【摘要】：第一部分MR T1ρ成像和腦結(jié)構(gòu)MR成像在鼻咽癌放射性腦損傷中的初步研究目的:采用MR T1ρ成像和腦結(jié)構(gòu)MR成像分析鼻咽癌放療后常規(guī)MR陰性患者全腦結(jié)構(gòu)和形態(tài)的微觀改變,探討MR T1ρ成像和腦結(jié)構(gòu)MR成像在早期診斷隱匿性放射性腦損傷中的價(jià)值。材料與方法:1.研究對象138例經(jīng)病理確診的鼻咽癌患者,其中男102例,女36例,平均年齡46.58歲,臨床分期均為T1N1M0Ⅱ期～T4N3M0Ⅳb期。根據(jù)放療前、后進(jìn)行MR檢查的不同時間將患者分為4組,分別為放療前組(對照組,38例)、放療后0～6個月組(40例)、放療后6～12個月組(32例)和放療后12個月組(28例)。2.MR圖像采集采用Philips Achieva 3.0T磁共振掃描儀,常規(guī)頭顱MR平掃包括軸位T1WI、T2WI、FLAIR及矢狀位T1WI序列,增強(qiáng)掃描包括軸位、冠狀位和矢狀位T1WI序列。T1ρ掃描采用3D快速自旋回波序列,自旋鎖頻率為500 Hz,自旋鎖時間分別為0,20,40,60,80和100 ms。3D T1WI結(jié)構(gòu)像掃描采用3D快速梯度回波序列,行覆蓋全腦的矢狀位掃描。3.T1ρ成像后處理主要步驟:(1)格式轉(zhuǎn)換;(2)剝頭皮;(3)校正;(4)配準(zhǔn)、分割及標(biāo)準(zhǔn)化;(5)提取被試全腦皮層灰質(zhì)和白質(zhì)腦區(qū);(6)提取被試各灰、白質(zhì)腦區(qū)的T1ρ值。4.腦結(jié)構(gòu)MR成像后處理主要步驟:(1)格式轉(zhuǎn)換;(2)剝頭皮;(3)非線性配準(zhǔn),得到非線性變換T,并求逆(T-1);(4)用逆變換對AAL模板進(jìn)行變形,得到被試自身的全腦分區(qū);(5)生成被試各腦區(qū)的體素點(diǎn)數(shù)量。5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析所有統(tǒng)計(jì)使用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件包或MATLAB2015a工作站,檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05,以p0.05判定差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。鼻咽癌放療前、后各組之間性別差異的比較采用χ2檢驗(yàn)。各組之間年齡、皮層灰質(zhì)腦區(qū)T1ρ值和白質(zhì)腦區(qū)T1ρ值差異的比較均采用單因素方差分析。鼻咽癌放療前、后各組之間全腦各腦區(qū)體積差異的比較采用置換檢驗(yàn),以放療前組為對照組,放療后各組分別與放療前組進(jìn)行兩兩比較,運(yùn)算次數(shù)為10000次。結(jié)果:1.鼻咽癌放療前、后各組之間年齡及性別的比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2.對比放療前,鼻咽癌患者全腦皮層灰質(zhì)和白質(zhì)多個腦區(qū)的T1ρ值在放療后不同時間段呈動態(tài)變化,主要表現(xiàn)為“升高→降低→升高”或“升高→升高→升高”兩種趨勢。3.對比放療前,鼻咽癌患者放療后不同時間段出現(xiàn)了大腦多個腦區(qū)的體積增大或減小,以及小腦多個腦區(qū)的體積增大,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論:1.MR T1ρ成像和腦結(jié)構(gòu)MR成像能夠敏感地監(jiān)測鼻咽癌放療后常規(guī)MR陰性患者全腦結(jié)構(gòu)和形態(tài)的微觀改變,有望為臨床早期診斷隱匿性放射性腦損傷提供新的影像學(xué)方法。2.鼻咽癌患者放療后全腦灰、白質(zhì)多個腦區(qū)的T1ρ值呈動態(tài)變化,多個腦區(qū)的體積也發(fā)生了改變。這說明了放療可引起廣泛的腦結(jié)構(gòu)損傷和形態(tài)改變,而不僅僅局限于照射野,也反映了腦組織對電離輻射的反應(yīng)是錯綜復(fù)雜和動態(tài)變化的。3.鼻咽癌放療后0～6個月和12個月T1ρ值的升高可能與神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞損傷以及纖維化有關(guān);放療后6～12個月T1ρ值的降低可能反映了放射性腦損傷自身的修復(fù)作用,升高則可能反映了放射性腦損傷呈進(jìn)行性加重,或損傷作用大于修復(fù)作用。4.鼻咽癌放療后不同時間段大腦多個腦區(qū)出現(xiàn)體積減小,可能與放療導(dǎo)致的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞損傷、血管損傷和自身免疫反應(yīng)有關(guān),也可能與化療有關(guān);全腦多個腦區(qū)出現(xiàn)體積增大,可能是對放射性腦損傷的代償反應(yīng)。第二部分MR紋理分析在鼻咽癌復(fù)發(fā)預(yù)測中的初步研究目的:回顧性分析鼻咽癌患者常規(guī)MR圖像的紋理特征,探討基于MR紋理分析的影像組學(xué)模型在鼻咽癌復(fù)發(fā)預(yù)測中的價(jià)值。材料與方法:1.研究對象85例經(jīng)病理確診的鼻咽癌患者納入本研究。根據(jù)預(yù)后將患者分成兩組:(1)鼻咽癌復(fù)發(fā)組:35例,其中男28例,女7例,平均45.77歲,臨床分期均為T1N1M0Ⅱ期～T4N3M0Ⅳb期;(2)鼻咽癌無復(fù)發(fā)組:50例,其中男34例,女16例,平均年齡46.50歲,臨床分期均為T2N0M0Ⅱ～T3N3MOⅣb期。2.MR圖像采集采用Siemens Vision Plus 1.5T和GE Signa Excite 3.0T磁共振掃描儀,鼻咽部MR掃描包括平掃軸位T1WI和T2WI序列、冠狀位T2WI序列、矢狀位T1WI序列以及增強(qiáng)軸位、冠狀位及矢狀位T1WI序列。3.圖像紋理分析(1)圖像選擇:從PACS系統(tǒng)導(dǎo)出患者治療前的鼻咽部MR圖像;(2)感興趣容積的選取:在ITK-SNAP軟件中導(dǎo)入患者軸位T1WI增強(qiáng)及T2WI平掃圖像,手動勾畫病灶;(3)圖像預(yù)處理:包括偏移場校正和灰度歸一化處理;(4)特征提取:①4種非紋理特征;②43種紋理特征;③紋理提取參數(shù)選擇;(5)特征選擇及分類預(yù)測:紋理特征選擇方法采用特征向量中心度量算法和基于凹最小化特征選擇算法,采用Bootstrap方法和隨機(jī)森林算法對選擇的特征進(jìn)行分類預(yù)測,采用受試者工作特征曲線分析并比較兩種紋理特征選擇方法的預(yù)測效果。(6)建立放射組學(xué)模型及評估預(yù)測效果。4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析臨床資料的統(tǒng)計(jì)使用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行,檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05,以p0.05判定差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。鼻咽癌復(fù)發(fā)組和鼻咽癌無復(fù)發(fā)組之間年齡差異的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),兩組之間性別和臨床分期差異的比較采用χ2檢驗(yàn)。MR圖像紋理分析的統(tǒng)計(jì)采用相關(guān)的機(jī)器學(xué)習(xí)法在MATLAB2015a工作站進(jìn)行。結(jié)果:1.鼻咽癌復(fù)發(fā)組和鼻咽癌無復(fù)發(fā)組之間年齡、性別和臨床分期的比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2.FSV算法對鼻咽癌復(fù)發(fā)的預(yù)測效果明顯優(yōu)于EC算法。3.對于T1WI增強(qiáng)圖像,采用FSV算法并選擇20個特征組合時,預(yù)測效果最好,AUC為0.866,靈敏度為75.10%,特異度為86.56%。對于T2WI平掃圖像,采用FSV算法并選擇15個特征組合時,預(yù)測效果最好,AUC為0.843,靈敏度為73.49%,特異度為83.11%。4.采用FSV算法并將T1WI增強(qiáng)圖像20個特征和T2WI平掃圖像15個特征相結(jié)合時,對鼻咽癌復(fù)發(fā)的預(yù)測效果為本研究的最佳預(yù)測結(jié)果,AUC為0.878,靈敏度為75.73%,特異度為87.11%。結(jié)論:1.基于MR圖像的紋理分析能夠有效地對鼻咽癌進(jìn)行復(fù)發(fā)預(yù)測,提示MR紋理特征可以作為預(yù)測鼻咽癌復(fù)發(fā)的成像生物標(biāo)志物。2.放射組學(xué)有望成為新的影像學(xué)分析工具,用于鼻咽癌的早期預(yù)后評估。
【圖文】：

一分割

圖I-3標(biāo)準(zhǔn)化
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R739.63;R445.2

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1 肖翔;MR T1ρ成像和腦結(jié)構(gòu)MR成像在鼻咽癌放射性腦損傷中的初步研究及MR紋理分析在鼻咽癌復(fù)發(fā)預(yù)測中的初步研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2017年

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本文編號：2547876