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IVIM及3D-ASL成像在脑胶质瘤术前分级中的应用

编辑:INC|发布时间:2021-11-09 10:37

  1IVIM成像

  IVIM成像在脑胶质瘤术前分级中具有一定的应用价值,其中D的诊断效能及稳定性较好,f可以一定程度上反映肿瘤血管信息,具有一定的潜能,D*由于易受一些因素的影响,其诊断价值尚有一定的争议。Bai等认为高级别胶质瘤(high grade glioma,HGG)的D值明显低于低级别胶质瘤(low grade glioma,LGG),且D值的诊断效能最好,当其临界值取0.552×10-3mm2/s时诊断效能最佳,相应的敏感度为85.7%,特异度为91.2%。

IVIM及3D-ASL成像在脑胶质瘤术前分级中的应用

  Zhang等研究发现D值可以很好地鉴别弥漫性星形细胞瘤的级别,D值与Ki-67指数有很强的相关性(r=-0.789)。Wang等发现标准化D值(rD)的诊断价值较D值更高,当rD取0.828时,诊断效能最佳,相应的敏感度、特异度分别为90.5%、92.3%,且rD与Ki-67指数呈中度负相关(r=-0.509),这反映了HGG的肿瘤细胞密度大于LGG;由于HGG的恶性程度更高,肿瘤细胞增殖能力更强,因此细胞密度更大,核浆比更高,细胞外间隙更小,使得水分子扩散更加受限;研究还发现,肿瘤组织的D值明显高于对侧正常白质,分析原因可能是肿瘤细胞破坏了正常的细胞结构,从而增加了细胞外的空间,使水分子更容易扩散,这与以往研究报道的结果一致。一项Meta分析结果也表明D值有助于鉴别高低级别胶质瘤。相反,Togao等研究认为D值在鉴别胶质瘤级别方面价值不大,可能与其研究的样本量较少有关。

  综上,D值在胶质瘤术前分级中具有重要价值,且在一定程度上可以预测Ki-67指数,为临床病理检查提供一项辅助参考。

  Zou等研究显示HGG的f值明显高于LGG,当f值取7.6%时诊断效能最佳,相应的敏感度、特异度分别为92.0%、80.8%。Wu等认为f值与动态磁敏感对比(dynamic susceptibility contrast,DSC)成像的参数脑血容量(cerebral blood volume,CBV)呈正相关,其可作为一个评估胶质瘤血管有价值的参数,具有替代CBV的潜能。

  而一些研究显示HGG的f值低于LGG,出现这种结果的原因可能有以下几点:①f值会受组织T2值及扫描参数回波时间(echo time,TE)影响,f值在较疏松组织比在实性组织中更加准确;②f值与扫描方案中b值的选取也有一定的关系,当选用较多高b值时,D值的减小可能会导致f值测量的误差;③部分HGG中肿瘤细胞密度增加而微循环灌注所占的比例并未增加,而部分LGG由于水分子相对不受限,使D*增加,从而使f值增加。Dolgorsuren等研究表明f值在鉴别高低级别胶质瘤方面没有价值,原因可能与样本量较少有关,且一部分胶质瘤没有病理学分级。

  总之,f值在术前胶质瘤分级方面具有一定价值,在评价肿瘤血管方面有替代CBV的潜能,但部分扫描参数可能对f值的准确性产生一定影响,在临床工作中应选择合适的b值分布方案和TE,扫描前对T2进行校正,从而减少误差。一些研究者发现D*在HGG中明显高于LGG,表明HGG较LGG具有更加丰富的肿瘤血管结构。另外,D*可能会提示一些肿瘤渗透方面的信息,这与肿瘤组织的病理组织特征相关;但Togao等研究得出相反的结论,认为D*容易受脑脊液和肿瘤坏死成分导致的部分容积效应影响。

  Federau等研究认为心动周期可能对D*的测量产生一定的影响。另有研究者认为D*的可重复性较低,建议在IVIM算法中采用分段拟合、循序渐进的方法,或者设定约束阈值来限制IVIM参数值的范围,以提高测量数值的准确性。

  综上,由于部分D*值易受容积效应、心动周期等因素的影响且可重复性较低,使其在胶质瘤分级方面的作用存在一定争议,尚需要进一步研究来提高其准确性。

  2.3D-ASL成像

  3D-ASL成像在鉴别胶质瘤级别方面具有重要价值,其中标准化后的最大脑血流量(rCBFmax)诊断效能最佳,同时3D-ASL与DSC成像相关参数具有较好的相关性,且前者具有无需对比剂、重复性好等优点,在判断肿瘤血供方面临床价值潜力较大。CBF值与微血管密度也具有较好的相关性。胶质瘤不同的病理类型对CBF值也可能产生一定的影响。

  Wang等认为ASL成像有助于胶质瘤分级,研究发现HGG的CBF值及rCBF值高于LGG,其中rCBFmax诊断效能最佳,当rCBFmax阈值取1.25时相应敏感度、特异度分别为86.5%、73.3%,这与以往研究结果基本一致。一项Meta分析也显示ASL成像在胶质瘤分级方面有价值,其中rCBFmax的诊断效能最佳,当rCBFmax阈值取1.46时相应敏感度、特异度分别为85%、92%,受试者操作特征(ROC)曲线下面积(AUC)为0.95。

  Liu等研究发现rCBFmax、平均血流量值(CBFmean)及标准化后的平均血流量值(rCBFmean)在鉴别胶质瘤级别中具有一定价值,其中rCBFmax诊断效能最佳,AUC为0.746;研究还发现,CBFmean和rCBFmean在鉴别胶质瘤的IDH基因突变状态方面也具有一定作用。Wang等研究也发现rCBFmax在胶质瘤术前分级中诊断效能最佳,AUC为0.798;当rCBFmean阈值取0.89时,其特异度最高(86.7%);另外,该研究采用了三维兴趣区来标记整个肿瘤组织,因此具有一定的代表性。

  此外,Fu等研究认为在临床应用中应该对CBF值进行标准化以排除年龄、性别等因素的影响,而对照组织选择对侧正常灰质比对侧正常白质、对侧镜像区正常组织价值更大;因为白质需要较长的到达标记时间,从而会丢失一部分信号。Arisawa等和Morana等研究发现ASL与DSC成像所测得的相关参数具有较好的相关性,且Arisawa等认为DSC成像的诊断效能优于ASL成像,而Alsop等认为ASL比DSC成像是一个更好描述灌注效应的工具,DSC成像的增强原理主要反映大脑血脑屏障的破坏而不是肿瘤灌注的本身。

  Khashbat等研究发现HGG在DSC成像上显示无强化,而在ASL成像上显示比LGG有更高的CBFmax和CBFmean,而且ASL成像具有无创、无电离辐射、无需对比剂以及可重复、具有定量指标等优点,因此适用于健康查体、病人随访、肾功能不全病人及儿童的检查。但是,ASL影像的SNR不高,参数值有系统测量误差且阈值不确定,对伪影也比较敏感。

  除了与其他灌注方法相比较外,研究者们还试图探索ASL与一些微观分子之间的关联,Di等发现CBF与微血管密度呈正相关(r=0.567),提示ASL可以在一定程度上描述肿瘤血管方面的信息。另有研究发现,在同等级别胶质瘤中,少突细胞胶质瘤和间变性少突细胞胶质瘤可能具有更高的灌注,而一些胶质母细胞瘤并没有高灌注,这可能与胶质母细胞瘤增殖活性高,更容易产生一些缺氧诱导因子,从而导致部分肿瘤细胞缺血坏死,但其具体的机制尚需进一步研究。因此,在研究胶质瘤CBF值时应考虑肿瘤的病理类型,并结合常规MRI的形态学表现、强化程度及相关临床信息做出综合判断。

  3IVIM联合对比3D-ASL成像

  联合应用IVIM与3D-ASL成像可以从肿瘤内部细胞结构和微血管形成情况两方面对胶质瘤进行更加全面的评估,但目前将IVIM与3D-ASL成像联合应用对比的研究较少,研究主要集中在探讨各参数之间的差异及关联性以及联合应用的准确性。Dolgorsuren等研究显示f值与ASL-CBF呈轻度正相关(r=0.414),ASL-CBF比IVIM灌注参数反映的灌注效果更好,这可能是由于ASL受血管渗透性的影响较小。

  Shen等研究显示,f与CBF呈中度正相关(r=0.56),f与D*的乘积(f×D*)与CBF呈较强的正相关(r=0.696),且f×D*比CBF在胶质瘤分级方面具有更好的诊断价值;当f×D*临界值取2.8时诊断效能最佳,AUC为0.979,相应的敏感度、特异度分别为96.3%、91.3%;f×D*可以作为ASL成像的一种可能的补充方法来评估肿瘤的灌注状态。

  Wang等发现IVIM参数比3D-ASL参数对胶质瘤分级的诊断准确度更高,其中rD的诊断效能最佳,AUC为0.971;研究还表明综合IVIM与ASL参数有助于治疗策略的选择和病人的预后改善。Lin等研究显示,对于胶质瘤高低级别的鉴别D*优于CBF;IVIM可以同时反映胶质瘤的血流和扩散信息,其可能成为一种无创性鉴别LGG和HGG的方法;研究结果还显示,f值与ASL-CBF呈中度负相关(r=-0.619),这与Shen等的研究结果相反,可能是由于该研究中HGG的f值比LGG更低,考虑与其b值选取有关。曾等认为联合应用IVIM与3D-ASL成像诊断的敏感度、特异度分别为100%、91.7%,优于单独成像。因此,在临床上应联合应用这两种技术能够提高诊断的准确性。

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