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脑胶质瘤预后多b值DWI研究

栏目:神外前沿|发布时间:2022-01-19 10:24:26 |阅读: |脑胶质瘤预后

  脑胶质瘤预后1、体素内非相关运动成像

  由于组织扩散和毛细血管微循环的影响,单指数模型DWI成像计算的ADC值将偏离真实水平。IVIM双指数模型采用多组B值,通过双指数拟合算法获得相关参数,从而将灌注信息从扩散数据中分离出来。其定量参数包括真实扩散系数D、灌注参数假扩散系数D*和灌注分数f。D代表真实的水分子扩散运动,D*代表毛细血管网灌注信息,f为灌注相关扩散占总扩散的百分比。

  Zhu等研究表明,具有恶性倾向的低级星形细胞瘤的D*和F值在预测2年生存率方面潜力巨大,敏感性和特异性高。Puig等研究还发现,病变对比增强区f和D*是GBM的预后标志物,高f和D*值与生存率缩短有关。Federau等研究还发现,最大IVIM灌注分数f在预测胶质瘤生存率方面略优于最大相对脑血容量(AUC分别为0.84和0.76),最大IVIMf增加与生存率降低有关。

  HGG通过产生复杂的微血管网络来满足其营养需求,脑灌注信息与肿瘤血管的产生程度密切相关。因此,通过检测脑灌注信息,可以了解胶质瘤的恶性程度,然后预测其预后。F值与组织学中的血管密度呈正相关。F值越高,胶质瘤的预后越差。同样,D*值高的患者预后也很差。IVIM可以在不使用对比剂的情况下反映组织灌注信息的特点,实现对胶质瘤患者生存期更准确的预测,对胶质瘤患者的临床决策和治疗具有重要意义。

  脑胶质瘤预后2、拉伸指数模型扩散加权成像

  常规DWI原理假设体内水分子扩散不受限制,呈高斯分布,可以建立单指数模型。然而,一些屏障,包括细胞膜、髓鞘和细胞外大分子,可以防止自由水的扩散。基于体内水分子的非高斯分布,SEMDWI可以更准确地反映组织中水分子的实际运动。其定量参数包括扩散分布系数(distributedddifusioncoeficient、DDC)和体素内扩散异质性指数α。

  目前,SEMDWI对脑胶质瘤的研究主要是预测病理分级和肿瘤增殖程度。Bai、Yan、Kusunoki等研究表明,α可以无创预测恶性胶质瘤的增殖水平。α值越低,肿瘤增殖程度越高。α代表体素中水分子运动的异质性,值为0~1。α值越接近0,表示水分子扩散的异质性越高。肿瘤恶性程度越高,水分子运动异质性越高,相应的α值越低。因此,低α值的胶质瘤预后可能越差。

  Chen等研究发现,DDC可能是一种更好地评价胶质瘤增殖活性的影像学标记物,与Ki-67标记指数和增殖细胞核抗原的表达呈负相关。Ki-67标记指数和PCNA是胶质瘤增殖活性评估和预后预测的可靠免疫组化标记物,随着胶质瘤恶性程度的增加而增加。

  DDC可以反映体素中ADC值的连续分布,更准确地描述组织中水分子的扩散运动。肿瘤恶性程度越高,细胞增殖水平越高,组织中水分子的扩散越有限,DDC值越低。因此,较低的DDC值与胶质瘤预后较差有关。SEMDWI参数αDDC可以预测胶质瘤的增殖水平。目前,预测胶质瘤预后的文章尚未报道,因此有必要进行新的研究来验证上述假设。

  脑胶质瘤预后3、超高b值DWI成像

  IVIM和SEMDWI都是基于水分子跨膜转运的自由扩散。此外,水分子跨膜转运也可以通过水通道蛋白(aquaporin、AQP)进行,哺乳动物中至少发现了13种AQP。多b值DWI成像可以提供丰富的水分子扩散信息。研究发现,超高b值(b值>1700s/mm2)DWI成像可以反映细胞膜上AQP的膜扩散信息和AQP表达,其相关参数水通道蛋白ADC(ADCaqp)可以为临床疾病的研究提供更有用的信息。

  Zhang和其他研究发现,超高b值DWIADCaqp是影响直肠癌预后的决定性因素。ADCaqp值可作为直肠癌AQP1表达的图像标记,与AQP1表达呈正相关;它还可以反映直肠癌的恶性程度。ADCaqp值越高,恶性程度越高。原因可能是恶性肿瘤组织中的水分子跨膜运输更丰富,因此需要更多的AQP表达,导致组织中水分子扩散有限和ADCaqp值的降低。

  Tan等研究发现,高级星形细胞瘤的超高b值DWI参数ADC高于低级星形细胞瘤,ADC与AQP4的表达呈正相关。研究表明,AQP与肿瘤有关,高级星形细胞瘤的AQP明显更高。笔者推断,AQP越多,组织内跨膜转运的水分子越多,扩散受限程度越小,ADC值越高。因此,较高的ADC值可能与预后差有关。

  超高b值DWI成像显示了直肠癌预后预测的价值,可以通过反映组织中AQP4的表达来评价胶质瘤的恶性程度,但胶质瘤预后预测的价值仍有待研究。

  脑胶质瘤预后4、神经突起方向的离散度和密度成像

  NODI是由受阻和受限扩散模型发展而来的。该模型假设了两种扩散过程:神经突起外受阻的水扩散过程(基于高斯分布)和内受限的水扩散过程(非高斯分布),可以区分三种不同的微观结构组织模型,包括细胞内、细胞外和脑脊液隔室,因此具有更大的应用潜力。NODI的常用参数包括:细胞内体积分数(intraclularvolumefraction、ICVF)、方向离散度指数(orientiondispersiondex、ODI)、各向同性扩散分数(isotraction、ISO)等。

  目前,还没有关于NODDI预测脑胶质瘤预后的文献。一些研究了其病理分级和肿瘤细胞增殖预测的价值,间接推断了脑胶质瘤的预后信息。Zhao等研究发现,NODDI参数可能为胶质瘤细胞增殖提供更多信息。根据对肿瘤实质区(Tumourparenchyma、TP)和肿瘤周区(Peritumourarea、PT)的NODI定量参数分析,高ICVFTP和低ICVFPT的肿瘤更有可能是HGG,TP区ODI值越高,胶质瘤恶性程度越高。

  此外,ICVF和ODI的平均值与TP区域的Ki-67值呈正相关。在TP区域,由于HGG具有更高的细胞密度和核多形性,组织中水分子运动的阻塞和有限扩散更为明显,因此ICVF值越高;HGG因正常脑组织损伤更明显,水分子扩散的各向同性程度越高,ODI值越高。Ki-67值与胶质瘤的恶性程度呈正相关,可进一步解释ICVF和ODI值与TP区域Ki-67值的正相关性。因此,TP区域的ICVF和ODI值越高,胶质瘤的预后可能越差。

  对于PT区,由于HGG具有较高的组织渗透性,正常脑组织的完整性被破坏,但不能完全被肿瘤组织所取代,因此水分子运动的阻塞和有限扩散程度降低,ICVF值越低。因此,PT区ICVF值越低,胶质瘤的预后可能越差。Li等研究还表明,NODDI是一种有效的胶质瘤细胞增殖预测方法。Ki-67LI与ICVF和ODI呈正相关。ICVF和ODI值越高,胶质瘤恶性程度越高,预后可能越差。基于阻塞和有限扩散模型的NODDI成像可以更全面地反映水分子的扩散信息,预测胶质瘤的恶性程度,并推测胶质瘤的预后可以更准确地预测。

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