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第一部分定量磁敏感成像在慢性进展性多发硬化病灶鉴别和评估中的应用研究目的:小神经胶质细胞或巨噬细胞内的铁的累积常常出现在慢性进展性多发硬化(multiple sclerosis,MS)病灶的边缘。该研究采用定量磁敏感成像(quantitative susceptibility mapping,QSM)和髓鞘水分数(myelin water fraction,MWF)成像来识别边缘有铁沉积的MS病灶,并评估这一类病灶髓鞘的破坏程度。材料和方法:收集46例MS病人,行常规磁共振,两次纵向的QSM成像以及第二个时间点的MWF成像,其中QSM图像由多回波梯度回波(gradient echo,GRE)图像重建得到,MWF图像由螺旋轨迹快速采集T2prep(Fast Acquisition with Spiral Trajectory and T2prep,FAST-T2)图像重建得到。共得到110个边缘特征阳性(rim+)病灶和404个边缘特征阴性(rim-)的病灶。对所有病灶采用混合效应模型(mixed-effects-model),控制每个病人多个病灶,病灶在T2加权像上的体积,病人性别、年龄,以及纵向检查时间间隔等影响因素,对病灶的QSM值和MWF值进行评估。采用配对t检验对rim+病灶的边缘区域(rim)和病灶核心区域(core)的QSM值和MWF值进行比较。采用配对t检验对病灶在T2加权像和QSM图上的体积进行比较。结果:相较于病灶在T2加权像上的体积,rim+病灶在QSM图上显示出更大的体积(p<0.01)。Rim+病灶的QSM值和MWF值均表现为从边缘的rim区域向core区域递减的趋势,该趋势和病灶边缘的铁沉积一致。混合效应模型分析结果显示rim+病灶组的QSM值较rim-病灶组高8.21±3.51个ppb,p<0.0001。所有的rim+病灶在两次纵向检查中都保持了病灶边缘的高信号,并且其rim 区域和core区域的QSM值随着时间都有所升高。rim+病灶和rim-病灶的MWF值分别为0.048 ± 0.02和0.064 ± 0.02。混合效应模型分析结果显示rim+病灶组的MWF值较rim-病灶组低0.01±0.0042个单位,p<0.0001。初次检查的QSM上rim+病灶rim 区域的体积和追踪的MWF值相关性有统计学意义,p= 0.005。结论:Rim+病灶边缘在QSM上显示出明显的高信号,并且该亚型的MS病灶倾向于有更大程度的髓鞘破坏。我们的研究结果与慢性进展性MS病灶的表现相一致,可以为今后减少髓鞘破坏的治疗手段提供靶点并为患者对治疗手段的反应评估提供新的参考。第二部分定量磁敏感成像及纹理分析结果在星形细胞瘤分级诊断中的应用价值目的:新生血管的增殖在恶性肿瘤中起着重要的作用,肿瘤中的出血和微出血与其密切相关。定量磁敏感成像(quantitative susceptibility mapping,,QSM)对血液降解产物中的顺磁性的铁具有很高的敏感性。该研究的目的在于评估QSM图像的测量结果及其纹理分析(textural analysis,TA)的结果在星形细胞瘤分级诊断中的应用价值。材料和方法:来自两个单位的42例首诊为星形细胞瘤的病人被纳入本研究(Ⅱ级14例,Ⅲ级7例,Ⅳ级21例)。行常规磁共振成像和QSM成像,其中QSM图像由多回波梯度回波(gradient echo,GRE)图像采用形态辅助偶极子反转(morphology enabled dipole inversion,MEDI)方法重建得到。在T1增强图像或T2图像(如果此病例未显示出明显的对比增强)上每一层含有肿瘤的区域进行ROI的圈画,取整个肿瘤的相对磁化率(以脑脊液的磁化率为参考进行标准化)的平均值。采用独立样本t检验对高低级别星形细胞瘤的磁化率平均值进行比较,采用方差分析(analysis of variance,ANOVA)对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级星形细胞瘤的磁化率平均值进行两两间比较。将42例病人随机分为培训组(22例)和检验组(20例)。将毎一层含有肿瘤的QSM图和FLAIR图,以及相对应的每一层ROI都载入MaZda软件采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)进行纹理分析,并得到最大判别因子(most discriminant factor,MDF)的值。建立受试者操作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线判断对培训组数据诊断的准确性。并根据分界值判断检验组数据诊断的准确性。结果:肿瘤内QSM高信号随着肿瘤级别的增高而增多。基于整个肿瘤的平均磁化率值,可以鉴别低级别(Ⅱ级)和高级别(Ⅲ级,Ⅳ级)星形细胞瘤(p=0.0018),Ⅱ级和Ⅳ级星形细胞瘤(p=0.004),Ⅲ级和Ⅳ级星形细胞瘤(p=0.048),但不能有效鉴别Ⅱ级和Ⅲ级的星形细胞瘤。对QSM图进行纹理分析,培训组数据的MDF1值在高低级别,Ⅱ、Ⅲ级别,Ⅱ、Ⅳ级别,Ⅲ、Ⅳ级别的星形细胞瘤之间均有统计学差异(分界值分别为 0.004485、0.0184、0.001835 和-0.00954,p<0.01)。对于 QSM 图的检验组数据进行纹理分析,分析的参数及模型和培训组相同,以分界值0.004485鉴别高低级别星形细胞瘤的正确率可以达到95%(19/20),以分界值0.001835和-0.00954对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级别的星形细胞瘤进行鉴别正确率为80%(16/20)。对FLAIR图进行纹理分析,培训组数据的MDF1值在高低级别,Ⅱ、Ⅳ级别,Ⅲ、Ⅳ级别的星形细胞瘤之间有统计学差异(分界值分别为0.00003249、0.00001948和-0.00006489,p<0.01),但不能有效鉴别Ⅱ级和Ⅲ级的星形细胞瘤。对于FLAIR图的检验组数据进行纹理分析,分析的参数及模型和培训组相同,以分界值0.00003249鉴别高低级别星形细胞瘤的正确率为85%(17/20)。结论:QSM图可以为星形细胞瘤的分级诊断提供更多的信息,基于不同医疗中心的QSM数据,纹理分析可能成为对星形细胞瘤分级极为有帮助的工具。该方法需要在更大的实验样本中进行验证。