多参数磁共振技术监测瘤周高危半暗区在胶母手术和肿瘤进展中的作用研究

Glioblastoma (GBM) is the most common glioma in the brain (50%), with a median survival of 15 months. Since 90% of GBM patients finally suffered from recurrence in site, peri-tumor zone should be monitored for the trace of tumor progression, which is defined as peri-tumor high-risk penumbra in this study. It is not exact to delineate GBM according to conventional enhanced T1 signal. However, multi-parameter magnetic resonance (MR) which means diffusion weighted image (DWI), perfusion weighted image (PWI), and MR spectroscopy (MRS), could provide functional information on diffusion, perfusion and metabolism for the differentiation between tumor, edema and brain tissue. So we proposed the following hypothesis. The combination of routine MR with PWI, DWI and MRS, which facilitate the differentiation between tumor, edema and brain tissue, can be used in surgery, conformal radiotherapy and surveillance of peri-tumor high-risk penumbra. So, prolonged survival can be expected due to more tumor resection, exact conformal radiotherapy, early identification of the trace for tumor progression and salvage therapies. Case controlled method will be used to test the hypothesis and evaluate the significance of surveillance of peri-tumor high-risk penumbra by multi-parameter MR in GBM surgery and progression.

胶质母细胞瘤占脑胶质瘤的50%，中位生存期15个月。90%患者最终原位复发，瘤周肿瘤浸润区是肿瘤复发高危区。本研究将其定义为瘤周高危半暗区。传统依靠T1加权像强化影像确定胶母范围不精确，多参数磁共振（MR）包括弥散成像(DWI)，灌注成像(PWI)和波谱成像(MRS)，能够反映组织在分子弥散、血流灌注和代谢方面的差异，在鉴别肿瘤、水肿、脑组织方面比常规MR具有优势，因此本课题提出以下假说：在常规MR基础上联合应用PWI、DWI和MRS检查，鉴别肿瘤、水肿和脑组织，术前精确确定肿瘤范围以指导手术切除；术后指导适形放疗，并且监测瘤周高危半暗区动态变化，超早期诊断复发，早期补救治疗，延长患者生存期。本研究拟应用病例对照研究的方法验证上述假说是否成立，明确多参数MR监测瘤周高危半暗区在胶母手术和提高疗效中的价值。

本项目通过对MR各种参数的全面分析，评价不同参数在诊断和鉴别肿瘤复发方面的敏感性和特异性差异，建立复发预测数学模型，评估风险指数，给予超早期治疗。本项目在四方面进行研究并取得重要结果。第一，筛选MR参数建立复发Cox预测模型：Log-rank单因素生存分析显示相对PFS与各因素的相关性分别为Cho/Cr (P=0.225)、Cho/NAA (P=0.176)、ADC (P=0.386)、CBF (P<0.001)、CBV (P=0.001)；相对OS与各因素的相关性分别为Cho/Cr (P=0.412)、Cho/NAA (P=0.951)、ADC (P=0.967)、CBF (P=0.020)、CBV (P=0.074)。相对PFS回归模型: Cho/NAA (OR=0.253, 95%CI[0.082-0.781], P=0.017)、ADC (OR=2.896, 95%CI[1.093-7.669], P=0.386)、CBV (OR=5.900, 95%CI[1.639-21.239], P=0.001)；相对OS回归模型: CBF (OR=2.851, 95%CI[1.111-7.317], P=0.029)。第二，确定了灌注MR临界参数值客观鉴别胶质瘤复发和放射性坏死，rCBV和rCBF的临界值分别为1.570（敏感性66.7%、特异性78.9%）和1.305（敏感性73.3%、特异性90.0%）；第三，胶质瘤异位复发的早期影像学监测和超早期治疗：相比于传统影像序列，多模态MR能早期诊断复发（原位复发和异位复发），FLAIR的敏感性最高（尤其是异位复发），其次是T2像、DWI和T1增强像；在诊断复发的特异性上，PWI最高，其次是MRS、T1增强像和DWI。第四， 评估瘤周异常区域超早期化疗效果，发现超早期化疗组和标准治疗组的中位PFS分别为12.5个月和8.0个月 (p=0.011)；两组的OS分别为28个月和18.5 个月 (p=0.099)。超早期化疗未增加副反应，可以延长PFS和OS，尤其是非全切患者。本研究为鉴别复发和放射性坏死提供了客观依据，评价了MR各种参数在发现和鉴别肿瘤复发方面的敏感性和特异性差异，建立了术后评估GBM患者复发或死亡风险的Cox回归模型，并且为基于此模型的超早期治疗提供了依据。