MRS显示脑胶质瘤代谢边界与实时导航外科的关键技术研究

最大范围安全切除肿瘤和辅助放疗是脑胶质瘤治疗首要原则，但仍面临一难题- - 即无法在脑结构成像上显现真正的肿瘤边界，造成手术范围和放疗靶区欠精准。因此确定脑胶质瘤侵袭边界的多学科、多技术研究成为热点。磁共振波谱(MRS)可反映脑生理和病理性生化代谢信息。由于肿瘤组织代谢改变早于结构异常，因此MRS有望描绘更逼近胶质瘤病理学边界的代谢轮廓（代谢边界）。本项目基于前期神经导航和术中脑移位校正等自主创新成果，开展大样本前瞻性研究；应用3T术中磁共振(iMRI)实时影像导航和非刚体配准技术，精确获取对应MRS采样体素的活检组织；建立同一体素代谢物（Cho、NAA、Cr、LL）绝对定量与其病理诊断的一一对应；采用判别分析法建立区分肿瘤或正常脑组织的多元判别函数；确定以病理"金标准"为依据的胶质瘤代谢边界，实现三维图形化。最终建立一套可精确规范脑胶质瘤实时导航手术与放疗的国有技术创新标准，提高临床疗效。

脑胶质瘤侵袭边界的多学科、多技术研究成为热点。磁共振波谱(MRS)可反映脑生理和病理性生化代谢信息。由于肿瘤组织代谢改变早于结构异常，因此MRS有望描绘更逼近胶质瘤病理学边界的代谢轮廓(代谢边界)。本项目基于前期神经导航和脑功能定位正等自主创新成果，开展前瞻性临床转化医学研究；应用3T术中磁共振(iMRI)实时影像导航和非刚体配准技术，精确获取对应MRS采样体素的活检组织；建立同一体素代谢物（Cho、NAA、Cr、LL）相对值与绝对定量与其组织病理学诊断的一一对应；采用判别分析法建立区分肿瘤或正常脑组织的多元判别函数；确定以病理"金标准"为依据的胶质瘤代谢异常边界，实现三维图形可视化。最终建立一套可精确规范脑胶质瘤实时导航手术与放疗的影像导引技术创新标准。. 主要研究结果如下：⑴胶质瘤Cho/NAA比值与肿瘤病理分级呈正相关，r=0.368（P=0.031）。在ROC曲线上获得最大Youden 指数为0.7时所对应的Cho/NAA=2.53，以此作为标准与组织病理比较对胶质瘤分级，所获得灵敏度为92.9%，特异度为71.4%，阳性预测值为86.7%，优于常规 MRI 平扫+增强判别结果（P=0.040）。⑵根据Logistic 回归方程，Cho/NAA、Cho/Cr和胶质瘤的级别有密切的关系，可以用来预测胶质瘤的级别。当Cho/NAA为0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 则该组织含肿瘤的概率分别为28%, 59%, 78%, 89%。Cho/Cr比值取0.5, 1.0, 1.5, 2.0时，预测该体素含肿瘤的概率为72-79%。⑶以tCho、tNAA、tCr三个指标建立多元判别函数显示，tCho每增加一个单位，该体素是肿瘤的几率增加6.34倍，是危险因素；tNAA每增加一个单位，该体素是肿瘤的几率降低48%，是保护因素；tCr指标取值不影响病理结局。Lac、Lip只出现在胶质瘤中。⑷提供了一项将3D 1H-MRS图转换并用于肿瘤边界的等高线轮廓图的新方法, 实现三维图形可视化。根据不同CNI阈值描绘的肿瘤代谢边界，提供了胶质瘤扩大切除的代谢指标依据，并实现了基于脑功能与代谢的多模态影像导航手术。