术前MRI预测脑膜瘤生物学行为及鉴别诊断的研究

发布时间：2018-03-13 11:40

本文选题：磁共振成像　切入点：脑膜瘤　出处：《南方医科大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：第一部分术前MRI影像评分系统预测脑膜瘤生物学行为及预后研究背景：一部分脑膜瘤在临床上可表现出侵袭性等生物学行为。本研究利用影像学参数建立评分系统,来预测脑膜瘤的生物学行为,并应用该分类方法来预测脑膜瘤患者的预后。在所有原发性颅内肿瘤中,脑膜瘤约占20%-32%。根据WHO 2007的分类方法,脑膜瘤在病理学上分为3级,具有15种不同的亚型。这个病理学分类目前普遍应用于预测临床上的脑膜瘤。大多数脑膜瘤是良性的,生长缓慢,符合WHO分级Ⅰ级。WHO分级的Ⅱ级(非典型的)和Ⅲ级脑膜瘤(退行发育的)则在临床上和组织病理学上表现为侵袭性。Ⅱ级脑膜瘤占4.7-7.2%,Ⅲ级脑膜瘤占1-2.8%。大多数的脑膜瘤都表现出了组织病理学和临床上的侵袭行为,说明Ⅰ级脑膜瘤也存在侵袭行为,可能会导致复发或者恶化。因此,单单是病理学分级已经不能够准确的预测患者的结局了。有必要区别出Ⅰ型脑膜瘤中侵袭性和非侵袭性的肿瘤。一些免疫组化的参数包括Ki-67/MIB-1, MMP-9, PR,ER目前用来辅助免疫组化分级来预测脑膜瘤的预后。同样,其他一些影像学参数也用来辅助组织病理学分级来确定良性或者侵袭性的脑膜瘤特征。脑-肿瘤边界的缺失,瘤周水肿(,PTE)的出现,不规则肿瘤形态,MRI增强不均匀,DWI中ADC的显著降低以及F-氟代脱氧葡萄糖PET的降低可以预测组织病理学和临床上的侵袭行为。尽管大多数的研究已经确定了临床学、影像学和组织病理学上的参数与脑膜瘤侵袭行为有关,但是仍然不能准确的预测脑膜瘤的预后。本研究试图确定影像学参数是否可以预测组织病理学上的脑膜瘤侵袭性等生物学行为,基于此来建立一个分类学方法来预测脑膜瘤的生物学行为及预后。方法：本文回顾了南方医科大学南方医院2003年1月至2006年12月的246例颅内凸面脑膜瘤,均行手术切除。患者在接受手术切除之前未行肿瘤栓塞治疗。为了消除局部影响(骨底vs凸面),切除扩展的影响,以及术前患者状态的影响,我们只纳入了凸面脑膜瘤的患者,Karnofsky评分(KPS)大于60,以及采用SimpsonⅠ级切除。术前MRI,手术记录以及外科特征都进行了重新评价。组织病理学切片和组织病理学诊断根据2007年WHO的分类方法进行了重新确诊。2005年前的患者采用1.5-T的磁共振机进行的检测,之后的患者则采用3.0-T的磁共振机进行检测(General Electric Signa Excite HD)。MRI检测按照以下顺序进行：T1加权像,T2加权像,DWI以及FLAIR图像。层厚为5mm,扫描区域在18cm到30cm之不等。对患者使用了0.1 mmol/kg体重的Gd-DTPA之后,我们得到轴面、冠状面、矢状面三个方向不同的T1图像。根据WH02007的分类方法,细胞数目的增加,坏死以及脑部侵袭在组织病理学分类上不属于Ⅰ型脑膜瘤。这些组织病理学上的特征反映到影像学表现上是,高信号的DWI,不均匀增强的T1 WI,以及蛛网膜层T2WI破坏或者消失。也有较少的研究表明PTE以及肿瘤形态与侵袭行为或者WHO的高分级有关。我们评价了五个参数与脑膜瘤侵袭行为之间的关联：1.DWI信号强度,2.不均匀增强的T1 WI,3.蛛网膜层T2WI,4.T2WI见PTE,5.肿瘤形态。对术前影像学参数进行了评分,每个参数的评分为0或者1,包括弥散加权MRI的信号强度(diffusion weighted imaging, DWI)(信号高于脑灰质：1分,其他：0分),TI加权像增强程度(不均匀：1分,均匀：0分);T2加权像蛛网膜层(消失或碎裂：1分,完整：0分)；T2加权像有无瘤周水肿(有：1分,无：0分)；肿瘤形态(形态不规则：1分,形状规则：0分)。对所有患者的术前MRI评估后并计算总得分(0-5分)。根据影像学评分分3组：1组：0-1分、2组：2-3分,3组4-5分。通过单因素分析检验肿瘤的影像学特征与临床病理分级之间的关系。评估影像学参数能否预测高分级脑膜瘤的发生采用Kaplan-Meier生存分析法、多因素Logistic回归分析。依据术前影像学参数评分及分级,应用Cox回归模型分析影像学评分与总体生存期(0s)和无进展生存期(PFS)之间的关系。术前影像学评分的可信度以Kappa系数检验。P0.05为差异有统计学意义。结果：高信号DWI, T2WI脑瘤边界蛛网膜破坏,PTE, T1WI不均匀增强以及不规则的肿瘤形态都是高级别脑膜瘤的独立预测因子。平均生存时间为94.6个月。1,2以及3组患者的中位生存时间以及PFS分别为114.1±1.2和115.7±0.8,88±3.3和58.5±3.9,43.2±5.1和8.2±1.7个月。在Cox回归模型中,年龄、WHO非I级脑膜瘤、影像学分组的2组和3组分别是是影响患者OS的独立预测因子。33%的患者表现为DWI强度增加,32%的患者表现出了TI像增强程度不均匀；41%的患者T2WI存在蛛网膜的破损,39%的患者T2WI可见明显的瘤周水肿,以及24%的患者肿瘤形态不规则。术前影像学评分结果为：评分为0的患者占17%,1分的患者占36%,2分占21%,3分的患者占14%,4分的患者占8%,5分的患者占4%。基于以上的影像学评分结果,53%的患者被分为1组,35%的患者被分为2组以及12%的患者被分为3组。根据WHO 2007年的组织病理学分类系统,76%的患者属于WHO Ⅰ级,15%的属于WHO Ⅱ级,9%的患者属于WHO Ⅲ级。为方便分析,Ⅱ和Ⅲ级被定义为WHO非Ⅰ级,占24%。WHO Ⅰ级脑膜瘤患者中70%归为1组,30%归为2组,无患者属于3组。对于非Ⅰ级脑膜瘤患者,1组占0%,54.2%归为2组,45.8%归为3组。影像学分组与组织病理学分级之间存在明显的关联。所有的5个术前影像学评分参数都明显与非Ⅰ型脑膜瘤相关。DWI高信号是非常明显的独立的侵袭性脑膜瘤的预测因素,其次是T2WI蛛网膜层破坏, T2WI的瘤周水肿,T1WI增强不均匀增强及肿瘤不规则形态。术前影像学评分系统与病理诊断展现出了比较高的一致性。所有病例中,平均随访时间为94.6个月(中位随访期为80.4月)。中位生存时间为97.5±2.2月。WHO I级中位生存时间为111.4±1.5月,非I级的中位生存时间为60.74±4.1月。根据WHO的分型,在Cox回归分析模型中,患者年龄,WHO分型,以及术前影像学评分的2组和3组都是影响患者OS的独立预测因子WHO I级肿瘤患者的中位PFS和PFS率分别为104.5月和86%,而非I级的则为27.55月和10%。我们的影像评分分组中,3组患者的复发率为100%,而1组和2组的则分别为1.5%和59%。在Cox回归分析中,非WHO Ⅰ级,影像分组Ⅱ组和Ⅲ组都是复发的预测因素。结论：术前影像学评分分组与病理学分级具有一定程度的一致性,可以预测凸面脑膜瘤患者的预后。术前的影像学评分可以用来辅助病理学分级。病理诊断为WHOI级的部分脑膜瘤,实际上可能为Ⅱ级或者更高级别,需要进行鉴别。影像学评分1组脑膜瘤在影像学、病理学和临床症状都表现出良性特点；3组脑膜瘤表现了明显的侵袭性：2组脑膜瘤特征介于前2组之间,对于病理提示WHO I级而影像学评分在2组的患者,可能需要更加紧密的随访和在允许情况下更积极的手术切除。第二部分术前MRI影像学特征鉴别血管瘤型脑膜瘤和HPC研究背景：在临床上,我们很难将血管外皮细胞瘤(Hemangiopericytoma, HPC)与血管瘤型脑膜瘤区分出来。我们试图探索是否术前的磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)参数可以从血管瘤型脑膜瘤中鉴别和预测HPC。血管外皮细胞瘤(Hemangiopericytoma, HPC)是一种血管原发的罕见肿瘤,它是由Stout and Murray首次提出的。在中枢神经系统中,HPC与血管瘤型脑膜瘤在影像性检测中十分相似,尽管两者存在组织病理学上的差异。HPC容易复发和转移。血管瘤型脑膜瘤在所有脑膜瘤中的出现率大约为2.1%。它带有典型的良性脑膜瘤的特征,术前对于HPC和脑膜瘤的区分非常有必要,这有助于后续的手术和治疗。针对这一原因,我们试图确定是否术前的MRI参数可以从血管瘤型脑膜瘤中预测并区别HPC。方法：研究回顾了2005年1月至2014年12月南方医院12例HPC患者,17例血管瘤型脑膜瘤患者。29例患者的图像资料入组进行分析。应用2007-WHO的分级进行的组织病理学诊断。MRI检测使用的是3.0-T磁共振(General Electric Signa Excite HD)。ADC值使用Func-Tool software program (GEMedical Systems)自动检测。ADC不同肿瘤的b=1000的ADC图上进行人工ROI的选取,是由不知道肿瘤分级的其他作者完成的。基于在ADC图上3-5个区域,每个肿瘤的ADC值都可以计算出来。术前MRI参数在本研究的分析包括：肿瘤定位(颅底部还是凸起部),肿瘤大小(最大直径),肿瘤形态(不规则形状,包括蘑菇型和分叶状,规则形态包括圆形),T1加权像(对比脑灰质的高,低及相等的信号),T2加权像(对比脑灰质的高,低及相等的信号),T1增强信号(对比脑灰质的高,低及相等的信号),ADC值,Flair signal(对比脑灰质的高,低及相等的信号),瘤周水肿(PTE),脑膜尾征(DTS),血管流空影,T2加权像上的蛛网膜间隙,肿瘤内出血与坏死。坏死物质可以通过对比增强的T1WI增强区分损伤部分与未损伤部分。出血损伤可以通过未增强T1加权像的高信号位点以及T2加权像的集中高信号位点来区分。DTS的评价使用Goldsher的准则。单因素分析用于检验影像学与病理学之间的关系。二元逻辑回归模型用于评估预测HPC的指标。P0.05为差异有统计学意义。结果：12例HPC以及17例血管瘤型脑膜瘤分别通过2位独立的病理学专家进行确诊。HPC患者的平均年龄小于脑膜瘤患者,HPC的瘤体直径与脑膜瘤的没有明显差异性。肿瘤位置以及肿瘤形态在血管瘤型脑膜瘤和HPC患者中没有显著差异。血管瘤型脑膜瘤与HPC患者的性别存在差异性。HPC患者中无T1加权像高信号表现,T1加权像等信号患者6例,T1加权像低信号患者6例,而脑膜瘤中T1加权像等信号患者5例,T1加权像低信号患者12例。HPC中表现为T2加权像高信号,等信号,低信号的患者数分别为6例、6例以及0例,而脑膜瘤患者T2加权像高信号,等信号,低信号则依次为4例,13例以及0例。HPC中表现为FLAIR高信号,等信号,低信号FLAIR像的患者依次有4例,8例以及0例,而脑膜瘤依次为11例,6例以及0例。HPC患者中66.7%表现出T1增强像不均匀,而脑膜瘤患者中有23.5%的表现的T1增强像不均匀。HPC患者中50%存在T2加权像蛛网膜的破损,而脑膜瘤患者中29.4%存在上述现象；HPC患者中50%存在T2加权像的PTE,而脑膜瘤中的47.1%则存在上述现象；HPC患者中50%存在不规则形态,而脑膜瘤患者中则有17.6%；HPC患者66.7%存在MRI的坏死,而脑膜瘤患者则为23.5%;HPC患者中66.7%存在MRI的蛛网膜间隙,而脑膜瘤患者中则为70.6%；HPC患者33.3%存在MRI的脑膜尾征,而脑膜瘤患者则为64.7%;HPC患者中8.3%存在MRI的肿瘤出血,而没有脑膜瘤的患者出现出血的现象。血管瘤型脑膜瘤的ADC值比HPC患者的要低。其中的五个参数,年龄,性别,ADC值,肿瘤内坏死情况以及T1增强像,利用单因素分析方法均发现在这两种肿瘤类型中存在显著性差异,利用Logistic回归模型分析评价是否这些参数可以预测HPC。结果ADC值作为单一独立的参数可以预测HPC。结论：通过单因素分析年龄,性别,ADC值,坏死以及T1增强像5个参数在两种类型的肿瘤发现存在明显的差异。Logistic回归模型的结果显示ADC值是HPC的单个独立的预测指标(p=0.039,OR:14.5,CI-3.7-38.6).ADC值可以作为一个简单有效的工具,初步鉴别血管瘤型脑膜瘤和血管外皮细胞瘤。ADC值结合加权前后的MR扫描参数可能有助于进一步提高诊断的可靠性。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R739.45

【参考文献】