时间依赖性扩散MRI在脑转移瘤和胶质母细胞瘤鉴别诊断中的应用
时间依赖性扩散MRI在脑转移瘤和胶质母细胞瘤鉴别诊断中的应用
扩散加权成像（DWI）反映了水分子的布朗运动。DWI和表观扩散系数（ADC）的定量测量为传统的MRI鉴别增加了有关肿瘤组织微观结构的宝贵信息。研究表明，ADC值可以帮助区分某些类型的脑肿瘤：恶性和良性脑膜瘤;高级别和低级别胶质瘤;胶质母细胞瘤和原发性中枢神经系统淋巴瘤。本文着力于探究ADC值在区分胶质母细胞瘤脑转移瘤方面的作用。
研究背景
扩散时间（diffusion time）是DWI序列的一个基本参数。在基于脉冲梯度自旋回波（PGSE）的传统DWI中，高b值用于探测受限的扩散，由于临床MRI系统中可达到的最大梯度强度有限，导致扩散时间长。振荡梯度自旋回波（OGSE）方法已在临床MRI可用，它可以通过用快速振荡梯度代替PGSE方法中使用的长扩散敏化梯度来缩短扩散时间。采用OGSE方法的DWI可以缩短扩散时间，从而允许在较短的扩散时间范围内探索ADC的扩散时间依赖性，而仅使用PGSE方法无法实现这一点。
时间依赖性扩散MRI可以提供有关组织微观结构的更详细信息。起源于中枢神经系统外的脑转移在微观结构方面与胶质母细胞瘤有很大不同。体内上皮肿瘤的特征是细胞-细胞粘附，可以缩小细胞外空间。其微观结构特征可能与细胞内空间的体积分数较高有关，其中水分子扩散受到细胞膜的限制，并且存在水扩散的明显扩散时间依赖性。
研究方案
纳入标准是2019年1月至2022年9月期间在研究者所在机构接受MRI包括OGSE 和PGSE序列在内的连续病理证实的胶质母细胞瘤或脑转移患者，作为常规治疗前评估的一部分。所有胶质母细胞瘤均基于结合组织学和我们机构开发的胶质瘤定制二代测序组合的综合诊断，并符合世界卫生组织2021年的分类。排除标准是（a）缺乏术前 MRI，包括OGSE和PGSE序列的DWI;（b）图像质量差;（c）小于1厘米的肿块;（d）既往手术切除或照射;或（e）缺乏增强造影剂的病变。在多发病灶患者中，通过MRI检查最大肿块。
研究结果
比较胶质母细胞瘤和转移瘤在增强和肿瘤周围区域的每个参数的平均值、第五和第95百分位数。比较最佳鉴别指数的受试者工作特性曲线下面积（AUC）值。在增强区，ADC0Hz和ADC50Hz的指标在转移瘤和胶质母细胞瘤之间均无显著差异。转移瘤的平均cADC和rcADC值显著高于胶质母细胞瘤（0.24±0.12×10-3mm2/s对0.14±0.03×10-3mm2m/s和23.3±9.4%对14.0±4.7%；均p<0.01）。在肿瘤周围区域，转移瘤和胶质母细胞瘤之间的所有ADC指数没有显著差异。增强区域的平均cADC（0.877）和rcADC（0.819）值的AUC值显著高于ADC0Hz5th（0.595；均p＜0.001）。
研究结论
- 脑转移瘤中ADC的变化和相对变化（分别为cADC和rcADC）明显高于胶质母细胞瘤。
- 时间依赖性扩散MRI的参数有助于区分脑转移瘤和胶质母细胞瘤。
- 肿瘤周围区域的时间依赖性扩散ADC参数不是脑转移和胶质母细胞瘤之间区分的敏感标志。
研究局限性
- 病例数较少，应用的ADC阈值、ADC差异值或相对ADC变化可能不能代表更大人群的阈值、ADC差值或相对ADC改变。
- 只研究了两个扩散时间；
- 当前的临床MRI系统将OGSE限制在相对较低的频率（50Hz）；因此，有效的鉴别时间被限制在7.1ms。