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彌散張量成像對膠質瘤手術切除程度的早期評估價值研究

2014-06-26 02:06:38彭飛萬大海
中國醫學創新 2014年14期
關鍵詞:風險

彭飛+萬大海

【摘要】 目的:研究彌散張量成像對膠質瘤手術切除程度及預后的早期評估。方法:選取在山西醫科大學第一臨床醫學院神經外科住院手術治療,且在術中影像學基礎上達到盡全切,剔除術后3個月腫瘤進展病例后符合標準的20例患者,年齡42~79歲,平均(57.95±10.82)歲,其中男11例,女9例。采用直接測量法及彌散張量成像(DTI)輔助測量法對20例膠質瘤患者行術前、術后72 h及術后3個月的掃描,在術后MRT1加權像上不同層面分別手工描記殘余腫瘤邊界,獲取術后72 h及術后3個月殘余腫瘤體積進行比較分析。結果:經直接測量法獲取術后72 h殘余腫瘤體積明顯大于DTI輔助測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤,差異有統計學意義(t=4.924,P<0.001),直接測量法獲取術后3個月殘余腫瘤體積明顯大于DTI輔助測量法獲取的術后3個月的殘余腫瘤,差異有統計學意義(t=2.311,P=0.026)。經直接測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤體積明顯大于術后3個月的殘余腫瘤,差異有統計學意義(t=10.013,P<0.001),經DTI輔助測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤體積明顯大于術后3個月的殘余腫瘤,差異有統計學意義(t=7.389,P<0.001)。結論:將DTI技術用于評估膠質瘤手術切除程度,能夠保護患者的神經系統功能,提高手術療效評估的準確性。

【關鍵詞】 膠質瘤; 彌散張量成像; 風險; 評估

【Abstract】 Objective:To evaluate the utility of diffusion tensor imaging (DTI) in early assessment of extent of surgical resection and prognosis of gliomas surgical.Method:Selected the patients who were given operation treatment in neurosurgical department in first Clinical College of Shanxi Medical University,achieved the full cut based on the best imaging technique in operation and excluded tumor progression cases after 3 months,a total of 20 patients up to the standard.Patients were 42 to 79 years old,the average age was(57.95±10.82) years old,including 11 males and 9 females.The scanning of 20 glioma patients with preoperative and postoperative 72 hours and 3 months were performed by direct measurement and diffusion tensor imaging(DTI) auxiliary measurements.Tracings tumor boundaries with hand on different levels of postoperative MRT1 weighted images.Residual tumor volume after 72 hours and 3 months were analyzed and compared.Result:The volume of residual tumor after 72 hours by direct measurement was significantly larger than that by DTI acquiring auxiliary measurement,the difference was statistically significant(t=4.924,P<0.001).The volume of residual tumor after 3 months by direct measurement was significantly larger than that by DTI acquiring auxiliary measurement,the difference was statistically significant(t=2.311,P=0.026).The volume of residual tumor after 72 hours by direct measurement was significantly larger than that after 3 months,the difference was statistically significant(t=10.013,P<0.001).The volume of residual tumor after 72 hours by DTI acquiring auxiliary measurement was significantly larger than that after 3 months,the difference was statistically significant(t=7.389,P<0.001).Conclusion:DTI can be used in assessing the extent of surgical resection of gliomas to protect the nervous system function and improve the accuracy of surgery assessment.

【Key words】 Gliomas; Diffusion tensor imaging; Risk; Assess

腦膠質瘤是中樞神經系統最常見的惡性腫瘤,治愈率低,生存期短,其中膠質母細胞瘤的5年生存率不到5%,平均生存期僅14個月[1]。目前公認的惡性膠質瘤標準治療方案為手術切除腫瘤,輔以替莫唑胺化療和放療[2-3],但由于手術切除程度及鄰近白質纖維束損害程度的影響,使得膠質瘤患者的預后效果不明顯。如何盡可能在不損害鄰近功能區的情況下達到手術的全切成為臨床治療的關鍵。彌散張量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)是在擴散加權成像基礎上發展起來的一種唯一能無創地清晰顯示和分析白質纖維束的新技術,主要用于中樞神經系統病變腦神經功能方面的研究[4-5]。DTI技術通過顯示皮層下神經傳導束,在明確病灶邊界的同時精確定位鄰近神經功能區,幫助設計手術路徑,提高病變切除率,避免神經功能損傷。本研究運用DTI技術對膠質瘤手術切除程度進行評估,從而排除術后早期創面、組織水腫移位等因素所致影響,提高切除程度判斷的準確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取山西醫科大學第一臨床醫學院神經外科住院手術治療患者,且在術中影像學基礎上達到盡全切,剔除術后3個月腫瘤進展病例后符合標準的20例患者,年齡42~79歲,平均(57.95±10.82)歲,其中男11例,女9例。分別于術前、術后72 h及術后3個月進行MRI常規與DTI掃描。通過前期病例收集及數據分析,確定在SIMENS1.5T磁共振儀與PHILIP3.0T磁共振儀所收集數據均為有效資料。

1.2 方法 采用SIMENS1.5T磁共振掃描儀或PHILIP3.0T磁共振掃描儀,采用標準頭部正交線圈,對所有患者先行MRI常規掃描,再行DTI掃描,單次激發自旋回波平面成像序列獲取數據。重復時間(TR)/回波時間(TE)=195 ms/4.76 ms;軸位T1WI:

TR/TE=195 ms/4.96 ms;軸位T2WI:TR/TE=3800 ms/97 ms;軸位FLAIR:TR/TE=9480 ms/88 ms,TI=2550 ms。視野=230 mm×230 mm,256×256矩陣,5.0 mm層厚,1.5 mm層間距,b值為1000 s/mm2在25個方向上分別施加彌散敏感梯度,1次采集,掃描時間為3 min 53 s。經離線張量計算處理得到部分各向異性圖,通過人工選取興趣區由系統自送給出部分各向異性值,每個患者選取3次,取平均值。分別于術前、術后72 h、術后3個月行MRI常規與DTI掃描,綜合分析術前、術后72 h及術后3個月掃描序列,利用SPM5軟件以不同方法進行手術切除后殘留腫瘤體積測量,確定手術切除程度。

1.2.1 直接測量法 綜合分析術后72 h、術后3個月掃描序列,分別在術后MRT1加權像上不同層面手工描記殘余腫瘤邊界,獲取術后72 h殘余腫瘤體積及術后3個月殘余腫瘤體積。

1.2.2 DTI輔助測量法 著重比較腫瘤周圍白質纖維走行方向,分別在術后MRT1加權像上不同層面手工描記殘余腫瘤范圍,獲取術后72 h殘余腫瘤體積及術后3個月殘余腫瘤體積。

1.3 統計學處理 采用SPSS 17.0軟件對所得數據進行統計分析,直接測量法與DTI輔助測量法同一時間測量結果的比較及同一方法術后72 h與術后3個月測量結果均用(x±s)表示,比較采用配對t檢驗,以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

術前經常規MRI掃描即直接測量法進行腫瘤定位,結合DTI掃描即DTI輔助測量法顯示白質纖維束的走形,將腦膠質瘤患側的白質纖維束部分各向異性值與對側相應部位的正常白質纖維束部分各向異性值進行比較,得出腫瘤與白質纖維束的空間關系。DTI不僅能清晰直觀地顯示腦白質纖維束的走向、連續性和完整性,還能夠提供膠質瘤的不同生長方式。20例膠質瘤患者于術后72 h及術后3個月行常規MRI與DTI掃描,經綜合分析,利用直接測量法及DTI輔助測量法進行手術切除后殘留腫瘤體積測定。結果顯示,經直接測量法獲取術后72 h殘余腫瘤體積明顯大于DTI輔助測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤,差異有統計學意義(t=4.924,P<0.001),直接測量法獲取術后3個月殘余腫瘤體積明顯大于DTI輔助測量法獲取的術后3個月的殘余腫瘤,差異有統計學意義(t=2.311,P=0.026)。經直接測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤體積明顯大于術后3個月的殘余腫瘤,差異有統計學意義(t=10.013,P<0.001),經DTI輔助測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤體積明顯大于術后3個月的殘余腫瘤,差異有統計學意義(t=7.389,P<0.001),見表1。

3 討論

顱腦腫瘤是神經外科常見疾病。流行病學統計,在全美中樞神經系統腫瘤的患者每年以約22 910人的速度遞增,約13 700人死亡[6]。在中樞神經系統腫瘤中約占77%惡性腫瘤為膠質瘤[7]。腦膠質瘤發生于有限的顱腔容積內,依靠現代先進的顯微外科手術技術,對于像腦膠質瘤這種惡性腫瘤來說,幾乎仍然不可能做到全部切除腫瘤,并且存在手術后復發的幾率仍很高,腫瘤對放化療的抵抗等原因,有關腦膠質瘤的預后研究結果顯示,5年生存率不足5%[8-9]。Kwee等[10]認為目前對于高級別膠質瘤低生存率的原因主要有以下幾點,首先是不能利用影像技術精確地描繪腫瘤從而導致定點治療腫瘤的失敗,其次是傳統影像學技術不能對放化療結果進行早期的評估,第三是對于腫瘤治療后是否有復發不能進行判斷。

在臨床的常用檢查中,CT檢查由于其福射性強和形態上較低分辨率,光學成像分辨率低,而超聲診斷會因很多因素導致分辨不清,使他們的臨床應用都受到一定的限制。常規磁共振成像(MRI)可提供腦腫瘤的定位,大體明確腫瘤的浸潤程度,初步估計腫瘤的組織類型,但常規的磁共振檢查仍有一定局限性,難以定量反映腫瘤對周圍組織的浸潤情況、腫瘤級別及微觀組織狀態,影響治療方案的選擇影響預后。

彌散張量成像技術的研究方向主要有定量研究和纖維追蹤技術(fiber tractography,FT)。定量研究主要研究彌散張量成像的參數指標,常用指標包括評價整體彌散強度的平均彌散率(medium diffusion,MD)、張量跡(trace,Tr)以及評價各向異性程度的各向異性指數,如各向異性分數(fractional anisotropy,FA)、標量相對各向異性(scaled relative anisotropy,sRA)和容積分數(Volumn Ratio,VR)等,纖維束追蹤技術用于重建神經纖維[11]。

通過研究發現,彌散張量成像技術(DTI)在中樞神經系統的組織形態學、病理學研究被廣泛應用,在目前的輔助檢查中它是唯一能夠顯示神經纖維束的走形、方向、排列、髓鞘等信息的方法[12] 。腦白質中包含許多神經纖維,而水分子沿著神經纖維走向的彌散程度遠高于垂直與神經纖維走向的彌散程度[13]。通過MRI與DTI的綜合運用,明確膠質瘤與白質纖維束的關系,有助于術者避開重要神經纖維束,提高手術安全性。使用外科手術技術進行腫瘤全切是膠質瘤治療的最基本和重要的原則,而手術切除程度又直接影響著患者的預后。Demonte[14]認為,適宜的手術入路應達到在對腦組織牽拉程度達到最低的情況下最大限度地暴露病變部位,選擇距離病變部位最近的手術入路,并且盡可能早地對病變部位進行血供阻斷。腦膠質瘤由于腫瘤級別的差異和對鄰近腦白質纖維束浸潤及破壞程度不同,使得保存腦白質纖維束的完整性成為影響膠質瘤手術預后的關鍵因素之一。因此在直接測量法的基礎上結合彌散張量成像(DTI)掃描,推斷膠質瘤對白質纖維束的浸潤和破壞程度,顯示膠質瘤與白質纖維束的關系,結合術中功能導航和皮質電刺激,最大限度地切除腫瘤,保護重要的神經系統功能,可為患者提前制定合適的治療及康復計劃,提高患者的生活質量。

本研究分別運用直接測量法和DTI輔助測量法行術后72 h及術后3個月掃描,通過術后MRT1加權像上不同層面手工描記殘余腫瘤邊界,獲取不同方法下的術后72 h殘余腫瘤體積及術后3個月殘余腫瘤體積。結果顯示,經直接測量法獲取術后72 h及術后3個月殘余腫瘤體積均較DTI輔助測量法獲取術后72 h及術后3個月殘余腫瘤體積大,差異均有統計學意義;經直接測量法及DTI輔助測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤體積均較兩種方法下的術后3個月殘余腫瘤體積大,差異均有統計學意義。結果表明,DTI能夠顯示膠質瘤與白質纖維束之間的關系,更準確地顯示腫瘤的大小及浸潤情況,幫助術者選擇安全適宜的手術入路及決定腫瘤的切除程度,從而更好地保護患者的神經功能,并對術后殘余腫瘤體積檢測具有一定的臨床意義。DTI在術前、術后72 h及術后3個月的掃描結果可以說明膠質瘤患者術后72 h及術后3個月神經功能的恢復情況,即DTI在膠質瘤患者的預后評估中有一定的臨床意義。

綜上所述,DTI能夠顯示膠質瘤與白質纖維束之間的關系,為術者選擇適宜的手術入路及膠質瘤手術切除程度提供幫助,從而能更好地保護患者的神經系統功能,提高患者的生命質量,并對膠質瘤手術切除程度的早期評估具有一定的價值。

參考文獻

[1] Stupp R,Mason W P,Van Den Bent M J,et al.Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma[J].New England Journal of Medicine,2005,352(10):987-996.

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[5] Arfanakis K,Hermann B P,Rogers B P,et al.Diffusion tensor MRI in temporal lobe epilepsy[J].Magn Reson Imaging,2002,20(7):511-519.

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[10] Kwee T C,Donswijk M L.Application of advanced MR imaging techniques and the evolving role of PET/MR imaging in neuro-oncology[J].PET Clinics,2013,8(2):183-199.

[11]武剛,詹青霞,丁小龍,等.正常成人大腦白質纖維磁共振彌散張量成像的定量研究[J].中國醫學計算機成像雜志,2012,18(1):6-8.

[12] Wieshmann U,Symms M,Parker G,et al.Diffusion tensor imaging demonstrates deviation of fibres in normal appearing white matter adjacent to a brain tumour[J].J Neurol Neruosurg Psychiatry,2000,68(4):501.

[13] Jones D K,Leemans A.Diffusion tensor imaging[J].Methods Mol Biol,2011,10(711):127-144.

[14] Demonte F.Surgical treatment of anterior basal meningiomas[J].J Neurooncol,1996,29(3):239-247.

(收稿日期:2014-03-13) (本文編輯:歐麗)

彌散張量成像技術的研究方向主要有定量研究和纖維追蹤技術(fiber tractography,FT)。定量研究主要研究彌散張量成像的參數指標,常用指標包括評價整體彌散強度的平均彌散率(medium diffusion,MD)、張量跡(trace,Tr)以及評價各向異性程度的各向異性指數,如各向異性分數(fractional anisotropy,FA)、標量相對各向異性(scaled relative anisotropy,sRA)和容積分數(Volumn Ratio,VR)等,纖維束追蹤技術用于重建神經纖維[11]。

通過研究發現,彌散張量成像技術(DTI)在中樞神經系統的組織形態學、病理學研究被廣泛應用,在目前的輔助檢查中它是唯一能夠顯示神經纖維束的走形、方向、排列、髓鞘等信息的方法[12] 。腦白質中包含許多神經纖維,而水分子沿著神經纖維走向的彌散程度遠高于垂直與神經纖維走向的彌散程度[13]。通過MRI與DTI的綜合運用,明確膠質瘤與白質纖維束的關系,有助于術者避開重要神經纖維束,提高手術安全性。使用外科手術技術進行腫瘤全切是膠質瘤治療的最基本和重要的原則,而手術切除程度又直接影響著患者的預后。Demonte[14]認為,適宜的手術入路應達到在對腦組織牽拉程度達到最低的情況下最大限度地暴露病變部位,選擇距離病變部位最近的手術入路,并且盡可能早地對病變部位進行血供阻斷。腦膠質瘤由于腫瘤級別的差異和對鄰近腦白質纖維束浸潤及破壞程度不同,使得保存腦白質纖維束的完整性成為影響膠質瘤手術預后的關鍵因素之一。因此在直接測量法的基礎上結合彌散張量成像(DTI)掃描,推斷膠質瘤對白質纖維束的浸潤和破壞程度,顯示膠質瘤與白質纖維束的關系,結合術中功能導航和皮質電刺激,最大限度地切除腫瘤,保護重要的神經系統功能,可為患者提前制定合適的治療及康復計劃,提高患者的生活質量。

本研究分別運用直接測量法和DTI輔助測量法行術后72 h及術后3個月掃描,通過術后MRT1加權像上不同層面手工描記殘余腫瘤邊界,獲取不同方法下的術后72 h殘余腫瘤體積及術后3個月殘余腫瘤體積。結果顯示,經直接測量法獲取術后72 h及術后3個月殘余腫瘤體積均較DTI輔助測量法獲取術后72 h及術后3個月殘余腫瘤體積大,差異均有統計學意義;經直接測量法及DTI輔助測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤體積均較兩種方法下的術后3個月殘余腫瘤體積大,差異均有統計學意義。結果表明,DTI能夠顯示膠質瘤與白質纖維束之間的關系,更準確地顯示腫瘤的大小及浸潤情況,幫助術者選擇安全適宜的手術入路及決定腫瘤的切除程度,從而更好地保護患者的神經功能,并對術后殘余腫瘤體積檢測具有一定的臨床意義。DTI在術前、術后72 h及術后3個月的掃描結果可以說明膠質瘤患者術后72 h及術后3個月神經功能的恢復情況,即DTI在膠質瘤患者的預后評估中有一定的臨床意義。

綜上所述,DTI能夠顯示膠質瘤與白質纖維束之間的關系,為術者選擇適宜的手術入路及膠質瘤手術切除程度提供幫助,從而能更好地保護患者的神經系統功能,提高患者的生命質量,并對膠質瘤手術切除程度的早期評估具有一定的價值。

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(收稿日期:2014-03-13) (本文編輯:歐麗)

彌散張量成像技術的研究方向主要有定量研究和纖維追蹤技術(fiber tractography,FT)。定量研究主要研究彌散張量成像的參數指標,常用指標包括評價整體彌散強度的平均彌散率(medium diffusion,MD)、張量跡(trace,Tr)以及評價各向異性程度的各向異性指數,如各向異性分數(fractional anisotropy,FA)、標量相對各向異性(scaled relative anisotropy,sRA)和容積分數(Volumn Ratio,VR)等,纖維束追蹤技術用于重建神經纖維[11]。

通過研究發現,彌散張量成像技術(DTI)在中樞神經系統的組織形態學、病理學研究被廣泛應用,在目前的輔助檢查中它是唯一能夠顯示神經纖維束的走形、方向、排列、髓鞘等信息的方法[12] 。腦白質中包含許多神經纖維,而水分子沿著神經纖維走向的彌散程度遠高于垂直與神經纖維走向的彌散程度[13]。通過MRI與DTI的綜合運用,明確膠質瘤與白質纖維束的關系,有助于術者避開重要神經纖維束,提高手術安全性。使用外科手術技術進行腫瘤全切是膠質瘤治療的最基本和重要的原則,而手術切除程度又直接影響著患者的預后。Demonte[14]認為,適宜的手術入路應達到在對腦組織牽拉程度達到最低的情況下最大限度地暴露病變部位,選擇距離病變部位最近的手術入路,并且盡可能早地對病變部位進行血供阻斷。腦膠質瘤由于腫瘤級別的差異和對鄰近腦白質纖維束浸潤及破壞程度不同,使得保存腦白質纖維束的完整性成為影響膠質瘤手術預后的關鍵因素之一。因此在直接測量法的基礎上結合彌散張量成像(DTI)掃描,推斷膠質瘤對白質纖維束的浸潤和破壞程度,顯示膠質瘤與白質纖維束的關系,結合術中功能導航和皮質電刺激,最大限度地切除腫瘤,保護重要的神經系統功能,可為患者提前制定合適的治療及康復計劃,提高患者的生活質量。

本研究分別運用直接測量法和DTI輔助測量法行術后72 h及術后3個月掃描,通過術后MRT1加權像上不同層面手工描記殘余腫瘤邊界,獲取不同方法下的術后72 h殘余腫瘤體積及術后3個月殘余腫瘤體積。結果顯示,經直接測量法獲取術后72 h及術后3個月殘余腫瘤體積均較DTI輔助測量法獲取術后72 h及術后3個月殘余腫瘤體積大,差異均有統計學意義;經直接測量法及DTI輔助測量法獲取的術后72 h殘余腫瘤體積均較兩種方法下的術后3個月殘余腫瘤體積大,差異均有統計學意義。結果表明,DTI能夠顯示膠質瘤與白質纖維束之間的關系,更準確地顯示腫瘤的大小及浸潤情況,幫助術者選擇安全適宜的手術入路及決定腫瘤的切除程度,從而更好地保護患者的神經功能,并對術后殘余腫瘤體積檢測具有一定的臨床意義。DTI在術前、術后72 h及術后3個月的掃描結果可以說明膠質瘤患者術后72 h及術后3個月神經功能的恢復情況,即DTI在膠質瘤患者的預后評估中有一定的臨床意義。

綜上所述,DTI能夠顯示膠質瘤與白質纖維束之間的關系,為術者選擇適宜的手術入路及膠質瘤手術切除程度提供幫助,從而能更好地保護患者的神經系統功能,提高患者的生命質量,并對膠質瘤手術切除程度的早期評估具有一定的價值。

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(收稿日期:2014-03-13) (本文編輯:歐麗)

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