values and the correlation between changes in volume () and the IVIM-derived parameters (, , and ) were also calculated and analysed. Paired Student’s t-tests, receiver operating characteristic (ROC) curves, and Spearman correlation analyses were used. Results. The mean volume of the OS after NAC decreased significantly (61.55±9.3 cm3 vs 40.26±4.1 cm3) (P<0.05). After NAC, the ADC (1.21±0.09 × 10-3 mm2/s vs 1.73±0.11 × 10-3 mm2/s) and D (1.14±0.09 × 10-3 mm2/s vs 1.63±0.1 × 10-3 mm2/s) values increased and f (28.58±1.37% vs 20.93±1.16%) values decreased significantly (P<0.05), while D⁎ (9.17±0.98 × 10-3 mm2/s vs 8.94±0.13 × 10-3 mm2/s) values changed slightly (P>0.05). The AUC values of ADC (0.938) and D (0.943) were higher than those of D⁎ (0.574) and f (0.765). The sensitivity and specificity of ADC (0.778, 1) and D (0.944, 0.833) values were superior to those of D⁎ (0.278, 0.722) and f (0.5, 0.944) values. No significant correlations were found between the and , , and values (P>0.05). Conclusion. IVIM-derived parameters ADC and D have the potential to be imaging biomarkers for evaluation of the therapeutic response to NAC in OS patients."> 非相干运动(IVIM)磁共振成像在评估青少年术前新辅助化疗对骨肉瘤反应的价值 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果

磁共振部分的概念A，桥接教育和研究
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磁共振部分的概念A，桥接教育和研究/2019/文章

研究文章|开放获取

体积 2019 |文章ID. 2918763 | 8. 页面 | https://doi.org/10.1155/2019/2918763

非相干运动(IVIM)磁共振成像在评估青少年术前新辅助化疗对骨肉瘤反应的价值

Houdong左1

1四川医学成像重点实验室;中国北北四川省医学院附属医院放射科，南充637000

学术编辑：易王
已收到 2019年3月05
修改后的 2019年4月17日
公认 2019年4月30日
发表 2019年5月09

抽象的

目的．探讨透析宫内运动（IVIM）磁共振成像在青少年术前Neoadjuvant化疗评估中的术前骨肉瘤（OS）反应中的磁共振成像的值。方法．注册了由组织病理学诊断出的十八次连续的骨肉瘤患者（12名男性和6名女性）。所有注册的患者都接受了NAC并在NAC的2个循环之前和之后进行了MRI检查。体积（V），表观扩散系数（ADC），（慢速）扩散系数（D），伪灌注（快速）扩散系数（D⁎或D星）和灌注分数（F）测量并分析NAC之前和之后的OS。adc，d，d的敏感性和特异性⁎和 值和卷变化之间的相关性（ ）和IVIM派生参数（ 那 那 和 ）还计算并分析。使用配对的学生的T检验，接收器操作特征（ROC）曲线和Spearman相关分析。结果．NAC后OS的平均体积显着降低（61.55±9.3厘米3.vs 40.26±4.1厘米3.) (P < 0.05)。NAC后ADC(1.21±0.09 × 10-3 毫米2/s vs 1.73±0.11 × 10-3 毫米2/s)和D(1.14±0.09 × 10-3 毫米2/ s vs 1.63±0.1×10-3 毫米2/ s）值增加和F(28.58±1.37% vs 20.93±1.16%)值显著降低(P<0.05)⁎（9.17±0.98×10-3 毫米2/ s与8.94±0.13×10-3 毫米2(P>0.05)。ADC和D的AUC值分别为0.938和0.943，高于D⁎（0.574）和F(0.765)。ADC值(0.778,1)和D值(0.944,0.833)均优于D值⁎(0.278, 0.722)F（0.5,0.944）值。在...之间没有发现显着的相关性 和 那 那 和 值（p> 0.05）。结论．IVIM衍生的参数ADC和D有可能是成像生物标志物，用于评估对OS患者NAC的治疗反应。

1.介绍

骨肉瘤(OS)是青少年常见的肌肉骨骼系统癌症，是全球范围内导致癌症死亡和残疾的主要原因[1]．受累最严重的部位是股骨远端、肱骨近端、胫骨近端和干骺端[2]．骨肉瘤的发病高峰年龄在14 - 26岁，尤其是14 - 19岁，这是骨肉瘤发病的一个单独的特殊亚组[3.]．OS的临床表现包括局部持续疼痛、可触及肿块、肿胀、功能障碍和病理性骨折[4.]．由于其高度恶性生物学特性和转移倾向，骨肉瘤具有较差的预后5.那6.]．2007年至2013年，美国儿童和青少年OS的5年相对生存率(%)为69.8%至69.5% [1]．OS采用的目前的治疗方法是手术切除和临床化疗，特别是Neoadjuvant化疗（NAC）[7.-9.]．骨肉瘤新辅助化疗的目的是缩小原发肿瘤的大小，消除(微)转移性沉积物，最大限度地保留肢体功能，并减少患者的痛苦、创伤和治疗相关的不良结果[10那11]．已被证明在大约一半的OS患者中被证明是无效的[12]．因此，可靠的早期影像学预测指标对于早期评价NAC的OS治疗反应、优化单独治疗方案、减少无效毒性治疗具有重要意义。[12]．

人们对利用功能成像技术来预测早期治疗效果越来越感兴趣。传统的磁共振成像(MRI)可用于评估治疗前患者的肿瘤和转移，但治疗后的重新评估也具有挑战性[13]．此外，传统MRI的诊断评估可能会受到残余肿瘤与nac诱导纤维化区分困难的阻碍，水肿可能会导致高估评估[14]．基于水分子布朗运动的扩散加权成像(Diffusion-weighted imaging, DWI)能够反映水分子在细胞水平上的热运动[15，可能有助于分化，从而提高NAC反应的早期预测[16]．治疗诱导的细胞坏死导致增加水扩散性。表观扩散系数（ADC）目前用于反映扩散的大小，并且可以用单透明函数计算。但随着纯分子扩散，毛细管网络中的微循环也有助于ADC值[16]．这里，引入了功能性MRI技术，宫内相传（IVIM），以将微血管灌注与Biexponential模型中的多个B值分离，并已被广泛研究在许多恶性肿瘤中的化疗前后的治疗反应[17那18]．Le Bihan等人。[19]提出了多b值IVIM双指数成像模式来描述组织的灌注和扩散效果[20.]．IVIM的另一个优点是导出的参数包括表观扩散系数(ADC)、(慢)扩散系数(D)、(快)伪灌注扩散系数(D ），灌注分数(F)，无需注入对比剂即可计算[19那21]．ADC对组织中的水分子敏感，可以反映组织的扩散和灌注[22];D值通常被认为是纯扩散系数，反射细胞外和血管外组织水分子运动[23那24]．的 和D. 值具有反映肿瘤血管生成和与肿瘤中微血管密度（MVD）分数相关的优点[24那25]．由于肿瘤评估和分级的巨大潜力，IVIM广泛用于评估各种恶性肿瘤中的NAC治疗反应[26-28]．目前，IVIM技术在OS中的应用研究较少，主要集中在评价OS对NAC的反应。因此，本研究的目的是探讨IVIM在评估OS对NAC的治疗反应中的价值，并确定IVIM衍生的参数是否可以作为NAC合并OS患者的影像学生物标志物。

2.材料和方法

2.1。病人

本研究由我们医院的机构审查委员会批准。书面知情同意书是从研究前的所有患者获得，并根据我们的制度临床研究委员会的道德准则进行该研究。十二名男性（平均年龄，17.25±1.42，范围，15 - 20年）和6名女性（平均年龄，17.5±1.05，3-19岁）连续患者（n = 18，平均年龄，17.33±1.28，范围那15-20 years) with osteosarcoma diagnosed by histopathology were enrolled in this study between May 2016 and September 2018. To guarantee the accuracy of the results, the OS located in the distal femoral metaphysis were selected. All patients enrolled who received NAC and underwent knee MRI examinations in this study met the following criteria: 所有患者均完成NAC和手术; 第一次MRI在NAC开始前进行; 在NAC完成后进行第二个MRI;和 NAC疗程2个周期(4周)。NAC方案由顺铂(100-120 g/m2)和阿霉素(60 g/m2）.在化疗期间给予患者叶酸。仔细观察并记录治疗响应和物理情况。本研究的患者没有收到放射疗法。

2.2。治疗反应分析

治疗反应由NAC后2个周期MRI上最终肿瘤大小决定。根据RECIST可将反应分为四种类型: 完全缓解(CR)， T2WI无残余肿瘤组织; 部分反应(PR)，肿瘤最大直径小于原来大小的70%; 渐进性疾病（PD），肿瘤最长直径的至少20％增加; 病情稳定，既不像PR那样有足够的收缩，也不像PD那样有足够的增长。治疗前记录最大直径作为参考[29]．

2.3。MR成像

所有患者都经过全身3.0 T扫描（发现MR750; GE Healthcare，MI）使用特殊的膝关节线。常规的MRI序列包括轴向旋转回波T1加权图像（T1WI）（TR / TE，512 / 12.4毫秒），轴向，冠状和矢状快速旋转回波T2加权图像（T2WI），或没有脂肪抑制（2500/ 71毫秒）。使用256×256矩阵，切片厚度：5mm，切片间隙：1 mm，视野（FOV）：150-200，EPI因子5，和B.- 0,50,150,200,400,800,1000和1200 s / mm的值2;总扫描时间为4分钟和24秒。

动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI)序列,横3 d快被宠坏的梯度召回回波与饱和脂肪(FSPGR)序列扫描后静脉管理0.1更易/公斤Gd-DTPA(马根维显、德国)2毫升/秒(20毫升生理盐水冲洗)通过高压注射器在15秒。

2.4。MRI数据和图像分析

常规序列(T1WI、T2WI)和DCE作为观察和测量OS的辅助方法，包括NAC前后信号强度(SI)、大小和体积(V)的变化。体积计算公式为:V= L×W×W/2 (V:体积;李:长度;W:宽度)[30.]．测量并计算OS (ΔV)的体积变化 ．

使用一个单一的单元阵势模型计算ADC值 价值观[19]： S.:扩散敏化SI; ：没有扩散敏化的SI。

简而言之，对于IVIM分析，使用MATLAB（MATHWORKS，NATICK，MA）来分析在扩散加权图像上测量的数据。使用单极型模型测量ADC，使用8计算IVIM参数B.数值拟合为双指数模型(0 - 1200s /mm2)，由Le Bihan等提出[19]． S.:扩散梯度为b的像素内的信号强度; ：在没有扩散梯度的像素中的平均信号强度;D.（×10-3 毫米2/s):真组织扩散系数(慢);D. （×10-3 毫米2/ s）：伪灌注（快速）扩散系数;F(%):灌注分数反映微循环体积分数。

对于感兴趣区域，选择信号强度均匀的区域;圆形区域(约50-150毫米2)，由2名具有5年以上MRI诊断经验的放射科医师参照T2W影像，在参数图上手工绘制。值得注意的是，roi的绘制应避免局部SI改变、易感伪影、大坏死、囊性区域和出血。所有数据均测量3次，取平均值。采用T2WI和DCE-MR图像在IVIM参数图上确定病变范围。所有数据和计算量都在ADW 4.4工作站(GE Healthcare)上处理。NAC前后2个周期IVIM参数的变化( 那 那 和 ）用相同的方法计算 ．

2.5。统计分析

所有数据都表示为平均值±标准偏差。用Kolmogorov-Smirnov测试测试所有数据的正常分布。对于ADC，D，D 和F，采用Student 's t检验比较NAC前和2个周期后的差异。

采用受试者工作特征(ROC)曲线评价IVIM参数的诊断性能，预测NAC前后的反应;计算ROC曲线下面积(AUC)、敏感性和特异性。根据AUC值定义诊断准确性(AUC≥0.9表示准确性非常好;0.9 > AUC≥0.7表示精度合理;0.7 > AUC≥0.5表示准确性差;0.5 > AUC表示不准确)。根据约登指数选择最佳阈值(截止)。

OS的体积变化之间的关系（ ）定量参数的变化( 那 那 和 ）采用Spearman相关分析确定。

所有分析都是使用SPSS 19.0软件进行Windows（IBM Corporation，Armonk，Ny，USA）进行。P <0.05被认为是统计学意义。

使用Medcalc（版本18.2.1，Mariakerke，Belgium），由Bland-Altman的变化系数进行了观察者内部协议的水平。变异系数<10％被定义为可接受的。

3.结果

3．1．NAC前后患者的治疗反应及OS容量

在NAC的2个循环后，无患者被确定为Cr和Pd，16名患者被确定为PR，2名患者被确定为稳定疾病，但大小降低。

NAC后OS的体积减少到不同程度。OS的平均体积为61.55±9.3厘米3.NAC前，平均OS体积为40.26±4.1 cm3.南汽后(P < 0.05)。

3．2．MRI影像学表现及ADC平均值，D, D 和F.

OS不均匀，T1WI低信号，T2WI、DWI高信号。

ADC，D，D的观察者内部变异系数 并且fvalue低，平均误差为5％的差异系数（小于10％），表明良好的观察员内达成协议。在NAC的2个循环后，可以在OS的中间观察一些坏死区域（图1）.NAC 2个周期后，ADC和D均值升高，ADC和D均值升高 值显著降低，而D 值略微改变（P <0.001，<0.001，= 0.184和<0.01）（图2;表格1）.
在NAC之前 在NAC之后 灵敏度 特异性 P值 截止值

（×10-3毫米2/秒)		 1.21±0.09 1.73±0.11 0.778 1 <0.001 1.49

（×10-3毫米2/秒)		 1.14±0.09 1.63±0.1 0.944 0.833 <0.001 1.37
D.
（×10-3毫米2/秒)		 9.17±0.98 8.94±0.13 0.278 0.722 0.184 12.58
（%） 28.58±1.37 20.93±1.16 0．5 0.944 0.007 29.83
表1
IVIM成像参数在NAC之前和之后的平均值。

图1
19岁男性患者在股骨远端干骺端OS的医学图像。X线片(A, B)(箭头)和断层扫描(CT) (C, D)显示骨破坏区位于股骨干骺端。骨破坏区T1WI (E)显示低信号，T2WI (F)和DWI (G)显示高信号。骨破坏区边缘不明确。注射造影剂后病变增强(H) 和 从IVIM派生。M: HE染色(×100)。坏死区域用曲线(H、I、J、K)标记。

图2
与图的同一os病人的医学图像1经过2个NAC和股骨复杂手术的循环。与CT成像（A）（A）（ARRAW）上的NAC相比，OS的体积减少。OS对T1WI的低音符，具有脂肪抑制（FS）（B）（B）（箭头）和T1WI而没有FS（c）。病变在T2WI（D）和DWI（E）上显示出高度，并且OS的裕度相对明确定义。对造影剂（F-H）后，病变显示出类似的增强，并且在OS（箭头）中显示坏死区域。I-L：ADC，D，D的伪议学地图 和 派生IVIM。M:示OS标本，见坏死区域(箭头)。护士:阳性(×100)。病变内可见纤维组织增生(白色箭头)。同时观察到残余的变性肿瘤细胞(黑色箭头)。
3.3。adc，d，d的敏感性和特异性 和F值

其中ADC的AUC值(0.938)和D的AUC值(0.943)高于D （0.574）和F(0.765)。表中列出了灵敏度，特异性和CU-Toff值1(数据3.和4.）.


图3
ADC值与D值的ROC曲线。ADC和D的AUC值分别为0.938和0.943。ADC值和D值的敏感性和特异性分别为(0.778,1)vs(0.944, 0.833)。

图4
D 和 值。D的AUC值 和 值为0.574和0.765。D的敏感性和特异性 和 值分别为(0.278,0.722)vs(0.5, 0.944)。
3.4。之间的相关性 和IVIM参数

的意思是 那NAC前后OS的IVIM参数变化为19.32±2.93 cm3.．的 那 那 和 值为0.54±0.27 × 10-3 毫米2/s, 0.50±0.22 × 10-3 毫米2/s, 0.23±0.2 × 10-3 毫米2/秒和7.66±2.86%。在...之间没有发现显着的相关性 和 那 那 和 值（p> 0.05）。

4.讨论

我们调查了IVIM在评估青少年术前Neoadjuvant化疗的骨肉瘤反应。我们发现ADC和D值在NAC的2个循环后显着增加，而D 和 值降低;然而，在D NAC前后。此外，我们发现ADC和D的敏感性和特异性远高于D 和 值。NAC前后IVIM参数变化与体积没有相关性。所有数据表明IVIM可能是术前NAC OS化疗反应的一个潜在影像学生物标志物。

术前NAC和保肢治疗是骨肉瘤患者的最佳标准选择[31]．为了保持肢体功能，并尽量减少可能的局部复发并提高生活质量，为OS对NAC有利反应的患者提出了边缘切除。在一项研究中，随着5.5年的中位随访，总体5年的累积存活率为61.7％，据报道，NAC后经历边际切除的患者的57.7％且受影响的肢体的良好功能优异[32]．

NAC后，功能MRI反映了肿瘤内部微环境的变化，并预测肿瘤对NAC的反应[33那34]．IVIM区分微血管灌注活动(b值<200 s/mm)2)从扩散(b值> 200秒/毫米2）.因此，Ivim广泛用于肿瘤影像学中和NAC的评估[26那27]．在我们的研究中，这些结果与细胞密度和微血管密度（MVD）的理论一致，在NAC之后可能会大大改变。NAC后，真正的分子扩散和水分子运动随着较大的细胞外空间而产生的限制较小，产生更高的ADC和D值[26那35]．D值是与细胞内和细胞外空间的尺寸有关的真实分子扩散和水分子扩散的标志物;因此，出现肿瘤中的基质组织面积越大，ADC和D值越高36]．NAC过程后，高细胞肿瘤组织的细胞密度显著下降，导致ADC和D值显著改变，对NAC的反应更好[27那36]．这些结果与先前研究的结果相似[28那37其他肿瘤[38那39]．这些发现表明微循环或灌注效应可以通过多个B值的真实组织扩散和具有IVIM成像的Biexponential曲线拟合分析来不同[19那37]．ADC和D值具有更高的AUC，敏感性和特异性，与之前的研究一致[26那28]．借助IVIM，可以通过一次性成像采集来评估毛细管网络中的真正分子扩散和水分子运动。

我们还发现IVIM衍生的 数值下降，差异显著;然而，他们的AUC和敏感性低于ADC和D值。从理论上讲，对NAC反应良好的小鼠微血管结构破坏和减少越多，NAC反应良好的小鼠微血管结构减少越大 价值是什么。但是，由于多种因素的影响，其中就包括了涉及面广 患者之间的价值，扰动和纯度分子扩散隔室的扰动者协议和T2贡献[27那40]， 这 报告的值是不同的，而 用途未被确定[37]．在Biexponential Ivim模型中，F定义为血小毛细管和肿瘤组织信号强度比。如果毛细血管血液和肿瘤的弛豫时间相似，则可以忽略所有放松效果。然而，肿瘤和血小毛细血管的T2贡献基本上不同，特别是在NAC后的肿瘤中，T2值趋于增加，这可能降低 值人为(40]．因此，这是F值可用于评估OS对NAC的响应;但是，这应该谨慎行事。

D 值在NAC前后没有显着变化，对于评估肿瘤反应没有用处。通过与ADC和D、D的比较，得出D 有其限制，包括不太信号衰减可变性，高不确定性和测量再现性差[41那42]．在NAC之前和之后的OS中，没有观察到显着差异;我们推测D 数据可能有较大的不稳定的标准差，并且依赖于信噪比水平[15那41]．此外，肿瘤和噪声变化的异质性也可能影响D 价值观[15]．我们的发现与以前对癌症的研究结果一致[27那28那36，结果表明D 在评估肿瘤对CRT反应的价值有限[41]．

然而，虽然在V, ADC, D和 NAC前后值差异有统计学意义，NAC与NAC之间无相关性 和 那 和 ．我们认为这可能与细胞变性，组织坏死和个体差异有关[15那22]．还应进行进一步的研究以获得更准确的数据。

应该提到一些限制。首先，研究规模相对较小，可能对结果有一些影响。二是两个NAC观测周期相对较短;多数OS患者处于PR状态，缺乏对其长期疗效的研究。第三，我们关注早期治疗反应，缺乏长期生存结果分析。第四，ivim导出的参数与动态对比度增强的参数没有进行比较，可能降低了我们数据的说服力。在今后的研究中，我们将针对上述局限性继续完善研究设计。

综上所述，D值和ADC值对于评估和监测NAC在OS患者中的疗效是很有用的。因此，IVIM-MRI可作为早期预测OS患者对NAC治疗反应的有效潜在影像学生物标志物。

数据可用性

用于支持本研究结果的定量数据包括在文章中。数据也可根据要求提供。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突。

致谢

本研究由国家自然科学基金资助，国家自然科学基金资助项目(no。81701756);四川省教育厅(编号:81701756);18 zb0215)。

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