精确计算低级别胶质瘤术后早期残余肿瘤的方法
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【Ref: Scherer M, et al. J Neurosurg. 2018 Jul 27:1-9. doi: 10.3171/2018.2.JNS172951. [Epub ahead of print]】
最大程度地安全切除胶质瘤是手术的理想目标。针对无强化的WHO Ⅱ级的低级别胶质瘤（LGG），常通过术前MRI（preOP MRI）的FLAIR高信号区来描绘肿瘤边界。因手术损伤可引起脑组织缺血，依据术后72h之内的早期MRI（epMRI）的FLAIR高信号区常常会对残余肿瘤作出过多估算；由此认为epMRI的FLAIR高信号区与患者预后可能无关。术后3个月随访磁共振（fuMRI）的FLAIR高信号区范围与患者预后具相关性。德国海德堡大学医院神经外科的Moritz Scherer等通过术后早期MRI评估LGG术后的残余肿瘤预测患者的生存预后，结果发表在2018年7月的《J Neurosurg》。
该回顾性研究共纳入43例WHO Ⅱ级的LGG患者，分别在术前、术后早期72h之内以及术后3-4个月随访期时进行MRI扫描，获取FLAIR序列和ADC图像。首先对三个时间点的FLAIR序列图像高信号区肿瘤组织进行人工半自动方式描绘，并计算肿瘤体积。在术后epMRI中，将FLAIR序列与ADC图像进行配准，FLAIR序列所描绘的高信号区肿瘤范围自动与ADC图像对应。根据ADC值区别肿瘤和正常脑组织已有较确切的研究结果，因此作者使用最大化期望值（expectation maximization，EM）计算法，对ADC图像中相对应的区域进行概率性分割，分成为残余肿瘤、缺血灶和正常脑白质三部分并分别计算每部分的体积和平均ADC值。将epMRI图像中由概率性分割得到的残余肿瘤体积与fuMRI图像中通过FLAIR序列高信号区得到的残余肿瘤体积进行相关性分析（图1）。
图1. A.preOP MRI的FLAIR序列图像描绘的肿瘤区域；B.epMRI的FLAIR序列和ADC图像的配准；C.epMRI的FLAIR高信号区；D.将epMRI的FLAIR序列高信号区投射到ADC图像中；E.fuMRI的FLAIR序列显示残余肿瘤（红色箭头）和脑缺血性软化灶（绿色箭头）；F.对epMRI的FLAIR序列高信号投射区进行ADC值分析，并作概率性分割，黑色线为原始ADC直方图，蓝色线为由原始ADC直方图转化而来的聚类高斯曲线，绿色高斯曲线为低ADC值的缺血灶，红色高斯曲线为高ADC值的残余肿瘤，灰色高斯曲线为正常脑白质；C.1.将概率性分割后的结果投射在epMRI的FLAIR序列上；D.1.将概率性分割后的结果投射在epMRI的ADC图像。
结果显示，依据FLAIR序列高信号区测算肿瘤范围，术前LGG平均体积是32.8±27.0ml、epMRI图像是19.4±16.5ml和fuMRI图像是8.4±10.2ml。epMRI与fuMRI的FLAIR序列高信号区的肿瘤体积平均差值11.0±10.6ml，有统计学意义（p<0.0001）。epMRI图像根据ADC值进行概率性分割后，肿瘤体积7.6±10.2ml，占32%；缺血灶体积8.1±5.9ml，占48%；正常脑组织体积3.7±4.9ml，占20%（图2）。通过概率性分割后得到epMRI图像肿瘤体积与fuMRI的FLAIR序列高信号区的肿瘤体积差值变小，平均0.8±3.7ml，无统计学意义（p=0.16）。对epMRI图像在概率性分割后的肿瘤体积与fuMRI的FLAIR高信号的肿瘤体积进行相关性分析，获Pearson相关系数0.96（P<0.0001），一致性相关系数0.89。计算epMRI图像中在分割后的三部分平均ADC值，并结合肿瘤对侧正常额叶区域的平均ADC值得到ADC比例。三部分的ADC比例分别为，残余肿瘤1.48±0.46，正常脑组织1.11±0.31，缺血灶0.76±0.23，三者有显著性差异（p<0.0001）。该结果与先前相关报道中肿瘤组织ADC值高于缺血灶的ADC值的结论相一致，说明EM计算法进行概率性分割是可行的。
图2. 肿瘤体积定量分析的箱式图。通过FLAIR序列高信号区计算preOP MRI、epMRI和fu MRI的肿瘤体积，以及epMRI图像通过概率性分割得到的肿瘤体积（Clustered epMRI）。
该研究发现，对无强化的LGG切除后早期，通过FLAIR序列的高信号评估残余肿瘤的体积会产生过量估计，而利用EM计算法根据ADC值对FLAIR高信号区进行概率性分割，可以减少术后缺血灶的干扰，获得较准确的残余肿瘤范围，为患者的生存预测、术后放疗以及评估LGG的进展提供依据。
（德国Marburg大学医学院神经外科杨佳博士编译，复旦大学附属华山医院王知秋教授审校，《神外资讯》主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审）
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