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3.0T磁共振功能成像在骨骼和软组织肿瘤鉴别诊断中价值及与肿瘤病理的对照研究

杨辉  
【摘要】:目的: 探讨3.0T磁共振功能成像在骨骼和软组织肿瘤术前诊断中的应用价值,肿瘤血管生成指标(微血管密度、血管内皮生长因子)与肿瘤生物学行为的关系,及功能磁共振成像与肿瘤血管生成指标间的关系。 材料与方法: 1、一般资料:对43名骨骼及软组织肿瘤患者进行常规磁共振及功能磁共振检查,手术治疗和病理诊断。 2、常规磁共振检查:使用3.0T短磁体全身磁共振系统(GE Signa EXCITEⅡ, Milwankee, Wisconsin, U.S.A.),8通道相控阵表面线圈或膝关节专用线圈,顺序进行冠状FS T2WI、轴位T2WI、轴位T1WI、轴位FS T2WI扫描。扫描野、扫描层厚及间距适应肿瘤部位和大小。 3、弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI):采用SS-SE-EPI序列,弥散加权系数b=600s/mm2,弥散方向选择所有方向。在动态增强磁共振扫描前后各行一次弥散加权成像,在AW 4.2工作站测量骨骼及软组织肿瘤感兴趣区的表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)。 4、动态增强磁共振成像(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging, DCE MRI):采用三维快速采集多相位增强快速扰相梯度回波(3D fast acquired multiple phase enhanced fast spoiled gradient recalled echo,3D-FAME)序列,翻转角20°,单个时相扫描时间18s~20s,不间断扫描16次,总的扫描时间为288s~320s。对比剂使用马根维显(Magnevist,钆喷酸葡胺,Gadopentetic Acid Dimeglumine Salt Injection), 0.1mmol/kg体重,使用自动压力注射器(Spectris MR,美国Medrad公司)团注,注射速度3mL/s,对比剂团注完成后以相同速度团注生理盐水15ml,在注射对比剂前启动3D-FAME序列,并于第一个扫描时相结束时即刻团注对比剂。在动态增强扫描后,用3D-FAME序列行冠状面和矢状位扫描各一次。在AW4.2工作站分析不同骨骼及软组织肿瘤感兴趣区的时间-信号强度曲线(time-intensity curve, TIC),最大上升斜率(Maximum Slope of Increase,MSI)、信号增强比率(Signal Enhancement Ratio, SER)、正性增强积分(Positive Enhancement Integral, PEI)、峰值信号强度(the signal intensity of peak, SIpeak)、达峰值时间(the time to peak, Tpeak),并计算相对最大上升斜率(the relative Maximum Slope of Increase、相对信号增强比率(the relative Signal Enhancement Ratio, rSER)、相对正性增强积分(the relative Positive Enhancement Integral, rPEI)、达峰值时间差(ΔTpeak)、信号增强幅度(Signal Enhanced Extent, SEE)、强化早期信号增强幅度(Early Signal Enhanced Extent, ESEE)及相对强化早期信号增强幅度(the relative Early Signal Enhanced Extent, rESEE)。 5、病理取材及免疫组化:请病理科医生协助,对照磁共振动态增强扫描轴位、冠状位和矢状位图像,在术后第二天福尔马林固定的肿瘤标本上,选取与感兴趣区位置基本一致的肿瘤组织制作蜡块及4μm厚度的切片。免疫组化指标选择微血管密度(microvessel density, MVD)和血管内皮生成因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)。所用试剂购于北京中杉金桥生物技术公司,主要包括:①CD34鼠抗人单克隆抗体(克隆号为QBEnd/10);②VEGF兔抗人单克隆抗体(克隆号为VG1);③即用型二步法(非生物素)检测试剂盒(型号PV-9000)。免疫组化采用二步法免疫组化染色,用PBS缓冲液代替一抗和用正常横纹肌标本代替肿瘤标本作为对照。CD34表达在血管内皮细胞胞浆和胞膜,先在低倍视野(×40)下寻找“热点”,再在高倍视野(×400)下计数血管数目。VEGF在细胞胞浆表达,将着色细胞占细胞总数的比例和着色强度结合进行分级。 6、统计方法:所有数据利用SPSS 17.0软件进行处理。对分类资料进行行×列表的Fisher精确检验。对动态增强扫描前、后的ADC值进行配对样本t检验。对各磁共振量化参数及MVD进行正态分布检验(单样本Kolmogorov-Smirnov检验),如果参数满足正态分布采用独立样本t检验和单因素方差分析,对多组间两两比较若方差齐用LSD法,若方差不齐用Dunnett's T3法;如果参数不满足正态分布则采用非参数检验(两个独立样本的差异显著性检验用Mann-Whitney U检验,多个独立样本的差异显著性检验用Kruskal-Wallis H检验)。用ROC曲线判断最佳临界值及诊断的可靠性。相关性检验用Kendall's tau-b和Spearman分析。检验水准为双侧α=0.05。 结果: 1、病理结果:43例肿瘤包括良性肿瘤9例(纤维结构不良3例,神经鞘瘤2例,动脉瘤样骨囊肿、软骨母细胞瘤、血管平滑肌瘤、肌纤维瘤各1例),中间性肿瘤5例(韧带样型纤维瘤病2例,巨细胞瘤2例,孤立性纤维性肿瘤1例),恶性肿瘤29例(骨肉瘤10例,脊索瘤、恶性淋巴瘤、转移瘤各3例,成人型纤维肉瘤、恶性巨细胞瘤各2例,平滑肌肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤、黏液纤维肉瘤、高级别多形性未分化肉瘤、多形性脂肪肉瘤、腺泡状软组织肉瘤各1例)。 2、弥散加权成像结果:动态增强扫描前和动态增强扫描后肿瘤的ADC值分别为152.43±37.64和154.65±53.12,两者间无统计学差异。动态增强扫描前良性组、中间性组、恶性组骨骼及软组织肿瘤的ADC值分别为163.67±35.46,147.00±23.57,149.88±40.41;动态增强扫描后三组的ADC值分别为163.44±28.81,154.60±16.07,151.93±38.96。动态增强扫描前和动态增强扫描后的ADC值在良性组、中间性组、恶性组三组间及两两间均无统计学差异。 3、在43例肿瘤中,最显著强化区位于肿瘤最大横截面的占79.1%。经统计学分析,良性组、中间性组、恶性组骨骼及软组织肿瘤的TIC类型构成比存在统计学差异。以Ⅳ型曲线为标准诊断恶性肿瘤的敏感度为93.3%,但特异度较低(46.4%)。以Ⅱ型曲线为标准诊断良性肿瘤的特异度为90.3%,但敏感度较低(50%)。经检验Tpeak、rMSI、rPEI、ΔTpeak、rESEE在良性组、中间性组、恶性组骨骼及软组织肿瘤间有统计学差异。经两两间比较,Tpeak、rMSI、rPEI、ΔTpeak、rESEE在良性组、恶性组间有统计学差异,Tpeak在中间性组和恶性组间有统计学差异。根据ROC曲线,认为Tpeak、rMSI、ΔTpeak、rESEE诊断恶性肿瘤较为可靠。以Tpeak≤70s为标准,诊断恶性肿瘤的敏感度和特异度为82.8%和85.7%;以rMSI≥31.10为标准,诊断恶性肿瘤的敏感度和特异度为86.2%和78.6%;以ΔTpeak≤60s为标准,诊断恶性肿瘤的敏感度和特异度为86.2%和78.6%;以rESEE≥38.63为标准,诊断恶性肿瘤的敏感度和特异度为86.2%和85.7%。 4、43例骨骼及软组织肿瘤的CD34染色均呈阳性,MVD为23.3±12.6,其中良性肿瘤的MVD为10.0±7.7,中间性肿瘤的MVD为30.6±10.9,恶性肿瘤的MVD为26.1±11.5。MVD在良性组、中间性组、恶性组骨骼及软组织肿瘤间有统计学差异;两两间比较显示MVD在良性组与中间性组、良性组与恶性组间有统计学差异,在中间性组与恶性组间无统计学差异。VEGF表达的构成比在良性组、中间性组、恶性组骨骼及软组织肿瘤间有统计学差异;两两组间比较显示VEGF表达的构成比在良性组与恶性组之间有统计学差异,在良性组与中间性组、中间性组与恶性组间无统计学差异。MVD在VEGF弱阳性组和强阳性组间有统计学差异。 5、根据曲线类型将肿瘤分为Ⅱ型组、Ⅲ型组和Ⅳ型组,MVD在三组间有统计学差异;两两间比较显示MVD在Ⅱ型组与Ⅲ型组、Ⅱ型组与Ⅳ型组间有统计学差异,在Ⅲ型组与Ⅳ型组间无统计学差异。经相关分析,Tpeak和Δpeak与MVD显著负相关,rMSI和rESEE与MVD显著正相关。TIC曲线类型构成比、Tpeak、rMSI、rPEI、ΔTpeak、rESEE在VEGF弱阳性组和强阳性组间有统计学差异。 结论: 1、应用3.0T高场磁共振相控阵表面线圈或膝关节专用线圈,骨骼及软组织肿瘤显示良好,最佳扫描序列组合为冠状FS T2WI+轴位T2WI+轴位T1WI+轴位FST2WI+动态增强扫描。 2、b值为600 s/mm2时,0.1mmol/kg体重的造影剂对ADC值无影响。ADC值对鉴别良性、中间性、恶性骨骼及软组织肿瘤无帮助。动态增强扫描对骨骼及软组织肿瘤鉴别诊断有价值。 3、MVD和VEGF代表了骨骼及软组织肿瘤的血管生成情况,能反映了肿瘤的生物学行为。动态增强磁共振定性和部分半定量参数与MVD和VEGF有关,可以通过动态增强磁共振反映骨骼及软组织肿瘤的MVD和VEGF表达,从而有可能实现在体、安全、快速、无创、可重复的肿瘤微观结构监测,间接推断其生物学行为和评价预后。


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