脑淋巴瘤基于IVIM DW-MRI及DSC-MRI灌注成像的比较研究

发布时间：2017-08-07 07:37

  本文关键词：脑淋巴瘤基于IVIM DW-MRI及DSC-MRI灌注成像的比较研究

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【摘要】：[研究目的]本课题研究目的是(一)分析原发性脑淋巴瘤、高级别星形细胞瘤、脑膜瘤IVIM与DSC影像学特征及其诊断及鉴别诊断的价值； (二)探讨脑淋巴瘤IVIM-MRI灌注参数与DSC灌注参数相关性研究。[方法]1研究对象收集本院在2014年11月到2015年11月期间怀疑脑肿瘤患者65例,所有患者均进行了常规磁共振增强、双指数模型拟合的IVIM MRI及脑动态磁敏感对比增强扫描。磁共振扫描检查后所有患者均进行立体定向活检或者手术活检证实病理共入组51例患者。其中高级别星形细胞瘤20例(14例胶母细胞瘤,6例间变形星形细胞瘤)、脑膜瘤20例及原发性脑淋巴瘤11例。2检查方法及图像处理所有符合实验纳入标准的受试者均在我院进行磁共振扫描,采用Philips Archieve 1.5T(Philips Healthcare, Best, Netherland)磁共振扫描仪并8通道标准头线圈,进行头颅MRI平扫(包括矢状位、冠状位和轴位)、IVIM-MRI、动态磁敏感对比增强及灌注后增强扫描(包括矢状位、冠状位和轴位),2.1常规MRI成像序列包括：横轴位T,WI、横轴位T2WI、横轴位T2 FLAIR、矢状位T2WI。参数如下描述：横轴位T,WI:TR=542ms, TE=15ms, TI=860ms,矩阵=256mm×204mm;横轴位T2WI：快速自旋回波(FSE), TR= 4571ms, TE= 110 ms,矩阵=368mm×286mm;横轴位T2 FLAIR:TR= 6000ms, TE= 120 ms, TI=2000 ms,矩阵=352mm×184mm。所有横轴位,FOV=256mm×256mm扫描层厚5.Omm,层间距1.Omm。矢状位T2WI：TR= 5160ms, TE= 96ms,矩阵=256mm×256mm,扫描层厚5.Omm,层间距1.Omm。2.2 IVIM成像扫描在注射对比剂前行多b值弥散扫描,采用单次激发自旋回波平面回波(Spin Echo Planner imaging SS-EPI)序列,并行采集空间敏感编码技术(ASSET)。 IVIM-DWI在x,y,z轴三个方向施加13个b值(0,10,20,30,50,80,100,150,200,300,400,600,800s/mm2)。余IVIM-DWI参数如下：重复时间(TR)/回波时间(TE),3000/56 ms：视野(FOV)256mm×256mm;层厚/层间距：5mm/1mm;矩阵：256mm×256mm.2.3动态磁敏感对比增强灌注成像扫描：采用SE-EPI序列,扫描参数为：TR/TE=2000/30ms, FOV=240mm×240mm,矩阵=64mm×24mm,层面内分辨率=3.75mm X3.75mm,层厚4mm,间隔lmm,层数30。共采集186个时相,采集时间为1分45秒,共获得1800幅图像。开始扫描出现图像后,利用高压注射器肘静脉团注Gd-DTPA (gadopentetate dimeglumine, Magnevist;Bayer Healthcare, Berlin, Germany),注射速率：5ml/s,剂量：0.2ml/kg,注射完后以同样速率注射20ml生理盐水。2.4完成DSC成像后,进行T1WI轴位、冠状位及矢状位增强扫描。3数据处理3.1 IVIM数据分析利用飞利浦后处理工作站(Extended workspace Philips Healthcare)中第三方软件Pride DWI Tool (version 1.5, Philip Healthcare)进行数据后处理。弥散数据拟合单指数模型和双指数IVIM模型进行后处理。通过线性拟合方程获得真性弥散系数D。而f值及D*值侧通过非线性最小二乘算法拟合数据。PRIDE软件可自行计算数据的拟合度R2,本组测量数据拟合度均大于0.8,数据均可纳入研究。利用ImageJ软件自动生成D图,f图,D*图,在空间分辨率较高的D图上选定感兴趣区(ROI),感兴趣区置于增强T,加权图像明显强化的部分,尽量靠近肿瘤中心,以避免囊性、 坏死和出血性区域。根据单指数模型公式,利用两b值0及800s/mm2获得ADC图,并在同一个病灶层面测量ADC值。3.2 DSC-MRI数据分析利用Philips磁共振工作站(Extended workspace Philips Healthcare),采用神经灌注后处理方式生成CBV图、CBF图及MTT图。对比T,WI增强图像,选择CBV彩图上色彩最高病灶,ROI避开坏死、囊变及血管等异常灌注区域,得到CBV、CBF及MTT数值。同时在对应健康脑白质区域内画同样大小的ROI区,记录rCBV=TBV/CBV值。3.3以上所有测量数据均有由两名初级神经影像医生进行测量,其中一位重复测量两次。4统计学分析应用Medcalc软件进行组内相关系数ICC测定,对所测得三组数据进行一致性检验。ICC0.8认为一致性佳;ICC=0.6-0.8认为一致性良好;ICC0.6认为一致性较差。余所有统计学检验均使用SPSS20.0软件(Chicago, IL, USA)进行数据分析。所有计量资料采用均数±标准差表示。以下检验以α=0.05为显著性水准,判断各组内及组间是否具有统计学意义。4.1三组脑肿瘤患者的一般临床资料年龄差异采用one-way ANOVA检验；性别差异利用卡方检验；4.2对IVIM弥散加权成像参数ADC值、D值、f值、D*值及DSC灌注加权成像参数rCBV等计量资料行正态分布检验及方差齐性检验。符合正态分布及方差齐性的数据进行参数检验,不符合条件数据进行非参检验。4.3采用one-way ANOVA方式或非参数多个样本比较的秩和检验(Kruskal-Wallis,即H值检验)对三组肿瘤(原发性脑淋巴瘤、高级别星形细胞瘤及脑膜瘤)的IVIM模型弥散参数ADC值、D值、f值及D*值及DSC-MRI参数rCBV进行差异性分析。存在差异时再分别采用两个样本比较的L-S-D检验或秩和检验(Mann-Whitney Test)4.3对三组脑肿瘤DW-MRI双指数模型参数D值及单指数模型ADC值的相关性等进行Pearson相关性分析,以r≥0.7表示高度相关； r=0.4-0.7表示呈相关性一般；r0.4相关性较差。4.4对三组脑肿瘤IVIM DW-MRI灌注参数f值与DSC灌注成像的rCBV的相关性等进行Pearson相关性分析,以r≥0.7表示高度相关：r=0.4-0.7表示呈相关性一般；r0.4相关性较差。[结果]排除3例无病理患者,余62例患者中,2例患者为肿瘤复发患者,6例为低级别星型细胞瘤患者(病理诊断为DNT),3例为海绵状血管瘤患者。余51例患者未进行治疗,经活检或手术病理证实的高级别星型细胞瘤(n=20),脑膜瘤(n=20)或PCNSL (n=11)1、常规MRI检查11例原发性中枢型脑淋巴瘤中7例为单发病灶,4例为多发病灶,共有病灶19个。病灶均位于幕上脑实质内,位于双侧基底节区病灶7个,额叶2个,颞叶5个,顶叶3个,胼胝体区2个。位于中线区域肿瘤有11个(11/19)。病灶边界清,常规T,WI序列上表现为等信号15个,4个为低信号；T2WI序列信号较混杂,高信号2个,稍高信号11个,等信号2个,稍低信号3个。16个病灶可见瘤周水肿,其中呈指样水肿12个,环状水肿4个。15个病灶实质均匀,2个病灶内见出血,2个病例内见囊变。增强扫描后病灶均呈明显强化,强化边缘不规则8例(抱拳征：1例；尖角征：2例；脐凹征：5例),强化边缘规则3例。在增强T1WI序列上测量肿瘤最大病灶直径,肿瘤最大直径平均约(23±4.21)mm。20例高级别星形细胞瘤中例单发病灶18例,多发病灶2例,共有病灶23个。本组研究中,5例患者最大病灶跨脑叶生长,分别累及额颞叶、顶枕叶、海马区-胼胝体压及胼胝体压部-顶枕叶。余15例患者病灶位于额叶7例,颞叶3例,顶叶2例,基底节区1例,岛叶1例,侧脑室1例；高级别星形细胞瘤肿瘤边界欠情,在T1WI信号以低信号为主,其中1例病灶混杂出血信号；T2WI以高信号为主,4例病例为稍高信号,余均为高信号。12例病灶可见瘤周水肿,指样水肿10例,环状水肿2例。所有病灶实质欠均匀, 增强扫描后病灶呈不均匀强化,花环样强化16例,环形强化3例,结节样强化1例。在增强T,WI序列上测量,20例高级别星形细胞瘤最大直径平均约(31±5.81)m。20例脑膜瘤中单发19例,多发1例。病灶位于额叶4例,颞叶3例,枕叶3例,顶叶4例,大脑镰3例,蝶骨3例；脑膜瘤边界清楚,T,WI序列上表现为等／低信号,其中2例病灶内见出血；脑膜瘤T2WI信号较复杂,低信号6例,等信号6例,稍高信号3例及高信号5例。10例病灶可见瘤周水肿,7例为指样水肿,3例为环状水肿。在增强T,WI序列上测量,脑瘤最大直径平均约(35±2.11)m。增强扫描肿瘤18例均匀明显强化,2例为不均匀强化,内见囊变无强化区。2、参数的可重复性两位测量者所测得三组数据中,ADC值、D值、f值及rCBV值均获得较好的组间一致性,ADC值的ICC为0.882(95%CI：0.792-0.933),D值的ICC值为0.861(95 %CI：0.667-0.893),f值的ICC为0.862(95%CI：0.791-0.963),rCBV值为0.892(95%CI：0.857-0.946)。D*值获得良好一致性0.657(95%CI：0.498-0.848)3、IVIM DW-MRI定量参数及ADC值经过one-way ANOVA方差分析检验,三组肿瘤的IVIM DW-MRI定量参数D值、f值及ADC值均具有显著性统计学差异(p0.05)。原发性脑淋巴瘤ADC值为(1.16±0.10)×10qmm2/s,高级别星型细胞瘤ADC值为(1.23±0.56)×10-3mm2／s,脑膜瘤ADC值为(1.72±0.25)×10-3mm2/s,原发性脑淋巴瘤D值为(0.76±0.25)×10-3mm2/s,高级别星型细胞瘤D值为(0.91±0.15)×10-3mm2/s及脑膜瘤D值为(1.38±0.25)×10-3mmz/s。原发性脑淋巴瘤f值为(7.13±0.54)%,高级别星型细胞瘤f值为(14.63±1.03)%及脑膜瘤f值为(8.75±1.21)%。原发性脑淋巴瘤D*值为(87.80±20.35)×10-3mm2/s,高级别星型细胞瘤D*值为(121.51±13.60)×10-3mm2/s及脑膜瘤D*值为(90.83±11.83)×10-3mm2/s。原发性脑淋巴瘤ADC值、D值、f值及D*值均明显低于高级别星型细胞瘤及脑膜瘤。三种肿瘤中ADC值、D值、f值均存在统计学差异(表3-3)。进一步进行两两分析发现：ADC值：脑膜瘤组与原发性脑淋巴瘤组存在统计学差异(p=0.00),脑膜瘤组与高级别星型细胞瘤组存在统计学差异(p=0.00)。原发性脑淋巴瘤组与高级别星形细胞瘤组无统计学差异(p=0.355)。D值：脑膜瘤组与原发性脑淋巴瘤组存在统计学差异(p=0.00),脑膜瘤组与高级别星形细胞瘤组存在统计学差异(p=0.00)。原发性脑淋巴瘤组与高级别星形细胞瘤组无统计学差异(p=0.055)。f值：高级别星型细胞瘤瘤组与原发性脑淋巴瘤组存在统计学差异(p=0.00),脑膜瘤组与高级别星形细胞瘤组存在统计学差异(p=0.00),脑膜瘤组与原发性脑淋巴瘤组无统计学差异(p=0.273)脑淋巴瘤rCBV值为1.18±0.08,高级别星形细胞瘤rCBV值为4.46±0.28,脑膜瘤rCBV值为5.59±0.59。脑淋巴瘤灌注最低,脑膜瘤灌注最高,两者之间存在明显统计学差异(p=0.00)。原发性脑淋巴瘤与高级别星型细胞瘤之间存在统计学差异(p=0.03)。脑膜瘤与高级别星形细胞瘤之间不存在统计学差异(p=0.109)。5、三组肿瘤双指数模型定量参数D值与单指数模型定量参数ADC值之间的关系所测得ADC值均值为(1.41±0.32)×10-3mm2/s,D值为(1.06±0.33)×10-3mm2/s,D值低于ADC值。原发性脑淋巴瘤组中,ADC值与D值有高度相关性(17=0.007,r=0.753)；高级别星形细胞瘤组中,ADC值与D值有中度相关性(p=0.01,r=0.699)；脑膜瘤组中ADC值与D值有高度相关性(p=0.00,r=0.96)。6、三组肿瘤IVIM DW-MRI定量灌注参数f值与DSC-MRI灌注参数rCBV之间的关系采用Pearson相关分析,原发性脑淋巴瘤组IVIM DW-MRI获得的定量灌注参数f值与DSC-MRI灌注参数rCBV呈高度相关性,呈正相关关系(r=0.95,p=0.00)；高级别星形细胞瘤组IVIM DW-MRI获得的定量灌注参数f值与DSC-MRI灌注参数rCBV呈中度相关性,呈正的直线关系(r=0.68,p=0.01)。脑膜瘤组中两参数之间均不具有相关性或相关性差(r=-0.38,p=0.10)。[结论]一、IVIM-MRI弥散参数D值与ADC值在原发性脑淋巴瘤最低,高级别星形细胞瘤次之,脑膜瘤最高。原发性脑淋巴组与脑膜瘤组、高级别星型细胞瘤组和脑膜瘤组间都有统计学差异,原发性脑淋巴瘤组及高级别星型细胞瘤组中没有统计学差异。二、IVIM-MRI灌注参数f值在原发性脑淋巴瘤最低,脑膜瘤次之,高级别星形细胞瘤最高。 脑膜瘤组及高级别星型细胞瘤组、原发性脑淋巴瘤组及高级别星型细胞瘤组间都有统计学差异,原发性脑淋巴组与脑膜瘤组没有统计学差异。三、DSC-MRI灌注参数rCBV在原发性脑淋巴瘤最低,高级别星形细胞瘤次之,脑膜瘤最高。原发性脑淋巴组与脑膜瘤组、原发性脑淋巴瘤组及高级别星型细胞瘤组间都有统计学差异,高级别星型细胞瘤组和脑膜瘤组没有统计学差异。四、原发性脑淋巴瘤及高级别星形细胞瘤IVIM灌注参数f与DSC-MRI灌注参数rCBV有正相关关系,其中高级别星形细胞瘤f值及rCBV值比原发性脑淋巴瘤高。
【关键词】：原发性中枢系统淋巴瘤 高级别星型细胞瘤 脑膜瘤 功能磁共振成像
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R739.4;R445.2
【目录】：

• 摘要3-11
• ABSTRACT11-21
• 缩略词中英文对照表21-22
• 第一章 研究背景22-28
• 第二章 试验部分28-33
• 一 研究对象28
• 二 研究方法28-33
• 第三章 结果33-46
• 第四章 讨论46-57
• 一、本课题的设计思路46-47
• 二、本组研究参数的可重复性47-48
• 三、原发性脑淋巴瘤及其他富血供肿瘤的常规MRI特点48-49
• 四、IVIM弥散参数在原发性脑淋巴瘤中的诊断及鉴别诊断49-51
• 五、单指数模型ADC值与双指数模型D值51-52
• 六、IVIM灌注参数在原发性脑淋巴瘤中的诊断及鉴别诊断52-54
• 七、IVIM灌注参数与DSC-MRI灌注参数相关性研究54-56
• 八、本研究不足之处56-57
• 第五章 结论57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间成果63-64
• 致谢64-66

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