舒彩錕 全冠民* 袁 濤 雷建明 劉 肖
高級別膠質(zhì)瘤治療后的DWI新技術(shù)評估進展
舒彩錕全冠民*袁濤雷建明劉肖
高級別膠質(zhì)瘤(HGG)術(shù)后治療主要采用放療或聯(lián)合放化療,腫瘤復(fù)發(fā)與治療反應(yīng)是影響其術(shù)后生存最重要的因素,治療反應(yīng)包括假性進展和治療后壞死。治療后監(jiān)測需要及早、有效地鑒別真性進展與治療反應(yīng)。DWI是目前最常用于HGG治療后評估的功能MRI技術(shù)。近年來開發(fā)的平均及最小ADC值、ADC直方圖和功能擴散圖等DWI新技術(shù)對HGG治療后評估具有獨特作用。
膠質(zhì)瘤;治療;復(fù)發(fā);磁共振成像;擴散加權(quán)成像
Int J Med Radiol,2016,39(5):500-504;522
腦膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見的原發(fā)腫瘤,目前最有效的治療方法是手術(shù)切除聯(lián)合術(shù)后化療或放療[1]。高級別膠質(zhì)瘤(high-grade glioma,HGG)預(yù)后較差,中位生存期約為15個月,術(shù)后復(fù)發(fā)率較高,接近100%[2],而且腫瘤復(fù)發(fā)后中位生存期僅3~6個月。及時調(diào)整治療方案能顯著改善病人生存狀況,可較大幅度提高病人無進展生存期(progression-free survival,PFS)[3]。因此,術(shù)后定期復(fù)查評估治療效果和早期、準確診斷腫瘤復(fù)發(fā)對臨床調(diào)整治療方案具有一定價值。然而,HGG術(shù)后進展與治療后反應(yīng)(posttreatment radiation effects,PTRE)的常規(guī)MRI檢查所見相似,均表現(xiàn)為具有一定占位效應(yīng)的異常強化,根據(jù)單次MRI形態(tài)學(xué)檢查鑒別兩者有一定難度。
目前常規(guī)MRI評估HGG治療后反應(yīng)主要存在以下問題:不同設(shè)備成像參數(shù)差異、測量可重復(fù)性較低、不規(guī)則病變體積評估困難、放化療后假性進展和抗血管治療后假性有效[4]判斷困難。2010年新版中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤評估(RANO)標(biāo)準逐步完善評估中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤治療反應(yīng)的標(biāo)準,與Macdonald標(biāo)準比較,增加了抗血管生成藥物治療后非強化病變觀察指標(biāo),其方法主要包括常規(guī)形態(tài)學(xué)成像、MR灌注成像(perfusion weighted imaging,PWI)、擴散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)及磁共振波譜(MR spectroscopy,MRS),其中DWI應(yīng)用最為廣泛,效果較好,但也存在一些問題。既往有研究證實HGG細胞密度與ADC值呈負相關(guān)[5],ADC值與腫瘤細胞增殖活性相關(guān)[6]。但是,由于治療后不均質(zhì)腫塊內(nèi)常出現(xiàn)壞死,平均ADC值可能增高[7],導(dǎo)致HGG復(fù)發(fā)與治療后反應(yīng)的平均ADC值無差異。為克服上述不足,國際上采用了新的ADC值測量方法及其相關(guān)參數(shù),如ADC直方圖、功能擴散圖(functional diffusion map,fDM)等技術(shù),對HGG治療后評價取得了一定進展。本文對DWI新技術(shù)評估HGG治療后改變的進展予以綜述。
Macdonald標(biāo)準通過測量HGG治療后MRI上病變的強化體積、激素的使用和臨床評估情況將治療效果分為4類:完全有效、部分有效、真性進展和穩(wěn)定。但Macdonald標(biāo)準評判的主要依據(jù)為對比增強T1WI的改變,當(dāng)面臨抗血管藥物治療和對非強化腫瘤評估的新情況時,Macdonald標(biāo)準不能準確反映HGG治療效果。而RANO評估體系不斷完善,克服了Macdonald標(biāo)準的不足,為準確評價中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤治療反應(yīng)確立了統(tǒng)一標(biāo)準[8]。
治療后反應(yīng)是指HGG放療或放化療后出現(xiàn)的一系列病理改變,主要包括假性進展和放療后壞死。假性進展是指HGG放化療后出現(xiàn)T1WI強化的病變體積增大,但維持既往治療基礎(chǔ)上的病變強化自行緩解。假性進展與腫瘤復(fù)發(fā)的常規(guī)MRI表現(xiàn)極其相似,均顯示為T2WI信號增高及T1WI上強化范圍增大、占位效應(yīng)明顯,甚至出現(xiàn)新病變,臨床癥狀表現(xiàn)為頭痛、嘔吐、神經(jīng)功能障礙等,而隨訪顯示假性進展者影像及臨床表現(xiàn)常明顯改善。假性進展見于治療后幾周到幾個月。目前尚缺乏假性進展發(fā)生率的大樣本資料,小樣本研究結(jié)果差異較大(5.5%~30%)[9]。假性進展的機制尚不清楚,一般認為是一過性血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)破壞及血管源性水腫。Yaman等[10]研究了假性進展二次手術(shù)切除后病理表現(xiàn),表明病變內(nèi)無腫瘤細胞,主要為放療損傷。
放療壞死常出現(xiàn)于放療后數(shù)月至數(shù)年,其出現(xiàn)率與放療劑量、照射面積等因素有關(guān)。文獻[11]報道3%~24%放療病人出現(xiàn)放療壞死,聯(lián)合化療時發(fā)病率更高,約1/3發(fā)生放療壞死[12]。放療后壞死MRI表現(xiàn)為不規(guī)則片狀強化,周圍出現(xiàn)水腫。放射壞死是由于放療誘導(dǎo)腫瘤及神經(jīng)膠質(zhì)細胞凋亡,微血管損傷是其啟動因素。體外HGG放療研究證實,放療后血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial cell growth factor,VEGF)表達水平明顯升高[13],而VEGF導(dǎo)致血管通透性增加,引起腦水腫,腦水腫和BBB破壞程度與VEGF水平呈正相關(guān),但VEGF表達水平與假性進展的出現(xiàn)無關(guān)。
目前用于鑒別治療后反應(yīng)與腫瘤復(fù)發(fā)的影像方法較多,包括CT、MRI和PET等[14],其中MRI技術(shù)主要包括對比增強、DWI、PWI、擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)和MRS等,由于DWI具有快速、無創(chuàng)和圖像后處理相對簡單等特點,廣泛應(yīng)用于HGG術(shù)后復(fù)查。
ADC值間接反映HGG腫瘤細胞密度、細胞膜通透性和大分子交換、細胞外間隙體積及扭曲程度[15],與腫瘤細胞密度呈負相關(guān)[5],HGG治療后(無論是否聯(lián)合抗血管藥物治療),腫瘤細胞密度減低、腫瘤排列結(jié)構(gòu)破壞和蛋白含量減低,ADC值逐漸升高,提示治療有效。因此,根據(jù)ADC值改變程度及范圍能判斷HGG的治療反應(yīng)[16]。如Jost等[17]對32例小鼠放療模型的研究發(fā)現(xiàn),隨著放療時間延長,放療后HGG的T2WI高信號區(qū)域平均ADC值逐漸增高(放療后2、3、4個月ADC值分別為0.86、1.13和1.24 μm2/ms,鏡像區(qū)正常腦組織ADC值分別為0.78、0.82和0.83 μm2/ms,P<0.000 1)。Shahrzad等[18]對小鼠膠質(zhì)母細胞瘤不同抗血管藥物治療后MRI表現(xiàn)的研究也發(fā)現(xiàn),放療、放療+舒尼替丁和放療+VEGF抑制(VEGF-trap)治療后腫瘤細胞密度明顯減低,小鼠HGG模型在接受治療[放療、放療+舒尼替丁、放療+(VEGF-trap)]后17 d細胞密度較治療前分別減少34%、32.9%和48.7%,相應(yīng)T2WI高信號區(qū)域ADC值分別增高了(35±5)%、(35±5)%、(43±8)%(P=0.01),其中聯(lián)合VEGF-trap治療者腫瘤細胞密度降低程度更為明顯。
相反,HGG治療后出現(xiàn)ADC值減低或低ADC值提示腫瘤復(fù)發(fā)或進展。如Gupta等[19]對27例膠質(zhì)母細胞瘤病人治療后孤立擴散受限病變的研究發(fā)現(xiàn),擴散受限病變能早期提示真性進展和預(yù)測病人預(yù)后,擴散受限區(qū)域一般在3個月(95%CI:2.6~4.1個月)后出現(xiàn)強化,其中23例(85%)擴散受限區(qū)域隨后均出現(xiàn)強化,且預(yù)測擴散受限區(qū)域是否強化不受抗血管治療的影響(P=0.48)。DWI高信號區(qū)域ADC值減低(減低約22.9%)或ADC值低于(0.44~0.97)×10-5mm2/s者總生存期中位數(shù)為8.1個月(95%CI:9.7~11.2個月),12個月總生存率為0.521(95%CI:0.345~0.788)。
目前關(guān)于平均ADC值在鑒別HGG復(fù)發(fā)與治療反應(yīng)的意義上尚存在爭議。大部分研究者認為,ADC值反映測量范圍內(nèi)平均擴散受限程度,對于評估HGG治療后反應(yīng)有一定價值。如孟等[20]采用DWI研究22例治療后HGG,發(fā)現(xiàn)放療損傷組異常強化區(qū)域平均ADC值低于腫瘤復(fù)發(fā)組[損傷組(1 476.40± 453.74)mm2/s,復(fù)發(fā)組(987.62±309.93)mm2/s,P<0.05]。而其他一些研究則發(fā)現(xiàn)其差異不明顯,如沙等[21]和白等[22]總共對82例的HGG研究發(fā)現(xiàn),腫瘤復(fù)發(fā)組與放射損傷組的強化區(qū)域的平均ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。造成這種差異的原因是HGG治療后不均勻壞死,且ADC值測量受ROI繪制方法、參照影像等影響,ROI常包含小壞死灶,因此平均ADC值測量不能排除腫瘤內(nèi)壞死灶等非腫瘤組織的影響,價值有一定限度。
ADC直方圖是ROI內(nèi)所有體素ADC值的頻數(shù)分布柱形圖。高場強MRI及以體素為基礎(chǔ)的DWI技術(shù)可獲得ROI內(nèi)各個體素的ADC值,直方圖則用于顯示ROI內(nèi)所有體素ADC值的頻數(shù)分布,直觀顯示ROI內(nèi)ADC值范圍及分布狀態(tài),包括最小ADC值(ADCmin)及最大ADC值、直方圖內(nèi)各百分位的ADC值水平[包括C5/C10(第5和10百分位數(shù))、中位數(shù)/均數(shù)]、直方圖斜率、峰值等參數(shù)。ADC直方圖反映了HGG治療后不均質(zhì)性變化,因此可有效消除治療后小壞死灶對存活腫瘤ADC值的影響。
ADC直方圖研究顯示,無論是否聯(lián)合抗血管治療,HGG放療后異常強化區(qū)ADCmin、C5和C10、斜率等參數(shù)對真性進展、治療反應(yīng)及預(yù)測預(yù)后均有一定價值。但一般來說,ADCmin受ROI范圍及測量極值等因素影響,誤差較大;C5或C10則能更有效地反映ROI內(nèi)細胞最密集區(qū)域的ADC值水平。沙等[21]對52例HGG放療病人聯(lián)合采用DWI、PWI評價腫瘤復(fù)發(fā)與放療損傷,結(jié)果發(fā)現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)組強化區(qū)域的ADCmin小于放療損傷[(0.86±0.21)×10-3mm2/s和(1.17±0.271)×10-3mm2/s,P=0.000]。Yong等[23]在20例HGG術(shù)后放化療聯(lián)合替莫唑胺研究中發(fā)現(xiàn),真性進展與假性進展的強化區(qū)C5為:觀察者1為(826± 91)×10-6mm2/s,與(954±104)×10-6mm2/s,觀察者2為(832±108)×10-6mm2/s與(8 985±82)×10-6mm2/s(均P<0.01),界值分別取892×10-6mm2/s與907× 10-6mm2/s時,兩位閱片者區(qū)分真性進展與假性進展的敏感度和特異度均為90%和80%,其中觀察者1真性進展組的強化區(qū)域平均ADC值低于有效組[(1 249±180)×10-6mm2/s與(1 448±178)×10-6mm2/s,P=0.023],而觀察者2兩組間平均ADC值無差別[(1 293±236)×10-6mm2/s與(1 433±178)×10-6mm2/s,P=0.149],通過年齡、C5和平均ADC值的多元逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)C5是唯一能區(qū)分兩者的變量(P= 0.044),平均ADC值不能有效鑒別真性進展與假性進展。上述研究表明,強化對應(yīng)區(qū)域的ADC值C5能有效地鑒別放化療后HGG的進展與假性進展。
ADC直方圖還有助于早期評估抗血管治療后反應(yīng),評估參數(shù)包括ADC值中位數(shù)和直方圖斜率。Martha等[24]對14例HGG復(fù)發(fā)病人的抗血管治療后反應(yīng)進行研究,結(jié)果顯示,6個月后隨訪發(fā)現(xiàn)真性進展組的T2WI高信號區(qū)域ADC直方圖的中位數(shù)下降(治療前/后分別為126.5×10-5mm2/s與112×10-5mm2/s,減低6.8%),而有效組則增高(P=0.04)(治療前/后分別為113.3×10-5mm2/s與136.4×10-5mm2/s,增高7.9%)。ADC直方圖斜率增加預(yù)示治療失敗,研究顯示進展組的斜率治療后增高45%(0.82至1.40),有效組的斜率治療后減低3%(2.1至1.5),敏感度和特異度分別為72%和67%。
b值對ADC直方圖的評估價值有較大影響,b值越高,對擴散受限越敏感,但隨著b值增高,DWI影像信噪比將逐漸減低。目前研究發(fā)現(xiàn)高b值A(chǔ)DC直方圖C5的鑒別效能高于低b值。Chu等[25]采用b值為1 000 s/mm2和3 000 s/mm2的DWI研究放療聯(lián)合替莫唑胺治療后膠質(zhì)母細胞瘤進展與假性進展,發(fā)現(xiàn)兩種b值DWI的鑒別能力不同,b值為1 000 s/mm2和3 000 s/mm2時真性進展異常強化區(qū)域的C5均低于假性進展組[進展組與非進展組分別為:b=1 000 s/mm2時,C5:(906±148)×10-6mm2/s與(1 030±130)×10-6mm2/s;b=3 000 s/mm2時,C5:(587±56)×10-6mm2/s與(719±46)×10-6mm2/s;均P<0.05],且b=3 000 s/mm2的C5的ROC曲線下面積大于b=1000s/mm2時,兩者鑒別準確度分別為88.9%和66.7%。而兩種b值成像中進展組與假性進展組的平均ADC值差別無統(tǒng)計學(xué)意義[進展組與非進展組分別為:b=1 000 s/mm2,(1 269±101)×10-6mm2/s與(1 329±62)×10-6mm2/s,P=0.616;b=3 000 s/mm2,(873±134)×10-6mm2/s與(920±89)×10-6mm2/s,P= 0.343]。提示高b值的C5較低b值能更準確區(qū)分真性進展與假性進展,但目前有關(guān)更多b值的相關(guān)研究仍較少。
ADC直方圖不僅能通過HGG治療后強化區(qū)擴散特性來評估腫瘤治療反應(yīng),而且還能評估T2/ FLAIR信號異常但無強化區(qū)域的擴散受限程度,因此可以早期檢出非強化區(qū)域的腫瘤復(fù)發(fā),預(yù)測病人預(yù)后,對于抗血管生成藥物治療的評估具有重要意義。Wen等[26]采用ADC直方圖研究抗血管生成藥物治療的36例多形性膠質(zhì)母細胞瘤(glioblastoma, GBM),結(jié)果顯示,T2WI高信號區(qū)C10減低能早期提示真性進展,并預(yù)測總生存期(overall survival,OS) [多因素Cox回歸分析,P<0.01,風(fēng)險率(HR)= 0.37,95%CI:0.18~0.79]和PFS(多因素Cox回歸分析,P<0.03,HR=0.52,95%CI:0.29~0.93)。
綜上所述,相比于傳統(tǒng)的平均ADC值,ADC直方圖的各類參數(shù)對于早期發(fā)現(xiàn)腫瘤進展具有重要意義,特別是抗血管生成藥物治療的HGG病人,ADC直方圖能早期發(fā)現(xiàn)非強化的腫瘤進展,并且ADC直方圖的C5/C10不僅能鑒別真性與假性進展,還能預(yù)測病人預(yù)后。但ADC直方圖影響因素較多,如水腫及炎性病變、腫瘤類型及治療方法,故單次ADC直方圖測量的價值有限,需要動態(tài)觀察病變ADC值才能更好地評估HGG治療后改變。
fDM是通過治療前后2次擴散圖獲得的ADC值動態(tài)改變的功能圖,反映治療前后病變內(nèi)每一體素ADC值變化,可據(jù)此分析治療前后擴散變化特征與趨勢。第1次DWI為治療前的基準ADC圖,第2次為治療后ADC圖,兩者相減即可得fDM,運用基準ADC圖獲取ΔADC,以ΔADC為閾值,將治療前后ADC值增大>+ΔADC體素用紅色表示,將變化<-ΔADC的體素用藍色表示,變化范圍介于+ΔADC~-ΔADC的體素用綠色表示。ADC值減低一般提示細胞密度增加,反之則提示細胞減少。但ADC值減低并不一定代表細胞增多,水腫、膠質(zhì)增生、感染及局部缺血也可引起該現(xiàn)象,因此需結(jié)合臨床及其他資料進行判斷。fDM分類閾值(ΔADC)研究表明,甄別閾值的可信區(qū)間范圍還與組織結(jié)構(gòu)相關(guān)。如Ellingson等[5]發(fā)現(xiàn)不同腦組織的ΔADC 95%可信區(qū)間不同,白質(zhì)區(qū)為0.25×10-3mm2/s、灰質(zhì)區(qū)為0.31×10-3mm2/s、灰白質(zhì)混合區(qū)為0.40×10-3mm2/s、灰白質(zhì)和腦脊液混合區(qū)為0.75×10-3mm2/s,因此ΔADC受組織擴散特性和ROI范圍影響,其可信區(qū)間影響HGG治療后評估的敏感度和特異度[5,27]。
目前已有研究證實fDM能有效發(fā)現(xiàn)HGG治療后T1強化與T2信號異常區(qū)域的真性進展及預(yù)測預(yù)后。ADC值增加的體積或ADC值增加或減少的總體積的變化程度可預(yù)測腫瘤化療反應(yīng),fDM較T1WI增強能更早地提示真性進展和治療反應(yīng),fDM增高區(qū)域與隨后表現(xiàn)為放療反應(yīng)的區(qū)域基本一致[28-29]。Ellingson等[29]研究50例細胞毒性或抗血管生成藥物治療的HGG病人,發(fā)現(xiàn)抗血管治療病人fDM圖上提示細胞增多區(qū)域的體積,在連續(xù)2次成像期間(4周)增大平均20 μL/d以上則提示真性進展(準確度和特異度分別為93%和91%);替莫唑胺治療者增大平均10 μL/d以上亦提示真性進展(準確度和特異度分別為96%和78%)。而且FLAIR信號異常區(qū)域fDM圖上提示細胞增多區(qū)域的比值比增強T1WI能更早地預(yù)測真性進展,fDM圖上提示細胞增多區(qū)域在隨后的隨訪中均出現(xiàn)了影像形態(tài)學(xué)變化(如T1強化),與之前研究[1-2]認為HGG瘤體周圍FLAIR信號異常區(qū)域由水腫和浸潤腫瘤細胞構(gòu)成的結(jié)論一致。fDM還能早期評估HGG治療后的預(yù)后,Hamstra等[28]對60例HGG的fDM研究發(fā)現(xiàn),治療后第3周ADC值增高(增高55×105mm2/s以上)區(qū)域的體積超過4%時預(yù)測病人生存期為1年,敏感度和特異度分別為68.8%和85%,治療第1周和第10周體積分別增加1.6%和12.2%的結(jié)果與之前研究[17]類似,但敏感度和特異度較低(1周:40.7%,89.5%;10周:40.7%,93.3%),而且病變內(nèi)ADC值增加區(qū)域的體積比例越高,生存期中位數(shù)越長。Ellingson等[27]研究77例貝伐單抗治療后復(fù)發(fā)的HGG病人發(fā)現(xiàn),無論T1強化或FLAIR信號異常區(qū)域的fDM均能有效預(yù)測總生存期,強化區(qū)域ADC值減少體積<2 cm3者總體中位存活期較長(OS:256/ 393 d,P=0.001 3),預(yù)測生存期為6個月的敏感度和特異度分別為86%和59%;FLAIR異常信號區(qū)域ADC減少體積<13cm3者總生存期較長(OS:304/371d,P=0.003),預(yù)測生存期為6個月敏感度和特異度分別為79%和57%。
上述研究表明,HGG治療后強化區(qū)以及FLAIR高信號但無強化區(qū)域的擴散特性對于其性質(zhì)判別具有重要價值,特別是了解抗血管生成藥物或細胞毒性藥物治療后無強化區(qū)域組織學(xué)變化對早期評估真性進展有較大幫助。fDM能發(fā)現(xiàn)腫瘤早期進展,預(yù)測預(yù)后,與其他MR成像技術(shù)相比,優(yōu)勢較明顯。但fDM圖受到諸多因素影響,如2次DWI檢查設(shè)備和掃描參數(shù)必須一致,2次檢查ROI范圍和位置無差別,病變范圍不能過小,且圖像后處理時間長,后處理人員主觀因素影響較大,使得fDM的廣泛應(yīng)用受到限制。
目前DWI技術(shù)在HGG治療評估的研究方法及成果較多,并常與其他MRI技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用以提高早期評估的敏感性與特異性。單一DWI所得參數(shù)雖然能反映HGG治療后部分組織特性,但不能顯示其代謝、血流灌注等特征,因此臨床工作及研究中常與其他MRI技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用,包括常規(guī)解剖成像、PWI、MRS和磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighting imaging,SWI)等技術(shù)。DWI與其他技術(shù)聯(lián)合的多模態(tài)MRI可提高HGG術(shù)后復(fù)發(fā)與治療反應(yīng)甄別的信心。沙等[21]在52例膠質(zhì)細胞瘤術(shù)后放療后研究發(fā)現(xiàn),聯(lián)合應(yīng)用擴散和灌注成像能有效提高鑒別腫瘤復(fù)發(fā)的準確性,灌注(rCBVmax)和擴散成像(ADCmin)的準確度僅分別為82.7%和76.9%,兩者聯(lián)合應(yīng)用的準確度可提高至90.4%。
DWI的ADC相關(guān)參數(shù)對HGG術(shù)后放化療后鑒別腫瘤復(fù)發(fā)、評估腫瘤的治療反應(yīng)和預(yù)測病人預(yù)后具有較大潛力,特別是一些新的ADC相關(guān)參數(shù)對評估腫瘤經(jīng)抗血管及細胞毒性藥物治療后復(fù)發(fā)可提供獨特信息,ADC直方圖與fDM能早期發(fā)現(xiàn)真性進展,預(yù)測病人預(yù)后。隨著MR技術(shù)的發(fā)展,一些關(guān)于DWI新方法不斷開發(fā)并逐步應(yīng)用于臨床研究,如多b值的DWI,評估神經(jīng)纖維束受累情況的DTI,綜合加權(quán)全腫瘤擴散總特性的擴散異常指數(shù)[30]和反映腫瘤不均質(zhì)性的DWI相關(guān)的質(zhì)地分析等在鑒別真性進展與治療反應(yīng)的價值有待進一步探索。
另外,腫瘤擴散主要受細胞密度影響,大部分HGG細胞密集,DWI評估具有較高價值,而少數(shù)HGG腫瘤細胞并不密集,可能會影響DWI技術(shù)對這些非細胞密集HGG治療后的判斷,但目前尚未見按腫瘤細胞是否密集進行HGG治療后DWI評估研究的文獻,這也是目前研究的不足之處。根據(jù)以往的研究,除了細胞密度,擴散還受腫瘤細胞膜的通透性和大分子交換、細胞外間隙容積及扭曲程度的綜合影響,而放化療后HGG的腫瘤細胞壞死、結(jié)構(gòu)破壞、大分子增多,因此即使對于腫瘤細胞不密集的HGG,DWI也可能有助于其治療后的評估,但尚有待于進一步行病理-影像表現(xiàn)精密對照研究證實。
[1]Kathleen MS.Diffusion-weighted MRI as a biomarker for treatment response in glioma[J].CNS Oncol,2012,1:169-180.
[2]Okada H,Kohanbash G,Zhu X,et al.Immunotherapeutic approaches for glioma[J].Crit Rev Immunol,2009,29:1-42.
[3]Stupp R,Brada M,Bent MJ,et al.High-grade glioma:ESMO Clinical Practice Guidelines for diagnosis,treatment and follow-up[J].Ann Oncol,2014,25:93-101.
[4]Wen PY,Macdonald DR,Reardon DA,et al.Updated response assessment criteria for high-grade gliomas:response assessment in neuro-oncology working group[J].J Clin Oncol,2010,28:1963-1972.
[5]Ellingson BM,Malkin MG,Rand SD,et al.Validation of functional diffusion maps(fDMs)as a biomarker for human glioma cellularity [J].J Magn Reson Imaging,2010,31:538-548.
[6]Simon D,Fritzsche KH,Thieke C,et al.Diffusion-weighted imaging-based probabilistic segmentation of high-and low-proliferative areas in high-grade gliomas[J].Cancer Imaging,2012,12:89-99.
[7]Sadeghi N,D'haene N,Decaestecker C,et al.Apparent diffusion coefficient and cerebral blood volume in brain gliomas:relation to tumor cell density and tumor microvessel density based on stereotactic biopsies[J].AJNR,2008,29:476-482.
[8]Sanghvi D.Post-treatment imaging of high-grade gliomas[J].Indian J Radiol Imaging,2015,25:102-108.
[9]Hygino da Cruz LC Jr,Rodriguez I,Domingues RC,et al.Pseudoprogression and pseudoresponse:imaging challenges in the assessment of posttreatment glioma[J].AJNR,2011,32:1978-1985.
[10]Yaman E,Buyukberber S,Benekli M,et al.Radiation induced early necrosis in patients with malignant gliomas receiving temozolomide [J].Clin Neurol Neurosurg,2010,112:662-667.
[11]Ruben JD,Dally M,Bailey M,et al.Cerebral radiation necrosis:incidence,outcomes,and risk factors with emphasis on radiation parameters and chemotherapy[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2006,65: 499-508.
[12]Sanghera P,Perry J,Sahgal A,et al.Pseudoprogression following chemoradiotherapy for glioblastoma multiforme[J].Can J Neurol Sci, 2010,37:36-42.
[13]Kil WJ,Tofilon PJ,Camphausen K.Post-radiation increase in VEGF enhances glioma cell motility in vitro[J].Radiat Oncol,2012, 25:1-8.
[14]白雪冬,孫夕林,王丹.對膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性腦損傷鑒別診斷的影像學(xué)研究進展[J].國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志,2013,36:226-231.
[15]White NS,McDonaid C,Farid N,et al.Diffusion-weighted imaging in cancer:physical foundations and applications of restriction spectrum imaging[J].Cancer Res,2014,74:4638-4652.
[16]Galban S,Lemasson B,Williams TM,et al.DW-MRI as a biomarker to compare therapeutic outcomes in radiotherapy regimens incorporating temozolomide or gemcitabine in glioblastoma[J].PLoS One, 2012,7(e35857):1-11.
[17]Jost SC,Hope A,Kiehl E,et al.A novel murine model for localized radiation necrosis and its characterization using advanced magneticresonance imaging[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2009,75:1-9.
[18]Shahrzad J,Caroline C,Warren F,et al.MRI biomarkers identify the differential response of glioblastoma multiforme to anti-angiogenic therapy[J].Neuro Oncol,2014,16:868-879.
[19]Gupta A,Young RJ,Karimi S,et al.Isolated diffusion restriction precedes the development of enhancing tumor in a subset of patients with glioblastoma[J].AJNR,2011,32:1301-1306.
[20]孟名柱,周勝利,苗重昌,等.DWI聯(lián)合1H-MRS多參數(shù)分析鑒別膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)與放射性腦損傷[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2011,27:905-909.
[21]沙琳,范國光,曹倩,等.聯(lián)合應(yīng)用PWI與DWI鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2013,24:841-845.
[22]白雪菲,牛廣明,韓曉東,等.PWI和DWI技術(shù)在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷中的價值[J].磁共振成像,2014,5:7-10.
[23]Yong SS,Seung HC,Chul-Kee P,et al.True progression versus pseudoprogression in the treatment of glioblastomas:a comparison study of normalized cerebral blood volume and apparent diffusion coeffiient by histogram analysis[J].Korean J Radiol,2013,14:662-672.
[24]Martha N,Wolfgang R,Georg G,et al.ADC histograms predict response to anti-angiogenic therapy in patients with recurrent highgrade glioma[J].Neuroradiology,2011,53:291-302.
[25]Chu SH,Choi I,Ryoo S,et al.Differentiation of true progression from pseudoprogression in glioblastoma treated with radiation therapy and concomi-tant temozolomide:comparison study of standard and high-b-value diffusion-weighted imaging[J].Radiology,2013,269: 831-840.
[26]Wen Q,Jalilian L,Lupo JM,et al.Comparison of ADC metrics and their association with outcome for patients with newly diagnosed glioblastoma being treated with radiation therapy,temozolomide,erlotinib and bevacizumab[J].J Neurooncol,2015,121:331-339.
[27]Ellingson BM,Cloughesy TF,Lai A,et al.Graded functional diffusion map-defined characteristics of apparent diffusion coefficients predict overall survival in recurrent glioblastoma treated with bevacizumab[J].Neuro Oncol,2011,13:1151-1161.
[28]Hamstra DA,Galban CJ,Meyer CR,et al.Functional diffusion map as an early imaging biomarker for high-grade glioma:correlation with conventional radiologic response and overall survival[J].J Clin Oncol,2008,26:3387-3394.
[29]Ellingson BM,Malkin MG,Rand SD,et al.Volumetric analysis of functional diffusion maps is a predictive imaging biomarker for cytotoxic and anti-angiogenic treatments in malignant gliomas[J].J Neurooncol,2011,102:95-103.
[30]Farjam R,Tsien CI,Feng FY,et al.Investigation of the diffusion abnormality index a s a new imaging biomarker for early assessment of brain tumor response to radiation therapy[J].Neuro Oncol,2014,16: 131-139.
(收稿2015-10-24)
Update DWI technology progress in assessment of post treatment high-grade glioma
S HU Caikun,QUAN
Guanmin,YUAN Tao,LEI Jianming,LIU Xiao.Department of Medical Imaging,Second Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang 050000,China
The current standard treatment for high-grade glioma(HGG)is resection and followed by radiotherapy and concurrent chemotherapy.Tumor recurrence and post-treatment radiation effects(PTRE)are the most important factors influencing overall survival.The PTRE includes pseudoprogression and radiation necrosis.Post-treatment monitoring should identify tumor progression and PTRE early and effectively.At present,DWI is the most common functional technology in assessment of posttreatment HGG.In recent years,some new MR functional technologies provide new approaches for evaluation HGG response to treatment,including mean apparent diffusion coefficient(ADC),minimum apparent diffusion coefficient(ADCmin),apparent diffusion coefficient histogram,and functional diffusion map(fDM).
Glioma;Treatment;Recurrence;Magnetic resonance imaging;Diffusion-weighted imaging
10.19300/j.2016.Z3878
R739.41;R445.2
A
河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院影像科,石家莊050000
袁濤,E-mail:420490790@qq.com
*審校者
河北省衛(wèi)生計生委科研基金(20130199)