手段。目前在我国应用最多的T1WI增强对比剂是被成为第一代MRI对比剂的钆喷酸葡胺。近年来，被成为第二代MRI对比剂的钆贝葡胺已在我国上市。国外研究显示，对于显示多发脑转移瘤和其他中枢神经系统病变，钆贝葡胺优于同等剂量的其他MRI对比剂。然而目前还没有钆贝葡胺与钆喷酸葡胺在SBM诊断价值方面的对照研究。因此，我们采用自身对照的研究方法，分析钆贝葡胺在诊断SBM方面是否优于同等剂量的钆喷酸葡胺。1材料和方法1.1治疗对象的确定选取已经经钆喷酸葡胺(0.1mmol/kg)MRIT1WI增强检查确诊或高度可疑为SBM患者29例进入本研究。排除条件如下：对病灶可能有明显影响的近期治疗（如放疗、化疗、激素治疗等），怀孕或肾功能受损的患者，幽闭恐惧症患者，对MRI造影剂过敏者以及其他有MRI检查禁忌症的患者。第1次检查(钆喷酸葡胺)之后，2例从本研究中排除（1例退出，另1例在第1次检查后接受了化疗）。因此，共有27例患有SBM的患者完成了本研究。原发肿瘤情况为：16例肺癌，4例乳腺癌，3例肾癌，3例前列腺癌，1例肝癌）。男性16例，女性11例，年龄为（54.7±9.7）岁。在纳入本研究之前，所有患者或其监护人均阅读相关知情同意书并签字。1.2mri检查方法1.2.1扫描设备所有患者的检查均使用同一台3.0-T的磁共振仪(GE,SignaExcite)及头8通道线圈。1.2.2联合用药对比剂每例患者分别进行前、后2次MRI平扫和增强检查，第1次增强检查对比剂使用钆喷酸葡胺（商品名：马根唯显，德国拜耳先灵药业公司），第2次增强检查对比剂使用钆贝葡胺（商品名：莫迪司，意大利博莱科股份公司）。2次所用对比剂浓度均为0.1mmol/kg，经肘静脉手推团注法注射。2次检查间隔时间为3～5d，这样即可避免因间隔时间太短而造成第2次检查受到第1次检查中对比剂的残留影响，同时可防止因间隔时间太长而发生SBM本身相关的病理变化。1.2.3扫描序列和参数所有患者在前、后2次检查中均使用相同的扫描序列及成像参数（表1）。平扫及增强T1WI均使用脂肪抑制技术。1.2.4t1wi斜垂冠状位层面为使得2次检查中SBM病灶处于最相似的层面位置，在每次检查中平扫定位时，T1WI轴位层面均平行于前、后联合线，且其中一层面与前、后联合线重叠，并垂直于脑中线结构（以冠状位定位像透明隔为参考）。T1WI斜矢状位层面垂直于轴位T1WI图像，并平行于脑中线结构（以冠状位定位像透明隔为参考）。T1WI斜冠状位层面垂直于前、后联合线，并平行于双侧外耳道外口连线（以T1WI轴位图像为参考）。增强扫描T1WI轴位、斜矢状位及斜冠状位层面均拷贝前面T1WI平扫相应定位层面。1.3资料处理及对图像的记录每例患者每次检查后，由1名医生对患者的检查信息按照随机排序的方法进行重新编号，每例患者前、后2次检查随机标为1或2，该医生记录编号（1或2）与对比剂（钆贝葡胺或钆喷酸葡胺）的原始对应信息，并将每例患者编号处理后2次检查的图像刻录入1张CD光盘以备评价。所有对图像质量及对SBM病灶增强效果的评价均在同一台具有融合、分格匹配功能的大屏幕、高分辨工作站上进行。1.4伪影病毒力学疗效评价由另1名神经放射科医生对所有SBM所在层面的每一层平扫和增强T1WI（轴位、斜矢状位、斜冠状位）图像质量进行盲法评价。参考相关文献采用0～4分的等级评价标准：0=伪影严重影响脑组织结构，病变无法诊断；1=伪影部分影响脑组织结构，但病变尚可诊断；2=伪影轻度影响脑组织结构，且病变可以诊断；3=脑组织结构清晰显示，无伪影。评为1、2、3分的图像可以进入进一步的分析，但只要有一层SBM所在层面的图像质量被评为0分，则该SBM患者将从研究中剔除。1.5准备和疾病评估前1.5.1图像的定性重测首先由1名医生为评价医生从每张刻录光盘调取每例患者2次检查的图像（平扫T1WI轴位和增强T1WI轴位、斜矢状位、斜冠状位）。除保留图像编号外，将检查时间等信息全部隐藏。每次检查的图像按序列融合，并按序列将2次检查的图像左右（2×1）对照排列。由3名各自独立、有经验的神经放射科医生对所有患者2次平扫与增强T1WI图像中SBM病灶进行盲法定性、定量评价，评价结果记录在图像编号下。每例患者为了便于观察，每位医生可以调节显示器上的窗宽、窗位，翻看病灶邻近层面图像，但不能调节图像的大小，即所有SBM病灶的定性、定量评价均在原始大小图像上进行。1.5.2sbm评价指标3名医生只对2种对比剂增强检查T1WI图像中的SBM病灶进行定性对照评价。在综合增强检查T1WI轴位、斜矢状位、斜冠状位图像的基础上，采用0、1积分方法对以下4个评价指标进行评价：（1）增强轮廓，（2）增强范围，（3）增强内部形态，（4）增强程度（相对周边正常脑组织）。SBM病灶轮廓更锐利、病灶范围更大、病灶内部形态更清晰、病灶强化程度更明显的检查图像记为1分，相对应另1次检查图像记为0分。如果评价医生认为2次检查图像在某项评价指标表现相似，则同时记为1分。如果在2次检查图像中发现某次检查有多检出病灶，则单独记录。1.5.3定性评价1.5.3.定量评价指标3名医生以感兴趣区(regions-of-interest,ROI)中所测得的信号强度(signalintensity,SI)为基础，对2种对比剂下SBM病灶强化情况进行定量评价。定量评价指标包括：（1）病灶/正常脑增强比(lesion-to-brainratio,LBR)；（2）对比噪声比(contrast-to-noiseratio,CNR)；（3）增强百分比(percentoflesionenhancement,%En)。具体计算公式为：SBM信号强度值（SIlesion）指增强及平扫SBM病灶SI值，SIbrain指增强及平扫正常脑白质SI值，SDnoise指背景噪声信号值的标准差，Post-SIlesion专指增强后SBM病灶SI值，Pre-SIlesion专指平扫SBM病灶SI值。1.5.3.roi放置位置增强后SBM病灶ROI放置：每名评价医生首先挑选出2次增强检查中能够显示病灶最大范围的轴位、斜矢状位、斜冠状位图像层面，将ROI分别放置在每个层面的SBM病灶上。对于实性病灶，ROI完全包括病灶范围，而对于有坏死、囊变或出血的病灶，ROI只包括病灶的实性部分。平扫SBM病灶ROI放置：将增强后轴位图像中ROI拷贝到同一层面的平扫轴位图像中，参考显示器所提供的横、纵坐标线，尽量使得平扫图像中ROI所放位置与增强图像中ROI位置一致。增强后SBM病灶SI值：分别记录2次检查中ROI在增强后轴位、斜矢状位、斜冠状位层面中所测得的3个信号强度值，并取平均值，作为2次检查中SBM病灶增强后SI值(Post-SIlesion)。平扫SBM病灶SI值：分别记录2次平扫检查中ROI在T1WI轴位层面中所测得的信号强度值，作为2次检查中SBM病灶平扫SI值(Pre-SIlesion)。1.5.3.roi放置及信号强度测量增强后正常脑白质ROI放置：放置层面与增强后SBM病灶ROI所放置层面相同，位置位于病灶未累及的正常脑白质区域，ROI大小由评价医生自行决定。平扫正常脑白质ROI放置：将增强后轴位图像中正常脑白质ROI拷贝到同一层面的平扫轴位图像中，参考显示器所提供的横、纵坐标线，尽量使得平扫图像中ROI所放位置与增强图像中ROI位置一致。增强后正常脑白质SI值：分别记录2次检查中ROI在增强后轴位、斜矢状位、斜冠状位层面中所测得的3个信号强度值，并取平均值，作为2次检查中正常脑白质增强后SI值。平扫正常脑白质SI值：分别记录2次平扫检查中ROI在T1WI轴位层面中所测得的信号强度值，作为2次检查中正常脑白质平扫SI值。1.5.3.roi放置位置增强后背景噪声ROI放置：放置层面与增强后SBM病灶ROI所放置层面相同，位置位于层面周边无颅脑图像的区域，ROI大小由评价医生自行决定，但要避开伪影。平扫背景噪声ROI放置：将增强后轴位图像中背景噪声ROI拷贝到同一层面的平扫轴位图像中，参考显示器所提供的横、纵坐标线，尽量使得平扫图像中ROI所放位置与增强图像中ROI位置一致。增强背景噪声SI值：分别记录2次检查中ROI在增强后轴位、斜矢状位、斜冠状位层面中所测得的3个信号强度值，并取平均值，作为2次检查中增强后背景噪声SI值。平扫背景噪声SI值：分别记录2次平扫检查中ROI在T1WI轴位层面中所测得的信号强度值，作为2次检查中平扫背景噪声SI值。经计算得每次检查增强后及平扫背景噪声SI值标准差(SDnoise)。1.6评估结果可以重复性研究1.6.1评价结果的可重复性分析为了便于计算，我们将3名评价医生对钆贝葡胺增强检查图像定性及定量评价结果做评价者间可重复性研究，以分析不同研究者按该方法进行相关研究的可重复性情况。1.6.2贝葡胺增强检查结果的计算为了便于计算，我们让1名评价医生于第1次评价6个月后再次对钆贝葡胺增强检查图像定性及定量评价指标按照相同方法进行评价，将所得结果与第1次评价结果做评价者自身可重复性研究，以分析同一研究者按该方法进行研究的可重复性情况。1.7评价者间及评价者自身可重复性检验定性评价指标间对照研究使用Wilcoxon秩和检验，定量评价指标间对照研究使用配对t检验。使用组间相关系数(ICCs)及95%的可信区间(CI)对评价者间及评价者自身可重复性研究进行检验。有统计学差异的检验水平为P<0.05。所有统计分析均使用SPSS统计软件包(15.0,SPSSInc.)。2结果2.1图像质量评分所有SBM所在层面的平扫和增强T1WI（轴位、斜矢状位、斜冠状位）图像质量评分均≥2，因此27例患者图像质量均符合条件，进入定性和定量评价。2.2组织病理学检查3个医生的定性评价结果显示，使用钆贝葡胺MRI增强检查所显示的SBM病灶，在病灶增强轮廓，增强范围，增强内部形态以及增强程度方面均显著优于钆喷酸葡胺(图1，表2)。定性评价的2种对比剂间的观测指标均有统计学差异(P<0.05)。在1例患者中，使用钆贝葡胺MRI增强检查后多观察到1个较小病灶。2.3增强检查结果表3和表4显示了钆贝葡胺与钆喷酸葡胺在增强扫描前后LBR和CNR定量评价指标的对照情况。3个评价医生所测得的数据均显示，使用钆贝葡胺MRI增强检查所显示的SBM病灶，在LBR和CNR方面均明显强于钆喷酸葡胺，定量评价的观测指标均有统计学差异(P<0.05)。图2对照显示了钆贝葡胺与钆喷酸葡胺在增强扫描后SBM病灶%En的情况。3个评价医生所测得的数据均显示，使用钆贝葡胺MRI增强检查所显示的SBM病灶，在%En方面明显优于钆喷酸葡胺(P<0.05)。2.4可重复性2.4.1内部形态icc3名评价医生间钆贝葡胺增强检查图像定性评价可重复性结果分别为增强轮廓ICC,0.82(95%CI,0.65～0.91)，增强范围ICC,0.84(95%CI,0.64～0.94)，增强内部形态ICC,0.81(95%CI,0.56～0.92)，增强程度ICC,0.88(95%CI,0.72～0.95)。3名评价医生间钆贝葡胺增强检查图像定量评价可重复性分别为LBRICC,0.87(95%CI,0.69～0.95)，CNRICC,0.91(95%CI,0.80～0.96),%EnICC,0.89(95%CI,0.73～0.95)。2.4.2内部形态、内部形态、程度同1名评价医生对钆贝葡胺增强检查图像前后2次定性评价可重复性结果分别为增强轮廓ICC,0.85(95%CI,0.66～0.94)，增强范围ICC,0.81(95%CI,0.63～0.91)，增强内部形态ICC,0.78(95%CI,0.57～0.89)，增强程度ICC,0.82(95%CI,0.65～0.91)。同1名评价医生对钆贝葡胺增强检查图像定量评价可重复性结果分别为LBRICC,0.84(95%CI,0.71～0.92)，CNRICC,0.88(95%CI,0.79～0.95),%EnICC,0.91(95%CI,0.82～0.95)。3脑转移瘤的临床应用证据及一般资料与多发脑转移瘤患者相比，单发脑转移瘤患者往往具有较好的预后。对于位于可切除区域的SBM可以采取积极的治疗方法（如传统手术切除、立体放疗等），而这些积极的治疗方法依赖于对SBM的位置、大小、边界等准确的评估。因此早期发现并准确评估SBM于治疗方案的选择和预后至关重要。目前认为使用MRI对比剂的T1WI增强扫描是检出脑转移瘤最敏感的检查方法，相对于CT及MRI平扫检查，T1WI增强扫描对于判定转移瘤的数目、位置更敏感。当前临床上最常用的T1WI增强对比剂是的钆螯合物。作为阳性对比剂，钆螯合物通过缩短病变组织T1迟豫时间而达到T1增强的效果。由于脑转移瘤破坏了血脑屏障，钆螯合物能够渗入转移灶的细胞外间隙，从而在T1WI图像中表现为高信号。然而约有一半脑转移瘤是在检出原发肿瘤1年之内被发现的，这说明可能一部分原发肿瘤在检出当时就已发生脑转移，只是由于这些脑转移瘤太小，常规的检查手段（如CT或标准剂量的MRIT1WI增强检查）无法发现。对早期脑转移瘤的检出依赖于MRI增强扫描前后LBR、CNR、%En的进一步提高。以往的改进方法主要有两方面，一是使用更高剂量的MRI增强检查对比剂(0.2～0.3mmol/kg)，二是在对比剂注入后延迟扫描时间。这两种改善的检查方法的确能够在一定程度上增进病灶增强效果，早期检出更小脑的转移病灶、明确病灶边界和体积，从而为积极的手术治疗提供指导。但是，高剂量对比剂的副作用以及过长的检查时间给患者带来的不适使得这两种检查方法在检出脑转移瘤的应用受到限制。近年来，一些学者将第二代MRI钆对比剂—钆贝葡胺与其他第一代钆对比剂（钆喷酸葡胺等）在多发脑转移瘤及其他中枢神经系统病变增强效果方面进行了对照研究，结果显示，在相同的给药浓度下，钆贝葡胺的病灶增强效果优于钆喷酸葡胺等其他传统的MRIT1WI对比剂。钆贝葡胺更优的增强效果得益于其具有更高的T1迟豫值。Rohrer等证实，在相同的血浆药物浓度(0.25mmol/L)、血浆温度（37℃）及MR磁场强度下（0.47T），钆贝葡胺的T1迟豫值为9.2L/mmol·S，是钆喷酸葡胺T1迟豫值的2倍多（3.8L/mmol·S）。虽然随着MR磁场强度的增加，钆螯合物对比剂的T1迟豫值会降低，但相对于其他钆螯合物对比剂，钆贝葡胺的T1迟豫值仍是最高的。钆贝葡胺具有更高T1迟豫值的原因可能是由于钆贝葡胺分子能够微弱、短暂的和血浆中的铝结合，形成钆贝葡胺-铝复合物，从而使病灶组织的T1迟豫时间进一步缩。考虑到对SBM早期诊断及清晰显示极具重要性，本研究使用对照研究的方法，定性、定量地分析比较钆贝葡胺与钆喷酸葡胺