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表观扩散系数值联合磁共振波谱成像在原发性中枢神经系统淋巴瘤诊断中的应用:基于Logistic回归模型

耿磊 孙毅 赵妍 万金鑫 许磊 叶永盛 陆格 汪秀玲 徐凯

耿磊, 孙毅, 赵妍, 万金鑫, 许磊, 叶永盛, 陆格, 汪秀玲, 徐凯. 表观扩散系数值联合磁共振波谱成像在原发性中枢神经系统淋巴瘤诊断中的应用:基于Logistic回归模型[J]. 分子影像学杂志, 2021, 44(4): 594-601. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.04.05
引用本文: 耿磊, 孙毅, 赵妍, 万金鑫, 许磊, 叶永盛, 陆格, 汪秀玲, 徐凯. 表观扩散系数值联合磁共振波谱成像在原发性中枢神经系统淋巴瘤诊断中的应用:基于Logistic回归模型[J]. 分子影像学杂志, 2021, 44(4): 594-601. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.04.05
Lei GENG, Yi SUN, Yan ZHAO, Jinxin WAN, Lei XU, Yongsheng YE, Ge LU, Xiuling WANG, Kai XU. Application of apparent diffusion coefficient value combined with magnetic resonance spectroscopy in diagnosis and differentiation of primary central nervous system lymphoma evaluating by Logistic regression model[J]. Journal of Molecular Imaging, 2021, 44(4): 594-601. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.04.05
Citation: Lei GENG, Yi SUN, Yan ZHAO, Jinxin WAN, Lei XU, Yongsheng YE, Ge LU, Xiuling WANG, Kai XU. Application of apparent diffusion coefficient value combined with magnetic resonance spectroscopy in diagnosis and differentiation of primary central nervous system lymphoma evaluating by Logistic regression model[J]. Journal of Molecular Imaging, 2021, 44(4): 594-601. doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.04.05

表观扩散系数值联合磁共振波谱成像在原发性中枢神经系统淋巴瘤诊断中的应用:基于Logistic回归模型

doi: 10.12122/j.issn.1674-4500.2021.04.05
基金项目: 

江苏省卫生健康委2020年度医学科研项目 Z2020144

江苏大学临床医学科技发展基金资助 JLY20180158

蚌埠医学院科技发展基金项目 BYKY18188

连云港市第二人民医院中青年人才成长基金科研课题计划 TQ201906

详细信息
    作者简介:

    耿磊,在读博士研究生,主治医师,E-mail: 357332076@qq.com

    通讯作者:

    孙毅,硕士,主任医师,E-mail: sunyi2009@sina.com

Application of apparent diffusion coefficient value combined with magnetic resonance spectroscopy in diagnosis and differentiation of primary central nervous system lymphoma evaluating by Logistic regression model

  • 摘要: 目的在Logistic回归模型下探讨肿瘤不同区域表观扩散系数(ADC)值联合磁共振波谱成像(MRS)代谢产物的相对比值在原发性中枢神经系统淋巴瘤(PCNSL)诊断与鉴别中的应用价值。方法分析及检测经临床及病理证实32例PCNSL和40例高级别胶质瘤(HGG)常规MRI及扩散加权成像、MRS特征,分别测量肿瘤实质区、近侧瘤周(瘤周1 cm以内的水肿区)、远侧瘤周(瘤周1 cm以外水肿区)及对侧正常脑白质的ADC值,并计算平均值。采用二维多体素1H MRS成像,测量并计算代谢产物相对比值。统计学分析两组肿瘤不同区域ADC值及MRS代谢产物的相对比值的差异,采用二元logistic回归筛选对PCNSL和HGG鉴别价值较高的指标,进行logistic回归分析,并使用ROC曲线分析比较各指标单独诊断及联合诊断对两组肿瘤的诊断效能。结果PCNSL组与HGG组肿瘤实质、近侧瘤周、远侧瘤周、对侧脑白质的ADC值组内比较总体差异有统计学意义(P < 0.001),两两比较差异有统计学意义(P < 0.05)。PCNSL组与HGG组不同区域ADC值变化趋势分别为:先升后降抛物线型、折线上升型。单独诊断对两者鉴别时,肿瘤实质ADC值对两者的诊断效能最高(曲线下面积=0.880)。PCNSL组与HGG不同区域胆碱复合物(Cho)/肌酸(Cr)、Cho/N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、脂质(Lip)/Cr值进行组内比较,总体差异有统计学意义(P < 0.001)。组内两两比较:PCNSL组与HGG组肿瘤实质Cho/Cr、Cho/NAA、Lip/Cr值均大于近侧瘤周、远侧瘤周、对侧脑白质;Lip/Cr在两者肿瘤实质的组间比较中具有显著的统计学意义(t=6.418,P < 0.001)。Logistic回归方程模型为:Logistic(P)=-13.190+1.374×近侧瘤周ADC值+0.542×肿瘤实质Lip/Cr值,高水平的近侧瘤周ADC值和肿瘤实质Lip/Cr值是倾向PCNSL的危险因素。在Logistic回归方程模型下,联合诊断曲线下面积最大(曲线下面积=0.973),鉴别诊断两组的敏感度、特异性分别为:90.6%、97.5%(P < 0.001),联合诊断效能最高。结论ADC值及MRS不同代谢产物的相对比值测量技术为无创性判断肿瘤及瘤周的微观浸润状态提供病理基础及分子影像学依据,Logistic回归模型下联合诊断可有效提高诊断效能,从而为两者的早期诊断,鉴别和治疗提供可靠依据。

     

  • 图  1  PCNSL常规MRI、DWI及MRS表现

    女,56岁,右侧基底节区PCNSL;A:病灶T1WI呈稍低信号;B:T2WI呈稍高信号,占位明显,瘤周中度水肿;C:DWI呈高信号;D:ADC伪彩图呈低信号,肿瘤实质、近侧瘤周水肿、远侧瘤周水肿ADC值分别为0.64×10-3 mm2/s、1.45×10-3 mm2/s、1.37×10-3 mm2/s;E:增强T1WI示瘤体明显不均匀强化,可见尖角征,肿瘤侵及邻近脑室;F:多体素短回波MRS,Cho峰升高,NAA降低,可见高耸Lip峰.

    Figure  1.  Routine MRI, DWI and MRS findings of PCNSL.

    图  2  HGG常规MRI、DWI及MRS表现

    男,54岁,左基底节及颞叶HGG;A:病灶T1WI低信号;B:T2WI呈高信号,内部见坏死,中度占位及轻度瘤周水肿;C:DWI呈稍高信号;D:ADC伪彩图呈稍低信号,肿瘤实质、近侧瘤周水肿、远侧瘤周水肿ADC值分别为1.13×10-3 mm2/s、1.56×10-3 mm2/s、1.75×10-3 mm2/s;E:增强T1WI示瘤体明显不均匀环形强化;F:Cho峰明显升高,NAA降低,可见Lip及Lac峰.

    Figure  2.  Routine MRI, DWI and MRS findings of HGG.

    图  3  两组肿瘤不同区域不同参数值箱式图比较

    A:两组肿瘤不同区域ADC值箱式图比较;B:两组肿瘤实质Lip/Cr值箱式图比较.

    Figure  3.  Comparison of different parameter values in different regions of two groups of tumors.

    图  4  近侧瘤周ADC值、肿瘤实质Lip/Cr值及联合诊断鉴别诊断PCNSL组与HGG组的操作者工作特征曲线

    以联合因子为0.50作为诊断PCNSL的最佳诊断分界点,曲线下面积为0.973(95%CI:0.936~1.000,P < 0.001),敏感度、特异性分别为90.6%、97.5%.

    Figure  4.  ADC value, Lip/Cr value of tumor parenchyma and operator operating characteristic curve of PCNSL group and HGG group in differential diagnosis.

    表  1  两组肿瘤不同区域ADC值(10-3 mm2/s)的比较

    Table  1.   Comparison of ADC values (10-3 mm2/s) in different regions of the two groups (Mean±SD)

    组别 肿瘤实质ADC值 近侧瘤周ADC值 远侧瘤周ADC值 对照侧ADC值
    PCNSL组(n=32) 0.76±0.13* 1.59±0.15 1.48±0.17Δ 0.85±0.03
    HGG组(n=40) 1.00±0.18* 1.42±0.19 1.68±0.16Δ 0.84±0.03
    t -6.462 4.209 -5.083 0.629
    P < 0.001 < 0.001 < 0.001 0.531
    ADC:表观扩散系数;PCNSL:原发性中神经系统淋巴瘤;HGG:高级别胶质瘤;*p < 0.05 vs组内近侧瘤周;#p < 0.05 vs组内远侧瘤周;Δp < 0.05 vs组内对照侧.
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    表  2  不同区域ADC值(×10-3 mm2/s)对PCNSL与HGG鉴别诊断效能分析

    Table  2.   Efficiency analysis of ADC values(×10-3 mm2/s)in different regions for differential diagnosis of PCNSL and HGG

    区域 AUC 95%CI 最佳界值 敏感度(%) 特异性(%) P
    肿瘤实质ADC值 0.880 0.801~0.959 0.86 84.4% 80.0% < 0.001
    近侧瘤周ADC值 0.762 0.652~0.873 1.405 93.8% 57.5% < 0.001
    远侧瘤周ADC值 0.804 0.705~0.903 1.61 81.3% 70.0% < 0.001
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    表  3  两种肿瘤不同区域1H-MRS代谢物比值比较

    Table  3.   Comparison of 1H-MRS metabolite ratios in different regions of the two tumors (Mean±SD)

    代谢产物相对比值 PCNSL组 HGG组
    肿瘤实质 近侧瘤周 远侧瘤周 对侧脑白质 肿瘤实质 近侧瘤周 远侧瘤周 对侧脑白质
    Cho/Cr 2.13±0.80* 1.29±0.29Δ 1.23±0.31Δ 1.0±0.10 1.94±0.73* 1.41±0.32Δ 1.36±0.48Δ 1.04±0.10
    NAA/Cr 1.23±0.36 1.39±0.31 1.40±0.32 1.34±0.22 1.21±0.38 1.27±0.34 1.39±0.36 1.27±0.25
    Cho/NAA 1.98±0.83* 1.27±0.29 0.96±0.37 0.79±0.25 1.93±0.89* 1.38±0.40 0.95±0.37 0.81±0.17
    Lip/Cr 6.11±2.14a*# 2.09±0.54# 0.34±0.16 - 2.89±2.1a*# 1.97±0.52# 0.29±0.17 -
    a两者瘤体实质的Lip/Cr值差异有统计学意义(t=6.418,P < 0.001);*P < 0.05 vs组内近侧瘤周;#P < 0.05 vs组内远侧瘤周;ΔP < 0.05 vs组内对侧脑白质;Lip:脂质;Cr:肌酸;Cho:胆碱复合物;NAA:N-乙酰天门冬氨酸.
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    表  4  PCNSL组与HGG组ADC值(10-3 mm2/s)、Lip/Cr值二元logistic回归分析

    Table  4.   ADC values (10-3 mm2/s) and Lip/Cr values of PCNSL group and HGG group were analyzed by binary logistic regression

    自变量 偏回归系数 标准误 Wald值 P OR 95%CI
    肿瘤实质ADC值 -10.037 7.301 1.890 0.169 < 0.001 < 0.001~71.685
    近侧瘤周ADC值 1.374 0.353 15.151 < 0.001 3.950 1.978~7.889
    远侧瘤周ADC值 -0.103 0.772 0.018 0.894 0.902 0.199~4.092
    肿瘤实质Lip/Cr值 0.542 0.268 4.094 0.043 1.720 1.017~2.910
    常数项 -13.190 9.417 1.962 0.161 < 0.001 < 0.001~ < 0.001
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    表  5  ADC值(10-3 mm2/s)、Lip/Cr值及联合诊断对PCNSL组与HGG组鉴别诊断效能分析

    Table  5.   ADC values (10-3 mm2/s) and Lip/Cr value and combined diagnosis for differential diagnosis between PCNSL group and HGG group

    指标 AUC 95%CI 最佳界值 敏感度(%) 特异性(%) P
    近侧瘤周ADC值 0.762 0.652~0.873 1.405 93.8% 57.5% < 0.001
    肿瘤实质Lip/Cr值 0.855 0.765~0.945 4.605 78.1% 85.0% < 0.001
    联合诊断 0.973 0.936~1.000 0.50 90.6% 97.5% < 0.001
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  • 收稿日期:  2021-05-22
  • 刊出日期:  2021-07-20

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