基于不同扩散模型的扩散加权成像在脑胶质瘤分级和预测IDH-1突变的对比分析

摘要

【目的】对比分析基于不同扩散模型的扩散加权成像(扩散张量成像:DTI,扩散峰度成像:DKI,和神经突起方向离散度与密度成像:NODDI)在脑胶质瘤术前预测脑胶质瘤级别和异柠檬酸脱氢酶-1(IDH-1)突变的诊断效能。【方法】回顾性分析中山大学附属第一医院2014年5月至2019年12月经手术病理证实的胶质瘤患者66例(WHOⅡ级28例,Ⅲ级10例,Ⅳ级28例),其中IDH-1基因表型明确的患者64例(IDH-1突变型34例,野生型30例)。采用德国西门子Magnetom Verio 3.0T MRI机器进行数据采集,扫描序列包括常规MRI平扫,增强和扩散加权成像。后处理获取DTI(平均扩散系数:MD,部分各向异性分数:FA),DKI(平均峰度:MK,轴向峰度:Ka,径向峰度:Kr)和NODDI(神经突内体积分数:icvf,神经突方向离散度:odi)的各参数图。用Image J勾画肿瘤实质相邻最大的三个层面作为ROI,取得各个参数的均值。采用独立样本t检验或Mann-Whitney秩和检验分别比较高、低级别组和不同IDH-1状态各扩散参数值的差异。进一步,对有统计学意义差异的参数进行Logistic回归分析,评价其鉴别脑胶质瘤高低级别和IDH-1基因突变状态的诊断效能,并获得受试者工作特征(ROC)曲线。【结果】基于不同的扩散加权模型,其扩散参数均可以用于区分脑胶质瘤级别(P<0.01),其中ROC分析发现MK在鉴别高低级别脑胶质瘤具有最大的诊断效能,ROC曲线下面积为0.84。进一步Logistic回归分析发现仅年龄和MK参数可以用来鉴别高低级别脑胶质瘤,诊断价值[AUC=0.88,AUC 95%CI(0.79,0.96)]优于单一的MK参数。对IDH-1基因突变状态预测,NODDI两个参数均无鉴别意义,DKI和DTI的各参数可有效鉴别(P<0.05)。其中,DKI的Ka参数具有最高的诊断价值,ROC曲线下面积为0.73,灵敏度也最高(0.83)。进一步Logistic回归发现,仅Kr可以预测IDH-1突变,回归模型ROC曲线下面积[AUC=0.72,AUC 95%CI(0.59,0.85)]。【结论】基于不同扩散模型的扩散加权成像均可以用于预测脑胶质瘤级别,DKI诊断价值最优;对于IDH-1突变状态的预测,DKI优于DTI,而NODDI价值有限。推荐DKI用于临床脑胶质瘤术前评估。