磁共振氨基质子转移成像在脑胶质瘤中的应用研究

发布时间：2017-09-23 05:30

本文关键词：磁共振氨基质子转移成像在脑胶质瘤中的应用研究

【摘要】：背景胶质瘤是脑肿瘤中最常见的恶性肿瘤,其神经病理学、遗传和预后的显著异质性使得胶质瘤的诊断和治疗十分重要。近年来,虽然神经外科、放疗及化疗等技术取得了一定的进展,但胶质瘤的平均生存期仍比较低(间变性星形细胞瘤为2-5年,多形胶质母细胞仅为12-15个月)。术前正确的分级诊断和综合评估肿瘤侵犯范围对胶质瘤治疗方案的确定及预后判断具有十分重要的意义。胶质瘤病理学的异质性导致肿瘤不同空间部位的肿瘤组织分化程度存在明显差异,且部分高级别胶质瘤在常规磁共振增强扫描时无明显强化,这些因素导致无论病理活检取材或是影像学分级所选取的肿瘤部位都对正确判断肿瘤级别造成很大影响。氨基质子转移(amide proton transfer, APT)成像示一种基于依赖化学交换饱和转移(chemical exchange-dependent saturation transfer, CEST)的新的内源性分子影像学成像方法,能检测内源性、位于细胞质内的游离蛋白质及多肽。对于这种新成像技术在不同级别肿瘤之间所得图像的比较及其成像的组织病理学基础尚未有人进行深入的探讨。本研究利用氨基质子转移成像分析不同级别胶质瘤的影像学特征,结合相应的组织病理学及免疫组织化学特征,探讨氨基质子转移成像对脑胶质瘤分级诊断的作用,研究氨基质子转移成像信号强度与肿瘤细胞密度、微血管密度及肿瘤细胞增殖指数之间的相关性,明确其成像的病理学基础。目的研究脑胶质瘤磁共振氨基质子转移成像的影像学特征,评价其对胶质瘤异质性的显示以及在其分级诊断上的临床应用价值。对不同级别胶质瘤的病理学及免疫组织化学特征进行分析,探讨胶质瘤APT信号强度与病理学变化的相关性及这些病理学指标对APT信号强度的影响程度,进一步明确APT成像可能的病理学基础。材料与方法 1.研究对象手术病理证实的胶质瘤患者34例,将其划分为两组,WHO分级为Ⅰ-Ⅱ级者划分为低级别肿瘤组,共11例,包括少突胶质瘤7例,星形细胞瘤2例,混合性胶质-神经元肿瘤2例；WHO分级为Ⅲ-Ⅳ级者划分为高级别肿瘤组,共23例,包括间变性星形细胞瘤8例,胶质母细胞瘤11例,间变性少突胶质瘤2例,间变性少突星形胶质细胞瘤1例,混合性胶质-神经元肿瘤1例,在高级别组中包括8例复发病例。34例中28例病例进行了CD34及Ki-67免疫组织化学检查,其中低级别组11例,包括少突胶质细胞瘤7例,星形细胞瘤2例,混合性胶质-神经元肿瘤2例；高级别组17例,包括间变性星形细胞瘤5例,胶质母细胞瘤11例,混合性胶质-神经元肿瘤1例。所有患者检查均得到伦理委员会同意。 2.扫描方法 MRI常规扫描采用荷兰飞利浦公司生产的Achieva3.0T超导磁共振扫描仪,标准头部正交线圈。为避免干扰效应,APT扫描在增强扫描之前进行,即完成常规平扫后进行APT扫描,选择肿瘤显示最大的层面进行单层扫描。APT扫描前使用二阶匀场以减少场不均匀性对APT效应的影响,偏共振射频脉冲进行预饱和。随后进行常规T1WI增强扫描。 3.APT图像分析及指标测定将APT原始数据导入Sun UltraSparc Station (Sun Microsystems, Mountain View, CA)软件,用编辑在交互式数据分析语言中的程序(IDL; Research Systems,Inc., Boulder, CO, USA)进行分析测值并重建出伪彩图。分别测定肿瘤瘤核心、瘤周水肿区及对侧正常脑白质区三个感兴趣区(ROI)的APT值(低级别组无明确水肿区则只测量瘤核心及对侧正常脑白质区的APT值),使用配对t检验分别比较肿瘤瘤核心与水肿区、肿瘤瘤核心与对侧正常脑白质以及水肿区与对侧正常脑白质的APT值之间的差异：用两独立样本t检验比较高级别组与低级别组瘤核心APT值的差异。采用受试者特性曲线(ROC)分析获得瘤核心APT值的最佳诊断界值,根据此值鉴别肿瘤级别并确定取该界值时分级诊断的灵敏度和特异度。 4.手术方法患者均接受显微镜下开颅脑胶质瘤切除术,麻醉方式为全身麻醉+气管插管,术中以确定的ROI作为立体定位活检的目标取得该ROI处的病理标本,并对胶质瘤组织进行显微镜下肉眼全切,术后对取得的全部胶质瘤标本送病理检查。 5.病理切片染色及指标测定对所有病理标本分别进行常规HE染色,并对28例病例进行CD34、Ki-67免疫组织化学染色,在HE染色切片上测定肿瘤细胞密度,CD34免疫组化染色切片上测定微血管密度,Ki-67免疫组化染色切片上测定肿瘤增殖指数。采用两独立样本t检验分析三者在高级别组与低级别组之间是否存在差异,采用Pearson相关性分析肿瘤瘤核心APT值与肿瘤细胞密度、微血管密度及肿瘤增殖指数之间的相关性,多元线性回归分析APT值与三者之间的关系。结果高级别组瘤核心APT值与瘤周水肿区及对侧正常白质区的APT值存在显著性差异(P值均0.01),且高级别组瘤周水肿区与对侧正常白质区的APT值间亦具有显著性差异(P=0.013),水肿区APT值高于对侧正常白质区。低级别组瘤核心APT值与对侧正常脑白质区存在显著性差异(P=0.0160.05)。瘤核心的APT值在高级别组与低级别组间存在显著性差异,高级别组瘤核心信号明显高于低级别组(P0.01)。常规T1增强判断肿瘤高低级别的灵敏度为91.3%,特异度为80.0%。ROC曲线分析结果显示APT值最佳诊断界值为2.172,将瘤核心APT值2.172者定为低级别肿瘤,2.172者定为高级别肿瘤,此时APT值在胶质瘤分级诊断中的灵敏度为95.7%,特异度为81.8%。瘤核心的APT值、肿瘤细胞密度、微血管密度及肿瘤增殖指数在高级别组及低级别组间均存在显著性差异(P0.01)。高、低级别肿瘤瘤核心的APT值与肿瘤细胞密度、微血管密度及肿瘤增殖指数呈显著正相关关系,相关系数r分别为0.904(P0.01),0.598(P0.01),0.750(P0.01)。且瘤核心的APT值与肿瘤细胞密度X1、微血管密度及X2及肿瘤增殖指数X3之间呈多元线性相关,方程为Y=0.801+0.12X1-0.003X2+0.26X3, F=46.437, P=0.000, R2=0.853,且t值：细胞密度(6.610)肿瘤增殖指数(2.383)。结论胶质瘤瘤核心的APT值高于瘤周水肿区及对侧正常脑白质区的APT值,且高级别胶质瘤瘤周水肿区APT值高于对侧正常脑白质区的APT值,而在常规磁共振增强扫描显示水肿区无强化,这对划分胶质瘤实质及肿瘤的浸润区域有重要的意义,在手术中对肿瘤的切除范围有指导作用,可根据APT值的增高区域适当扩大切除范围。高级别胶质瘤的APT值明显高于低级别胶质瘤,即使在无明显强化的高级别胶质瘤病例中也能显示出明显的高信号,因而可认为APT值有助于高、低级别胶质瘤的鉴别诊断。常规MRI+APT分级诊断较常规MRI分级诊断的准确性明显提高,APT有助于提高放射科医生对胶质瘤分级诊断的水平。肿瘤瘤核心APT值与该处的细胞密度、肿瘤微血管生成指标CD34和肿瘤细胞增殖活性指标Ki-67呈显著正相关,说明APT值能很好的反应肿瘤组织的恶性程度及不同级别、不同区域肿瘤的生长特征,能够反应胶质瘤不同部位肿瘤细胞密度、血管增生及肿瘤细胞增殖,从而直观体现胶质瘤的异质性。APT值的增高提示肿瘤细胞密度增高、微血管生成增加及肿瘤细胞增殖旺盛。多元线性回归分析提示肿瘤细胞密度对APT值的贡献大于肿瘤增殖指数,而微血管生成对APT值无明显影响,这也进一步证实了APT扫描的成像基础,说明在细胞越密集,即组织内蛋白及多肽越多的区域APT信号越高。
【关键词】：磁共振成像 氨基质子转移 脑胶质瘤 肿瘤细胞密度 微血管密度 肿瘤细胞增殖指数
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R739.41;R445.2
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