软组织肉瘤IVIM-DWI与其组织病理学分级对照研究

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密级硕士学位论文_软组织肉瘤-DWI与其组织病理IVIM学分级对照研究紐述作者姓名:指导教师:王绍武学科专业:影像医学与核医学大连医科大学 中图分类号密级-软组织肉瘤IVIMDWI与其组织病理学分级对照研究TheComparativeStudyOfSoftTissueSarcomasInIntravoxe-lIncoherentMotionDiffusionweightedMRimainAndHistoatholoForEvaluationofggpgyHistopathologicalGrade李建林47计:学位论文:页表格:8个插图:〗5幅指导教师:王绍武教授申请学位级别:硕士学位学科(专业):影像医学与核医学二二〇一二月培养单位:大连医科大学第临床学院完成时间:八年答辩委员会主席: 独创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在指导教师指导下进行的研究工作及所取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外.,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得大连医科大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。.与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表+谢意。学位论文作者签名:决逢故签字曰期:loh年5月曰 关于学位论文使用授权的说明用学位论文本学位论文作者完全了解学校有关保留、使的规定,同意学校保并.>向国家冇关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅留,大连医科大可以将论文全入权学本学位的部或分内容编有关进行本人授部数据库检索可以采用影印、印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文?,缩1以下相应方框:本学位论文属子(请在内打.1保密□,在解密后适用本授权书。?年2.不保密〇:2:日怍年上名日作者签名期月5导曰月师签名期年Ym曰^ 目录一、摘要……………………………………………………..……………1(一)中文摘要……………………..…………………………………1(二)英文摘要………………………….……………………………11二、正文…………………………………….……………………………17(一)前言……………………………….……………………………17(二)材料和方法………………………….…………………………191.临床资料..................................................................................192.MRI扫描技术及图像后处理.................................................203.影像与病理面对面、点对点对照..........................................214.观察指标……………………………………………………..245.统计学方法…………………………………………………..25(三)结果……………………………………………….……………261.19例软组织肉瘤的MRI表现...............................................261.1常规MRI表现...................................................................261.2多b值DWI........................................................................262.19例软组织肉瘤IVIM-DWI参数ADC、D、D*及f值…283.19例软组织肉瘤组织病理学分级………………………….294.19例软组织肉瘤的IVIM-DWI参数与其组织病理学分级对照……………………………………………………………….29(四)讨论…………………………………………………………….31 1.将IVIM-DWI用于诊断软组织肉瘤组织病理学分级研究的依据……………………………………….………………..312.软组织肉瘤IVIM-DWI与其组织病理学分级对照研究的意义…………………………………………………………...32(五)结论…………………………………………………………….34(六)参考文献……………………………………………………….36三、综述…………………………………………………….…………..38(一)综述……………………………………………….…………..38(二)参考文献……………………………………………...…….….49 软组织肉瘤IVIM-DWI与其组织病理学分级对照研究摘要目的:探讨体素内不相干性运动弥散加权成像(Intravoxelincoherentmotion-DWI,IVIM-DWI)用于手术前判断软组织肉瘤(Softtissuesarcomas,STSs)组织病理学分级中的应用价值。材料与方法:一、临床资料:收集2016年6月至2018年3月于我院临床初步诊断为发生于四肢、躯干的STSs患者19例。女11例、男8例,年龄31-67岁,平均年龄54.8岁,中位年龄60岁。发生部位分别为四肢12例、臀部3例、背部3例、腹股沟1例。所有检查均征得患者同意。所有患者行常规MRI、IVIM-DWI检查后于两周内均经手术后病理学确诊为STSs。脂肪肉瘤8例、纤维肉瘤3例、骨外骨肉瘤2例、多形性未分化肉瘤2例、恶性外周神经鞘瘤1例、平滑肌肉瘤1例、恶性肌纤维母细胞瘤1例、上皮样肉瘤1例。二、MRI扫描技术及图像后处理:(一)检查技术所有检查均通过Siemens3.0TMRI仪进行检查,行常规MRI扫描及多b值DWI及常规增强MRI检查。(二)图像后处理 将扫描后所得多b值DWI传送到后处理软件(MITKDiffusion)进行分析处理,在肿瘤DWI中信号最高区勾选ROI(regionofinterest,ROI),通过单指数模型Sb=S0×exp(−b×ADC)运算分析,获取标准ADC值;通过双指数函数Sb=S0[(1-f)exp(-b×D)+fexp(-b×D*)]运算分析,获取IVIM-DWI的各项参数值:D、D*及f值。三、影像与病理面对面、点对点的对照方法(一)MRI检查时体表标记定位(二)MRI检查及ROI位置的选取(三)手术取材的层面选定及标本固定(四)影像层面与病理取材面对面、点对点对照(五)组织切片观察四、观察指标(一)STSs的常规MRI表现:肿瘤位置、形态、大小、边界、信号、瘤内出血及瘤周水肿及增强后表现。(二)IVIM-DWI单指数及双指数模型下运算所得各项参数:1.表观弥散系数(ADC)值、2.单纯扩散系数(D)值、3.假性扩散系数(D*)值、4.灌注分数(f)值。(三)STSs的组织病理学分级:采用法国癌症中心联合会(FNCLCC)的软组织肉瘤组织病理学分级的诊断标准,通过镜下观察病理组织切片,对组织的细胞分化程度、坏死面积及核分裂现象分别进行评分,将19例STSs分为I~III级。五、统计学分析(一)STSs的IVIM-DWI参数ADC、D、D*及f值与其组织病理学分级对照的 差异性采用采用单因素方差分析及(Newman-keula)q检验;(二)对STSs的IVIM-DWI参数与其组织病理学分级对照的相关性采用二元相关性分析的spearman相关法检验;(三)鉴别STSs有意义的定量参数ADC阈值、D阈值及相应敏感度、特异度通过受试者工作特征曲线(ReceiverOperatorCharacteristicCurve,ROC)进行统计学分析。结果:一、19例STSs的MRI表现(一)常规MRI表现:1.形态:类圆形4例、不规则15例;2.大小:瘤体最大径<5cm11例,≥5cm8例;3.边界:清晰14例,模糊5例;4.信号:T1WI等、稍低信号15例,稍高信号4例;T2WI稍高、高信号20例;5.强化方式:增强明显不均匀强化13例,中度均匀强化2例,轻度不均匀强化2例,轻度环形强化2例。(二)多b值DWI:软组织肉瘤多b值DWI中,17例高信号,2例等、稍高信号,且肿瘤与周围低信号组织的对比度随b值升高而增强;组织内的弥散信号同b值的升高而降低。二、19例STSs中Ⅰ级7例、Ⅱ级6例、Ⅲ级6例。三、19例STSs的IVIM-DWI参数与其组织病理学分级对照(一)IVIM-DWI参数与其组织病理学分级对照19例STSs中其ADC及D值越低,其对应的组织病理学分级越高,Ⅰ-Ⅲ级间的STSs,其ADC、D值差异具有显著性(p<0.01),根据ADC及D值能够鉴别Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅱ级与Ⅲ级、Ⅰ级与Ⅲ级间的STSs(p<0.01)。依据D*及f值对Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ级间的STSs均无法鉴别(p>0.05)。 (二)ADC、D值与STSs组织病理学分级有负相关性,其中D值与其组织病理学分级相关性最佳(r=﹣0.846);D*与f值与其组织病理学分级无相关性(p>0.05)。(三)19例STSs中,病理级别为Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ级间软组织肉瘤的IVIM-DWI参数ADC及D值的曲线下面积分别为0.949、0.974,其对鉴别诊断Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ级间软组织-32-32肉瘤的阈值分别是1.317×10mm/s、1.200×10mm/s,该阈值对鉴别诊断Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ级间STSs的敏感度分别是100%、100%,特异度分别是76.9%、92.3%;病理级别为II、III级间STSs的IVIM-DWI参数ADC及D值的曲线下面积分别为0.881、-320.974,其对鉴别诊断I与II、III级间STSs的阈值分别是1.600×10mm/s、1.848-32×10mm/s,该阈值对鉴别诊断I与II、III级间STSs的敏感度分别是91.7%、100%,特异度分别是71.4%、71.4%。结论:一、STSs的IVIM参数ADC及D值与其组织病理学级别呈负相关性(r=-0.766,-0.846;p<0.001),即STSs的组织病理学分级越高,其ADC及D值更低,D较ADC值而言与STSs组织病理学分级的相关性更高。二、IVIM-DWI参数D及ADC值能鉴别Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅱ级与Ⅲ级、Ⅰ级与Ⅲ级间的-32-32STSs。当STSs的ADC及D值小于1.317×10mm/s、1.200×10mm/s时,MRI可诊断为Ⅲ级STSs,诊断敏感度分别是100%、100%,特异度分别是76.9%、-32-3292.3%;当STSs的ADC及D值大于1.600×10mm/s、1.848×10mm/s时,MRI可诊断为I级STSs,诊断敏感度分别是91.7%、100%,特异度分别是71.4%、71.4%。关键词:软组织肿瘤体素内不相干性运动成像组织病理学分级 TheComparativeStudyOfSoftTissueSarcomasInIntravoxelIncoherentMotionDiffusion-weightedMRimagingAndHistopathologyAbstractObjective:ThepurposeofthisstudyistoevaluatetheroleoftheIntravoxelIncoherentMotionDiffusion-weightedMRimaginginpresurgicallyassessingthepathologicalgradeofsofttissuesarcomas.MaterialsandMethods:1.casedata:Ahospital-basedprospectivestudywascarriedoutcomprising19patientswithsofttissuesarcomasinlimbsandtrunkwhounderwentMRIexaminationsfromJune2016toMarch2018.Alltheexaminationswereagreed.8males,11females,agefrom31to67yearsold,theaverageageis55.8yearsold,themedianageis60yearsold.Allcaseswereapprovedbysurgicalpathology.Amongthem,8casesofliposarcoma,3casesoffibrosarcoma,2casesofosteosarcoma,2casesofpleomorphicundifferentiatedsarcoma,1caseofleiomyosarcoma,1caseofmalignantperipheralschwannoma,1caseofepithelioidsarcoma,1caseofmalignantmyofibroblastictumor.2.MRequipmentandscanningparameters:(1)examinationmethod: AllthepatientswereunderwentSiemens3.0TMRI(8channelbodyphasedarraycoil)withconventionalMRI,IVIM-DWIandconventionalenhancedMRI.(2)Post-processing:AlltheDWIwithmulti-bvalueweresenttothepost-processingsoftware(MITKDiffusion)foranalysisandprocessing,andROI(regionofinterest,ROI)wasdrawninthehighestsignalareaoftumorinDWI.ThestandardADCvalueisobtainedbythecalculationofthesingle-exponentialmodelSb=S0×exp(-b×ADC),andtheIVIM-DWIparameters:D,D*andfvalueswereobtainedbythecalculationofdouble-exponentialfunctionSb=S0[(1-f)exp(-b×D)+fexp*].3.TheproductionofthepathologicalspecimenscorrespondingwithMRimaging(1)Thepositionlineonbodysurface(2)MRimagingandtheacquisitionofROI(3)Surgeryandmountingspecimens(4)TheacquisitionofthepathologicalspecimenscorrespondingwithMRimaging(5)TheobservationtheHEslices4.Observationindex (1)TheConventionalMRImanifestationsofsofttissuesarcomas:tumorlocation,morphology,size,border,signal,intra-tumorhemorrhageandperitumoraledemaandenhancement.(2)TheIVIM-DWIparametersin19patientswithsofttissuesarcomas:ADC,D,D*,f(3)Histopathologicalgradingofthesofttissuesarcomas:accordingdiagnosticcriteriaoftheFrenchCancerCenter(FNCLCC),inwhichthedegreeofcelldifferentiation,necrosisareaandmitosiswereobservedrespectivelytoscorethetumor.19casesofsofttissuesarcomaweredividedintoI~IIIgrade.5.Statisticalanalysis:(SPSS24.0software,α=0.05)(1)ThedifferencesofADC,D,D*andfvaluesofIVIM-DWIparametersin19STSpatientsandtheirhistopathologicalgradingwereanalyzedbyone-wayANOVAandNewman-keulaqtest.(2)ThecorrelationbetweenIVIM-DWIparametersin19STSpatientsandtheirhistopathologicalgradingwastestedbyspearmancorrelationtestofbinarycorrelationanalysis.(3)TheADCthresholds,Dthresholds,andcorrespondingsensitivitiesandspecificitiesthatweresignificantforidentifyingSTSswerestatisticallyanalyzedbyreceiveroperatingcharacteristiccurve(ROC). Results:1.TheMRIfindingsof19casesofsofttissuesarcoma(1)ConventionalMRImanifestations:1.Morphology:4casesofroundshape,15casesofirregularshape;2.Size:11casesoftumordiameter<5cm,8casesof≥5cm;3.Boundary:clearin14cases,fuzzyin5cases;4.Signal:uniformornon-uniform,hypo-isointenseonT1WIin15cases,hyperintensein4cases;hyperintenseonT2WIin20cases;5.Enhancement:heterogeneousenhancementin13cases,moderatelyuniformenhancementin2cases,mildunevenenhancementin2cases,mildringenhancementin2cases.(2)Multi-bvalueDWI:hyperintensein17cases,slightlyincreasedandhypointensein2cases,andthecontrastofthetumorandsurroundingsisincreasedwiththeincreasingbvalue;withtheincreasingbvalue,thereislowerdiffusionsignalwithinthetissue.2.19casesofsofttissuesarcoma:7casesingradeⅠ,6casesingradeⅡ,6casesingradeⅢ.3.ThecorrelationsofIVIM-DWIparametersandpathologicalgradingofthe19casesofsofttissuesarcoma(1)ThecorrelationsofIVIM-DWIparametersandpathologicalgradingofsofttissuesarcomasIn19casesofsofttissuesarcoma,withthelowerADCandDvalues,thereisthehighercorrespondinghistopathologicalgrade.TheADCandDvaluesaresignificantly different(p<0.01)inⅠ-Ⅲgradesofttissuesarcoma.ItisabletoidentifysofttissuesarcomasbetweengradeIandII,gradeIIandIII,gradeIandIII(p<0.01)accordingtotheADCandDvalues.AccordingtoD*andfvaluesofgradeⅠ,ⅡandⅢofsofttissuesarcomacan’tbeidentified(p>0.05).(2)TherewasanegativecorrelationbetweenADC,Dandhistopathologicalgradingofsofttissuesarcoma,ofwhichDhadthebestcorrelationwithhistopathologicalgrading(r=-0.846).TherewasnocorrelationbetweenD*andfwithhistopathologicalgrade>0.05).(3)In19casesofsofttissuesarcoma,theareaoftheADCandDvaluesofgradeⅢandⅠ,ⅡSTSsunderthecurvewere0.949,0.974,andthethresholdofdifferentialdiagnosisofgradeⅢandⅠ,Ⅱsofttissuesarcomais1.317×10-3mm2/s,1.200×10-3mm2/s.ThesensitivityofthethresholdtodiagnosissofttissuesarcomabetweengradeⅢandgradeⅠ,Ⅱwas100%,100%,andspecificitywas76.9%and92.3%respectively.theareaoftheADCandDvaluesofgradeⅠandⅡ,ⅢSTSsunderthecurvewere0.881、0.974,andthethresholdofdifferentialdiagnosisofgradeⅢandⅠ,Ⅱsofttissuesarcomais1.600×10-3mm2/s、1.848×10-3mm2/s.ThesensitivityofthethresholdtodiagnosissofttissuesarcomabetweengradeⅢandgradeⅠ,Ⅱwas91.7%、100%,andspecificitywas71.4%、71.4%respectively. Conclusions1.TheIVIMparametersADCandDvalueofsofttissuesarcomawerenegativelycorrelatedwithhistopathologicalgrade.DhadahighercorrelationwithhistopathologicalgradecomparingwithADCvalue,andADCandDvaluescouldreflecthistopathologicalgrade.2.ItisabletoidentifysofttissuesarcomasbetweengradeIandII,gradeIIandIII,gradeIandIII(p<0.01)accordingtotheADCandDvalues.WhentheADCandD-32-32valueoftheSTSsislessthan1.317×10mm/s,1.200×10mm/s,theSTSsisconsideredasgradeⅢ,thediagnosticsensitivityis100%,100%,thespecificityis76.9%,92.3%respectively;whentheADCvalueandDvalueofsofttissuesarcoma-32-32aremorethan1.600×10mm/sand1.848×10mm/srespectively,theSTSsisconsideredasgradeI.Thediagnosticsensitivityis91.7%and100%Thespecificityis71.4%and71.4%respectively.Keywords:SofttissuesarcomasIntravoxelIncoherentMotionDiffusion-weightedMRimagingPathologicalgrade: 前言软组织肉瘤(Softtissuesarcomas,STSs)是一组恶性肿瘤异质群体,不[1]同组织类型肉瘤的不同组织病理学分级其预后各有不同。根据软组织肉瘤诊治[2]中国专家共识(2015年版),对于高级别STSs(如尤文氏肉瘤/原始神经外胚层肿瘤、胚胎型横纹肌肉瘤等),手术前病理学分级是临床制定手术前放疗及新辅助化疗方案的重要依据,手术前放疗及新辅助化疗能有效降低肿瘤负荷、提高肿瘤切除比例、防止出现早期肿瘤远处转移等;对于低级别STSs患者而言,如手术前能明确其病理分级,可避免过度放化疗所致的各种潜在意外损伤;而当下临床上对肿瘤手术前的病理学分级主要是通过活检获得,但活检所得病理结果与取材部位及组织成分密切相关,无法做到对病灶进行准确全面的评估,具有局限[3]性,同时手术切除后所得病理结果难以指导临床术前的治疗。影像学检查较活检术能更佳准确、全面的评估病变,弥补活检的不足,为临床手术前放疗及新辅助化疗方案的制定提供较为可靠的依据。MRI为评价STSs的首选影像学检查方法。常规MRI能提供肿瘤的位置、形态、大小、边界、信号、瘤内出血及瘤周水肿等多种信息,能较好的鉴别肿物的囊、实性,以及对一些特定病变(如脂肪瘤、血管畸形、外周神经鞘瘤)能较好的诊断,对软组织肿瘤良、恶性的鉴别提供较为可靠的依据,且部分征象对恶性肿瘤的组织病理学分级有一定价值,但是对于恶性病变的组织学分级的诊断效能较[4、5、6]差,准确度约22-58%。因此,寻找一项更能准确显示术前STSs组织病理学分级的MRI技术,作为制定临床术手术前放疗及新辅助化疗方案的参考依据尤为必要。1 磁共振弥散加权成像(MR-diffusionweightedimaging,MR-DWI)中的表观弥散扩散系数(Apparentdiffusioncoefficient,ADC)值可反应活体组织内细胞内、外的水分子运动情况,能定性及定量的评估组织细胞的密集程度,在临床治疗中,广泛应用于肿瘤的检测、特征分析及监控。肿瘤的恶性程度越高,其细胞密集程度也就越高,其限制水分子扩散的能力较细胞密集程度低着更强,这一[7、8]特征是DWI用于评价STSs组织病理学分级的基础。但基于单指数模型的简单线性关系计算得到的ADC值混合了组织的扩散与灌注信息,而扩散和灌注是两种[9]不同的生理和生物学现象,因此,LiBihan等提出了基于多b值双指数模型的体素内不相干性运动模型(Intravoxelincoherentmotion,IVIM),它将水分子的扩散及毛细血管的灌注效应分离开来,提出了反应水分子真实扩散情况的单纯扩散系数D(purediffusioncoefficient),以及反应微循环灌注的假扩散系数*D(pseudo-diffusioncoefficient)及灌注分数f(perfusionfraction),较基于单指数模型简单线性关系计算得到的ADC值而言,能提供肿瘤更多的灌注及扩[10、11]散信息。[12]Togao等研究发现IVIM-DWI中的D及ADC值能用于区分低级别及高级别的[13]神经胶质瘤,Zhu等研究发现IVIM-DWI中的D、ADC及f值能用于区分低级别[14]及高级别的肾透明细胞癌,Granata等研究发现,IVIM-DWI中的ADC、D及f值能用于区分低级别及高级别肝细胞癌。总之,已有研究表明,IVIM-DWI在评价多种系统恶性肿瘤的组织病理学分级中有较大应用价值,但将IVIM-DWI用于手术前评价STSs组织病理学分级的相关研究国内外尚无报道。为此,我们拟在对一组不同级别的软组织肉瘤行IVIM-DWI检查,分析其各项参数,探讨IVIM-DWI[15]用手术前评价软组织肉瘤组织病理学分级(采用FNCLCC系统)中的应用价值,为高级别STSs手术前放疗及新辅助化疗方案的制定提供依据。2 材料与方法⼀、临床资料:收集2016年6⽉⾄2018年3⽉于我院临床初步诊断发⽣于四肢、躯⼲的STSs患者19例,所有患者均未⾏术前穿刺及放化疗治疗。其中⼥11例、男8例,年龄31-67岁,平均年龄54.8岁,中位年龄60岁。发⽣部位分别为四肢12例、臀部3例、背部3例、腹股沟1例。所有检查均征得患者同意。所有患者⾏常规MRI、IVIM-DWI检查后于两周内均经⼿术后病理学确诊为STSs。脂肪⾁瘤8例、纤维⾁瘤3例、⾻外⾻⾁瘤2例、多形性未分化⾁瘤2例、恶性外周神经鞘瘤1例、平滑肌肉瘤1例、恶性肌纤维母细胞瘤1例、上皮样肉瘤1例。二、MRI扫描技术及图像后处理:(一)检查技术所有检查均通过Siemens3.0TMRI仪进行检查,根据病变的位置及大小选择相应线圈进行检查。各患者首先行常规MRI检查,包括①FSET2Cor、②FSET2、T2-FSAxi、③FSET1、T1-FSAxi、④FSET1Cor、⑤FSET1Sag,视野(Fieldofview,FOV)、层厚(Slicethickness)及层间距(Slicegap)根据病变的大小、形态及位置行相应调整,具体成像参数见表1。3 表119例软组织肉瘤的常规MR参数参数TR(ms)TE(ms)Average矩阵序列T2、T2-FSAxi4800882350×350T2WICor3500822350×350T1、T1-FS-Axi500192350×350T1WICor470192350×350T1WISag478192350×350其次行多b值DWI扫描,采用横断面多b值DWI序列(自旋-平面回波成像SE-EPI),在X、Y、Z轴3个方向上同时施加,设定10个b值:0、50、100、150、2200、400、600、800、1000、1500s/mm,扫描TR7500ms、TE93ms、矩阵350×350、Average2.0,层厚、层间距及FOV与常规MR参数保持一致。最后行常规矢断面、冠断面及横断面T1WI注射造影剂后对比增强检查,层厚及层间距同常规成像一致。(二)图像后处理1.将扫描后所得多b值DWI传送到后处理软件(MITKDiffusion)进行分析处理,选取最佳阈值,消除背景噪声;在病变内选取勾画感兴趣区(regionofinterest,ROI),通过单指数模型Sb=S0×exp(−b×ADC)运算分析,获取标准ADC值,其中b为弥散梯度因子(Diffusionfactor),反应运用敏感梯度2(Motion-probinggradients,MPG)的强度,单位s/mm;S0代表运动敏感梯度未施加前组织内的基础信号强度;Sb为在规定b值下,施加运用敏感梯度后组织的信号强度。通过双指数函数Sb=S0[(1-f)exp(-b×D)+fexp(-b×D*)]运算分析,获取IVIM-DWI的各项参数值。其中S0代表运动敏感梯度未施加前组织内的基础信号强度;Sb为在规定b值下,施加运用敏感梯度后组织的信号强度;f代4 表灌注分数,或毛细血管中水分子运动所占比重;D代表组织扩散系数,单位22mm/s;D*代表假性扩散系数,或微血管循环内的扩散,单位mm/s。2.ROI的选取由具有多年影像诊断经验的医师在熟练掌握运用MITKDiffusion软件后进行操作。选取原则为在多b值DWI中,勾画图像中病变信号最高的区域,应注意选取病变实性区域,避免坏死、出血、囊变等区域,ROI的直径约为30-40个像素。每例数据的多b值参数值均通过同一方式测量三次,以获取平均值用于统计学分析。三、影像与病理面对面、点对点的对照方法(一)MRI影像检查时体表标记定位对临床怀疑发生在四肢及躯干软组织肉瘤的患者,术前由临床医师对肿物的位置、大小、形状及活动度等进行评估。结合常规影像学检查,对肿物中部所对应的体表位置划线,即体表定位线(Positionline,PL),沿划线区放置影像标记物(VitD胶丸,直径5mm),用透明胶带固定(图1.a)。图1.a体表标记定位示意图5 (二)MRI检查及ROI位置的选取患者接着行MRI检查,根据病变的实际生长情况选取合适的FOV及层厚(层厚≦胶丸直径),获得影像资料后,由具有多年影像诊断经验的放射科医师选取ROI,本实验选取DWI中信号最高区域,获得影像相关参数(图1.b)。图1.bROI选取⽰意图AT1WI为团状混杂高信号影,边缘见稍低信号影;BT1WIFS信号降低;CDWI见边缘高信号影;DT1WIFS增强后表现见边缘明显强化。(三)手术取材的层面选定及标本固定在临床医师协助下,沿患者体表定位线垂直方向切开,暴露肿物,于手术切线与体表定位线交叉处穿线打结,标记为A线;于A线左侧,平体表定位线方向,在肿物暴露区穿线打结,标记为B线;同理,于A线右侧,标记C线;于A线上方选取合适位置穿线打结,标记为D线。A、B、C三点相连所成直线与体表定位线相吻合,即与影像检查的标记线吻合,D线所在方向即为解剖学近端。最后切除肿物,将肿物放置入福尔马林固定液,进行固定,待下一步取材(图1.c)。6 图1.c手术取材的层面选定及标本固定示意图(四)影像层面与病理取材面对面、点对点对照首先以影像定位线为基准,判断及测量ROI所在层面较定位线的方向及距离(根据扫描的层厚及层数计算),其次在病理医师的协助下,以手术定位标记线为基准,测定ROI所对应层面对应病理标本上的位置,进行切开,并观察两者对应是否准确。最后选取ROI所对应的病理标本部分进行HE染色(Hematoxylin-eosinstaining)切片制作(图1.d)。图1.d影像层面与病理取材面对面、点对点对照示意图A沿定位线切开标本;B定位线层面的病理大体标本;CT1WI;D感兴趣区进一步取材;EROI对应的病理标本;FHE染色切片。7 (五)组织切片观察将制作完成的HE切片与影像对比,勾画切片的观察范围,进行光镜下观察,记录镜下图像。该镜下图像所反映的组织病理学信息即与影像上ROI所反映的影像学信息相对应(图1.e)。图1.e组织切片观察示意图AROI对应HE切片区;BHE×200镜下见成熟脂肪组织(a)及纤维组织(b);CHE×400纤维样基质中见核异型性细胞(箭头);病理诊断:高分化脂肪肉瘤。四、观察指标(一)STSs的常规MRI表现:肿瘤位置、形态、大小、边界、信号、瘤内出血及瘤周水肿及强化方式。(二)IVIM-DWI单指数及双指数模型下运算所得各项参数:1.表观弥散系数(ADC)值、2.单纯扩散系数(D)值、3.假性扩散系数(D*)值、4.灌注分数(f)值。(三)STSs的组织病理学分级:采用法国癌症中心联合会(FNCLCC)的软组织[15]肉瘤组织病理学分级的诊断标准(表2),通过镜下观察病理组织切片,对组织的细胞分化程度、坏死面积及核分裂现象分别进行评分,将19例STSs分为I~III级。8 表2法国癌症中心分级系统软组织肉瘤的组织病理学分级参数标准肿瘤分化程度1分肿瘤与正常成人间叶组织相似(如高分化脂肪肉瘤)2分有明确组织学分型的肉瘤(如黏液样脂肪肉瘤)3分组织学分类不明确的肉瘤、胚胎性及未分化肉瘤、PNET*肿瘤坏死面积0分无坏死1分≤50%坏死范围3分>50%坏死范围核分裂象计数1分0—9/10HPF**2分10-19/10HPF3分>20/10HPF组织病理学分级Ⅰ级总分2、3分Ⅱ级总分4、5分Ⅲ级总分6、7、8分*PNET:原始神经外胚层肿瘤2**每高倍视野(HPF)面积为0.1734mm五、统计学方法先通过矩法检验对19例软组织肉瘤的IVIM-DWI各项参数ADC、D、D*、f值进行正态性检验,符合正态分布的数据则以均数±标准差(±s)表示,符合非正态分布的数据则通过中位数(四分位数间距),即P50(P25,P75)表示。(一)STSs的IVIM-DWI参数ADC、D、D*及f值与其组织病理学分级对照的差异性采用采用单因素方差分析及(Newman-keula)q检验;(二)STSs的IVIM-DWI参数与其组织病理学分级对照的相关性采用spearman9 相关法检验;(三)鉴别STSs有意义的定量参数ADC阈值、D阈值及相应敏感度、特异度通过受试者工作特征曲线(ReceiverOperatorCharacteristicCurve,ROC)进行统计学分析。结果一、19例软组织肉瘤的MRI表现(一)常规MRI表现:1.形态:类圆形4例、不规则15例;2.大小:瘤体最大径<5cm11例,≥5cm8例;3.边界:清晰14例,模糊5例;4.信号:T1WI等、稍低信号15例,稍高信号4例;T2WI稍高、高信号20例;5.强化方式:增强明显不均匀强化13例,中度均匀强化2例,轻度不均匀强化2例,轻度环形强化2例(图2)。图2左大腿内侧的多形性脂肪肉瘤AT2WI高信号,边界清晰;BT1WIFS稍高信号;C增强扫描病灶明显均匀强化。(二)多b值DWI:软组织肉瘤多b值DWI中,17例呈高信号,2例呈等、稍高信号,且肿瘤与周围低信号组织的对比度随b值升高而增强(图3);如b值-信号曲线所示,组织内的弥散信号同b值的升高而越低(图4)。10 图3A-J左⼤腿多形性脂肪⾁瘤的10个b值下的DWI图4b值信号曲线图二、19例STSs的IVIM-DWI参数ADC、D、D*及f值19例STSs的IVIM-DWI参数ADC、D、D*及f值见表3。表319例STSs的IVIM-DWI参数ADC、D、D*及f值表IVIM-DWIADCDD*f-32-32-32参数(×10mm/s)(×10mm/s)(×10mm/s)编号10.8780.8653.4830.11620.7080.6266.9600.12130.8620.7827.4560.12241.0130.8934.5700.16350.9850.9436.4630.13561.2231.1866.9600.28071.4081.3925.4700.12781.6561.6493.9800.15511 91.5281.4694.4770.179101.7071.6894.9730.179111.3571.2544.3580.187121.0891.0205.4700.138131.3211.2156.9600.032141.6731.5445.4700.245152.1792.1304.4770.079162.1892.0083.9800.111172.2382.1933.9800.202182.2712.2232.4900.120192.4782.4273.4830.180三、19例STSs的病理类型与组织病理分级对应例数19例STSs的病理类型与组织病理分级对应例数见表4。表419例STSs的病理类型与组织病理分级对应例数表组织病理学ⅠⅡⅢ合计等级病理类型高分化脂肪肉瘤4004黏液样脂肪肉瘤0303多形性脂肪肉瘤0101恶性外周神经鞘瘤0011多形性未分化肉瘤0202纤维肉瘤1023骨外骨肉瘤0022恶性肌纤维母细胞瘤1000上皮样肉瘤0011平滑肌肉瘤100112 四、19例STSs的IVIM-DWI参数与其组织病理学分级对照(一)19例STSs的IVIM-DWI参数ADC、D、D*及f值与其组织病理学分级对照见表5。表519例STSs的IVIM-DWI参数ADC、D、D*及f值与其组织病理学分级对照表IVIM-DWI参数ADCDD*f-32-32-32组织(×10mm/s)(×10mm/s)(×10mm/s)病理学分级Ⅰ1.98±0.571.96±0.434.41±1.450.14±0.07Ⅱ1.37±0.231.39±0.284.79±0.620.16±0.03Ⅲ0.99±0.230.88±0.195.98±1.580.16±0.06F10.35818.1642.5230.299P<0.001<0.0010.1120.746由表5可见,STSs的ADC及D值越低,其对应的组织病理学分级越高,Ⅰ-Ⅲ级间的STSs,其ADC、D值差异具有显著性(p<0.01=,根据ADC及D值能够鉴别Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅱ级与Ⅲ级、Ⅰ级与Ⅲ级间的STSs(p<0.01=。依据D*及f值对Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ级间的STSs均无法鉴别(p>0.05)。图919例STSs的ADC值与其病理学分级对照箱图图1019例STSs的D值与其病理学分级对照箱图(二)19例STSsIVIM-DWI参数与其组织病理学分级的相关性分析见表6。13 表619例STSs的IVIM-DWI参数与其组织病理学分级相关系数(r)对照表IVIM-DWI参数ADCDD*f相关系数及p值r﹣0.766﹣0.8460.4490.113p<0.001<0.0010.0540.655由表6可见,ADC、D值与STSs的组织病理学分级间为负相关性,其中D值与其组织病理学分级相关性最佳(r=﹣0.846);D*与f值与其组织病理学分级无相关性(p>0.05)。(三)对在19例STSs中差异具有显著性的IVIM-DWI参数ADC及D值行ROC统计学分析病理级别为Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ级间的STSs的IVIM-DWI参数ADC及D值的曲线下面积分-别为0.949、0.974,其对鉴别诊断Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ级间STSs的阈值分别是1.317×1032-32mm/s、1.200×10mm/s,该阈值对鉴别诊断Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ级间STSs的敏感度分别是100%、100%,特异度分别是76.9%、92.3%(图5)。病理级别为I与II、III级间STSs的IVIM-DWI参数ADC及D值的曲线下面积分别-为0.881、0.974,其对鉴别诊断I与II、III级间STSs的阈值分别是1.600×1032-32mm/s、1.848×10mm/s,该阈值对鉴别诊断I与II、III级间STSs的敏感度分别是91.7%、100%,特异度分别是71.4%、71.4%(图6)。14 图5ADC及D值鉴别Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ级间STSs的ROC图6ADC及D值鉴别I与II、III级间STSs的ROC讨论基于双指数模型的IVIM-DWI较传统基于单指数模型的DWI而言,能将水分子的扩散及毛细血管的灌注效应分离开来,更加准确的反应肿瘤细胞的密集程度及微循环灌注效应,目前国内外少有将IVIM-DWI用于评价STSs组织病理学分级的相关研究。同时,目前的影像与病理对照的实验研究多采用影像与病理结果直接对照研究。在此类研究中,影像上所选取的ROI不能与其病理学上所观察的区域相对应,因此,选取ROI后所得到的各种影像学信息则不能准确的与病变相应位置的组织病理学信息对应。本实验通过一种全新的影像与病理学对照研究方法,面对面、点对点的影像与病理对照研究,对19例STSs的IVIM-DWI参数及其组织病理学分级相对照,现将该对照研究的价值探讨如下:一、将IVIM-DWI用于诊断软组织肉瘤组织病理学分级研究的依据肿瘤的恶性程度越高,其细胞密集程度也就越高,其限制水分子扩散的能力较细胞密集程度低着更强,这一特征是DWI用于评价STSs组织病理学分级的基[7、8]础。传统的DWI是通过单次激励平面回波成像(singleshotechoplanar15 imaging)、长TE(60-100ms)、脂肪抑制成像及在此基础上增加的扩散敏感梯度脉冲(motion-probinggradientpulses)共同成像。在成像时,扩散敏感梯度脉冲使组织中水分子运动的信号强度(signalintensity,SI)降低。不同组织中水分子的信号强度在其运动强度及扩散敏感梯度脉冲强度的基础上呈指数样降低,计算公式为Sb=S0×exp(−b×ADC)。在此单指数方程式中,扩散敏感梯度脉冲的强度总结为b值,它反映了梯度间的波幅、持续时间及间隔;ADC值代表2组织内水分子的扩散程度,单位为mm/s;S0为初始的组织信号强度(施加扩散敏感梯度脉冲前);Sb为在规定b值下,施加梯度脉冲后的组织信号强度。因此,不同组织信号强度的下降程度由组织的初始信号强度、其ADC值及规定b值决定。在规定b值下,ADC值越低,组织内水分子的运动强度越低,因此组织内水分子运动受限的程度越高,则细胞密集程度越高,其组织的恶性程度越高。[10、11]随后LIBihan等研究发现,ADC值受b值的影响,即不同的b值会影响到最终计算得到的ADC值,在DWI中,水分子运动所产生的信号由三部分构成,即:细胞外空间扩散、细胞内空间扩散及血管内空间扩散(灌注)。通过公式Sb=S0[(1-f)exp(-b×D)+fexp(-b×D*)],将水分子运动中血管内灌注效应部分及血管外空间扩散部分分离。S0及Sb分别表示组织初始及在规定b值下的信号强度,f表示灌注分数(微循环中水分子运动占总水分子运动的比例),D表示组织弥散系数,D*表示假系扩散系数(微循环内的扩散)。D较ADC而言,能更加[16]准确的反应组织细胞内、外水分子的扩散情况。Woo等研究发现,高级别肝细胞癌的D与ADC值较低级别组更低,D与ADC值能用于鉴别高级别与低级别肝细胞癌,且D值较ADC值诊断效能更佳。16 二、软组织肉瘤IVIM-DWI与其组织病理学分级对照研究的意义目前将IVIM-DWI用于推测手术前STSs组织病理学分级的相关研究国内外尚无报道。本研究通过分析19例STSs的IVIM-DWI参数与其组织病理学分级之间的关系,发现ADC及D值与软组织肉瘤的组织病理学分级呈负相关,即肿瘤的组织病理学分级越高,其ADC及D值更低;同时D较ADC值与肿瘤组织病理学分级的相关性更高。这可能是由于肿瘤组织病理学分级越高,其核分裂及细胞增殖越[17]旺盛,细胞密集程度越高,其限制组织内水分子运动的能力则越强,水分子运动受限,则ADC及D值越低;同时ADC是一项非特异的计算值,其包含了组织细胞密集度及灌注(f)两种信息,在ADC值用于评价软组织肉瘤组织病理学分级时f可能会出现相反的效果,这会使ADC较D值相对更高,同时使ADC值与软组织肉瘤组织病理学分级的相关性较D值降低。依据ADC及D值能鉴别Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅱ级与Ⅲ级、Ⅰ级与Ⅲ级间的STSs。本研究不但发现随STSs组织病理分级增高,ADC及D值降低,同时对不同级别STSs中的ADC及D值行进一步探讨,初步结果显示,ADC及D值对鉴别诊断Ⅲ-32-32与Ⅰ、Ⅱ级间软组织肉瘤的阈值分别是1.317×10mm/s、1.200×10mm/s,该阈值对鉴别诊断Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ级间软组织肉瘤的敏感度分别是100%、100%,特异度-32分别是76.9%、92.3%,即当STSs的ADC及D值小于1.317×10mm/s、1.200×-3210mm/s时,MRI可诊断为Ⅲ级软组织肉瘤,其中D较ADC值而言,其诊断效能-更佳。ADC及D值对鉴别诊断I与II、III级间STSs的阈值分别是1.600×1032-32mm/s、1.848×10mm/s,该阈值对鉴别诊断I与II、III级间软组织肉瘤的敏感度分别是91.7%、100%,特异度分别是71.4%、71.4%,即当STSs的ADC及D-32-32值大于1.600×10mm/s、1.848×10mm/s时,MRI可诊断为I级STSs,其中D较ADC值诊断效能更佳。17 假系扩散系数D*反应微循环内的水分子扩散,受肿瘤内的微血管密度(Microvesseldensity,MVD)的影响,而其与平均血管长度及平均血流速率相[18]关。灌注分数f反应水分子快速扩散占总扩散的比例,受毛细血管量的影响[19][20]。Hu等研究发现,ADC、D及f值在低级别神经胶质瘤中较高级别组更高,D*值则更低,ADC、D、D*及f能区分低级别及高级别神经胶质瘤。本次研究发现D*及f值鉴别Ⅰ-Ⅲ级STSs组织学分级,差异不具显著性,无法鉴别Ⅰ-Ⅲ级软组织肉瘤,可能与不同的设备及采用的不同b值相关,因较低的b值对于D*的计算[21]更加重要,同时可能会影响f值测量的准确性。本研究的创新性在于,首先采用全新的影像与病理对照方法,较传统对照方法而言,做到点对点、面对面的影像与病理学对照研究,在此基础上选取的ROI能与病理所观察区相对应,做到更加准确、科学的对照研究。其次,首次将IVIM-DWI用于显示STSs手术前组织病理学分级。本研究也具有其局限性:在本实2验研究中,范围从0-200s/mm的b值有限,这可能影响到D*及f值的测量。但目前最佳的b值尚无统一标准,需行进一步研究。其次,19例STSs分级分组后,各组的病例数较少,且病理类型分散,其应用价值还有待通过大样本进行证实及进一步研究。结论通过本组19例STSs的IVIM-DWI与其组织病理学分级对照研究,初步得出以下结论:一、STSs的IVIM参数ADC及D值与其组织病理学级别呈负相关性(r=-0.766,-0.846;p<0.001),即STSs的组织病理学分级越高,其ADC及D值更18 低,D较ADC值而言与STSs组织病理学分级的相关性更高。二、IVIM-DWI参数D及ADC值能鉴别Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅱ级与Ⅲ级、Ⅰ级与Ⅲ级-32-32间的STSs。即当STSs的ADC及D值小于1.317×10mm/s、1.200×10mm/s时,MRI可诊断为Ⅲ级STSs,其诊断敏感度分别是100%、100%,特异度分别是-32-3276.9%、92.3%;当STSs的ADC及D值大于1.600×10mm/s、1.848×10mm/s时,MRI可诊断为I级STSs,其诊断敏感度分别是91.7%、100%,特异度分别是71.4%、71.4%。19 参考文献[1].Fletcher,ChristopherDM.Pathologyandgeneticsoftumoursofsofttissueandbone[M].IARCPress,2002:168-172[2].中国抗癌协会肉瘤专业委员会.软组织肉瘤诊治中国专家共识(2015年版)[J].中华肿瘤杂志,2016,38(4):310-320[3].NeuvilleA,ChibonF,CoindreJM.Gradingofsofttissuesarcomas:fromhistologicaltomolecularassessment[J].Pathology,2014,46(2):113-120[4].FayadLM,JacobsMA,WangX,etal.Musculoskeletaltumors:howtouseanatomic,functional,andmetabolicMRtechniques[J].Radiology,2012,265(2):340-356[5].GielenJL,DeSchepperAM,VanhoenackerF,etal.AccuracyofMRIincharacterizationofsofttissuetumorsandtumor-likelesions.Aprospectivestudyin548patients.[J].EuropeanRadiology,2004,14(12):2320-2330[6].BerquistTH,EhmanRL,KingBF,etal.ValueofMRimagingindifferentiatingbenignfrommalignantsoft-tissuemasses:studyof95lesions.[J].AjrAmericanJournalofRoentgenology,1990,155(6):1251-1258[7].OliveiraAM,NascimentoAG.Gradinginsofttissuetumors:principlesandproblems[J].SkeletalRadiology,2001,30(10):543-559[8].CostaFM,FerreiraEC,ViannaEM.Diffusion-weightedmagneticresonanceimagingfortheevaluationofmusculoskeletaltumors.[J].MagneticResonanceImagingClinicsofNorthAmerica,2011,19(1):159-180[9].LeBD.IntravoxelincoherentmotionperfusionMRimaging:awake-upcall.[J].Radiology,2008,249(3):748-756[10].LeBD,BretonE,LallemandD,etal.SeparationofdiffusionandperfusioninintravoxelincoherentmotionMRimaging[J].Radiology,1988,168(2):497-505.[11].LeBD,BretonE,LallemandD,etal.MRimagingofintravoxelincoherentmotions:applicationtodiffusionandperfusioninneurologicdisorders.[J].Radiology,1986,161(2):401-407[12].TogaoO,HiwatashiA,YamashitaK,etal.Differentiationofhigh-gradeandlow-gradediffusegliomasbyintravoxelincoherentmotionMRimaging[J].NeuroOncol,2016,18(1):132-14120 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综述软组织肉瘤影像学与其病理学分级对照研究的进展×××综述×××审校软组织肉瘤(SoftTissueSarcomas,STSs)是一组恶性肿瘤异质群体,具有[1]多种组织学分型及不同预后。高级别肉瘤(Ⅱ-Ⅲ级)的5死亡率有报告为30%-[2]60%,而低级别肉瘤则为10%。根据软组织肉瘤诊治中国专家共识(2015年版),准确的组织病理学分级是临床制定治疗方案的重要依据,尤其是对于高级别STSs(如尤文氏肉瘤/原始神经外胚层肿瘤、胚胎型横纹肌肉瘤等),手术前病理学分级是临床制定手术前放疗及新辅助化疗方案的重要依据,因手术前放疗及新辅助化疗能有效降低肿瘤负荷、提高肿瘤切除比例、防止出现早期肿瘤远处转移等;对于低级别STSs患者而言,可避免过度放化疗所致的各种潜在伤害;而当下手术前的病理学分级主要是通过活检获得,但活检所得病理结果与取材部位及组织成分密切相关,无法做到准确全面的对病灶进行评估,具有局限性,同时手术[3、4]切除后所得病理结果难以指导临床术前的治疗。影像学较活检能更加全面、准确的评价STSs,弥补活检的不足,在判断STSs手术前组织病理学分级中有较大应用价值。目前常用的STSs组织病理学分级的评价系统主要有两种,分别为美国国家癌症研究所系统(NCI)(表一)以及法国癌症中心分级系统(FNCLCC)(表二)。这两套系统都结合了细胞的分化、坏死程度,但只有FNCLCC分级系统直接结合了有丝分裂活动。将两套系统同时用于评价同组STSs患者的组织病理学分级时,发现FNCLCC分级系统诊断效果更佳。因在FNCLCC分级系统中,归为Ⅱ级组的患者数相对少,同时能更有效率的区分及挑选出具有高风险潜能的肿瘤患者接受辅助化疗22 [5]。FNCLCC分级系统的不足之处主要在于其评价组织分化来源方面,尤其是对于[5]无正常组织分化来源的肿瘤,如多形性未分化肉瘤。近十年来,基于基因表达谱的应用,通过分子及基因手段来诊断STSs的不同组织学亚型得到了较大的发[6]展,虽然目前还没有正式运用于临床。表1美国国家癌症研究所软组织肉瘤分级Ⅰ级分化良好的脂肪肉瘤黏液样脂肪肉瘤皮下粘液样恶性纤维组织细胞瘤高分化的恶性血管外皮细胞瘤a高分化纤维肉瘤高分化平滑肌肉瘤b恶性神经鞘瘤c黏液样软骨肉瘤dⅡ级其他组织学亚型,坏死程度<15%Ⅲ级骨外尤文氏肉瘤原始神经外胚层肿瘤骨外骨肉瘤间叶型软骨肉瘤恶性蝾螈瘤其他组织学亚型,坏死程度>15%2*每高倍视野(HPF)面积为0.1734mma.<1个有丝分裂/HPF*,无坏死及出血区b.排列规则的束状结构,无多形性及坏死,<6个有丝分裂/HPFc.结构类似神经纤维瘤,伴有有丝分裂及细胞增生,但<6个有丝分裂/HPFd.均匀一致的粘液伴细胞减少,无有丝分裂表2法国癌症中心分级系统软组织肉瘤的组织病理学分级参数标准23 肿瘤分化程度1分肿瘤与正常成人间叶组织相似(如高分化脂肪肉瘤)2分有明确组织学分型的肉瘤(如黏液样脂肪肉瘤)3分组织学分类不明确的肉瘤、胚胎性及未分化肉瘤、PNET*肿瘤坏死面积0分无坏死1分≤50%坏死范围3分>50%坏死范围核分裂象计数1分0—9/10HPF**2分10-19/10HPF3分>20/10HPF组织病理学分级Ⅰ级总分2、3分Ⅱ级总分4、5分Ⅲ级总分6、7、8分*PNET:原始神经外胚层肿瘤2**每⾼倍视野(HPF)⾯积为0.1734mm基于上述讨论,手术前运用影像学检查对肿瘤进行判断及分级对指导临床手术及手术前放疗及新辅助化疗方案的制定具有重要意义。目前已有多种影像学手段运用于STSs的诊断中,包括CT、常规MRI、MRI功能成像(动态增强扫描(DCE-MRI)、弥散加权成像(DWI)、磁共振波谱分析(MRS))、正电子成像术(PET)等。下对目前已发表的相关研究进行总结。一.CTCT用于评价STSs组织学分级的效能较差,较多情况下是行其他检查时偶然发现肿瘤的存在。CT能快速地提供肿块的三维视野图以及显示其周围的结构,可用于评价肿瘤病变的坏死程度、范围、是否伴周围骨质侵犯,同时还能识别典型的24 [7]脂肪、钙化及瘤周水肿的等成分(图1)。由于STSs的远处转移主要发生在肺、肝脏及骨等部位,因此行腹部及胸部CT检查是很有必要的,能用于评估有无腹膜后[8]淋巴结或其他部位的转移。随着近年来CT成像技术的发展,越来越多的新技术[9]运用于STSs的评价中。Koichi等对20位STSs患者行CT纹理分析(CTTA)发现,无过滤的平均有效体素(MPP)与肿瘤的微血管密度(MVD)呈正相关,与患者的总生存期(OS)有显著相关性,熵值与患者血浆血管内皮生长因子(VEGF)及可溶性血管内[10]皮生长因子受体1(sVEGF-1)呈正相关。Tian等在评估STSs患者新辅助放疗疗效时发现,CTTA参数中的MPP相对于传统CT参数如大小、密度而言能更好的评价肿瘤治疗的疗效。CT对显示钙化、骨质侵犯等具有其独特优势,也可用于评价肿瘤新辅助放化疗疗效,但用于准确评价STSs组织病理学分级存在较大困难。图1:A:位于大腿大收肌的肿块影,见环形钙化影B:52岁男性,大腿高级别黏液样纤维肉瘤,增强扫描边缘强化,内部见低强化区(坏死)二.常规MRI目前MRI是评价STSs的首选影像学检查手段。常规MRI能提供肿瘤的位置、大小、形态、信号、边界、瘤内出血及瘤周水肿等基本信息,能较好的鉴别肿物的囊、实性,以及对一些特定病变(如脂肪瘤、血管畸形、外周神经鞘瘤)能较好的诊断,对软组织肿瘤良、恶性的鉴别提供较为可靠的依据,且部分征象对示评价25 STSs的组织病理学分级有一定价值,但是对于恶性病变的组织学分型的诊断效能[11、12、13]较差,准确度约22-58%。近期研究表明,在常规MRI所提供的信息中,肿[14]物的外周生长方式对于评价STSs组织学分级最具意义。Fernebro等研究发现,肿瘤呈局限性或弥漫性生长与其组织分级具有较好相关性,弥漫性生长方式较局限性而言恶性程度更高。三.MRI功能成像1.DWI肿瘤的恶性程度越高,其细胞密集程度也就越高,其限制水分子扩散的能力较细胞密集程度低着更强,这一特征是DWI用于评价STSs组织病理学分级的基础[15、16](图2)。这些变化可以通过表观扩散系数(ADC)值来进行量化,ADC值越低,[17]则反应肿瘤的细胞密集程度越高,恶性级别越高。除此之外,如病变是外周神[18]经来源的,ADC值得降低可提⽰其恶变。但对DWI的解读必须考虑到肿瘤的构成及其异质性(如软⾻、粘液基质、纤维组织、脂质、出⾎),ADC值在软⾻及粘[19][20]液样基质中信号更⾼,因此须结合常规MRI信息进⾏解读。Robba等通过对不同级别的STSs其ADC值⾏简单线性分析,发现肿瘤的细胞密集程度及组织病理学[21]分级与ADC值呈负相关。同时DWI也⽤于STSs的术后监控,Dudeck等研究发现,在肿瘤化疗后,其ADC值升⾼及病变范围缩⼩。26 图2A:52岁老年男性,位于后肋的非霍奇金淋巴瘤,T2WI高信号B:非霍奇金淋巴瘤细胞密集程度高,细胞间隙少,呈明显高信号C:ADC图示病灶明显低信号D:位于大腿后侧肌内的硬纤维瘤,T2WI抑脂序列高信号E:肿瘤的细胞密集程度低,细胞间隙大,DWI呈混杂稍高信号F:ADC图示病灶中到高度信号但基于单指数模型的简单线性关系计算得到的ADC值混合了组织的扩散与灌[22]注信息,而扩散和灌注是两种不同的生理和生物学现象,因此,LiBihan等提出了基于多b值双指数模型的体素内不相干性运动模型(Intravoxelincoherentmotion,IVIM),它将水分子的扩散及毛细血管的灌注效应分离开来,较基于单指数模型的简单线性关系计算得到的ADC值而言,能提供肿瘤更多灌注及扩散的[23]信息。DuJun等研究发现D、D*、f和standardADC值在血管瘤、良性软组织肿瘤和STSs中有显著差异,D值是区分STSs和血管瘤及良性软组织肿瘤的最佳参[24]数,同时也可用于鉴别血管瘤及其他良性软组织肿瘤。但将IVIM用于评价STSs组织病理学分级的相关研究国内外尚无报道。2.MRS磁共振波谱分析(MRS)对于STSs的诊断具有较大潜力,它能提供肿瘤感兴趣区(ROI)的微观代谢信息,尤其是胆碱的代谢情况,在恶性病变中,由于大量新27 [25]生细胞膜的形成,胆碱的代谢水平增高。Doganay等研究发现,通过对胆碱峰定性分析,MRS诊断骨及软组织恶性肿瘤的敏感度为72%,特异度为83%,准确度[26]为77%。Fayad等研究发现,在良、恶性肿瘤中,胆碱峰的信噪比有显著差异,虽并不是直接从STSs的研究中发现该现象。该研究小组还发现,在诊断外周神经鞘瘤时,探测三甲胺峰的是否存在,其敏感度为100%,但特异度仅为50%,同时胆碱含量的定量分析能提高MRS对于良、恶性外周神经鞘瘤鉴别诊断的特异性[27][28]。Patni等研究发现,通过评估胆碱/肌酐比值而不是仅检测胆碱峰的存在,能更好的鉴别良、恶性骨与软组织肿瘤,其敏感度为85%,特异度为83.3%,准确度为84.3%,同时胆碱/肌酐比值还与恶性骨与软组织肿瘤的组织病理学分级显著相关(图3)。MRS还能用于评价肿瘤新辅助放化疗的疗效及监测其复发。在肿瘤新[29]辅助放化疗术后,胆碱/肌酐水平的下降,则提示肿瘤对其有反应。而胆碱峰[30]的再现表示肿瘤复发。28 图320岁男性,左腿肿胀a.PDFS矢状面示,左小腿下段肌间内高信号肿块影伴左腓骨下段骨髓腔浸润b.T1WI抑制增强冠状面示,肿块中度均匀强化(白箭头所示)c.T1WI抑制增强横断面示,肿块哑铃状生长伴胫腓骨间隙扩大(黄箭头所示)d.MRS示,胆碱峰增高,胆碱/肌酐比值为13.1f.HEx400示,梭形细胞,见明显核异型性,提示多形性未分化肉瘤3.DCE-MRI近年来,动态增强扫描(DCE-MRI)较多的运用于软组织肉瘤的诊断中,DCE-MRI是利用连续、重复、快速的扫描技术,获取注入对比剂前后的图像,经过一系列的计算分析,得到半定量或定量参数。DCE-MRI所提供的定量及半定量参数,在传统MRI基础上,能给良、恶性软组织肿瘤的鉴别及STSs的组织病理学分级能提[31]供更多信息。Fayad等研究发现MRI血管成像技术及多期动态增强技术能用于富[32]含血管病变的诊断。Park等对不同良、恶性软组织肿瘤行DCE-MRI检查后,对其时间信号强度曲线分析,发现最大增强线性斜率(SteepestSlope)(用5s时间间隔计算)对鉴别良、恶软组织肿瘤最具诊断价值,同时第1分钟相对增强最大值(Emax/1)与第2分钟相对增强最大值(Emax/2)在良、恶性软组织肿瘤间也有显著差异[33](图4)。邓小丽等通过对不同药代动力学模型的选择及动脉输入函数方法的研究,发现在行软组织肿瘤良、恶性鉴别诊断时,在ETL模型下,Ktrans是鉴别软组织29 [34]肿瘤良恶性的最佳参数。綦述晓等通过对17例STSs行定量分析DEC-MRI检查,发现STSs的定量分析DCE-MRI参数Ktrans及Kep能够反映其组织病理学分级,在ETL模型下以Avg-AIF为动脉输入函数测得的Ktrans及Kep能够鉴别I级与III级、II级与III[35]级STSs。此外,DCE-MRI还用于STSs的疗效评价,Huang等对20例STSs患者手术前放化疗治疗前及治疗后行DCE-MRI检查,发现Ktrans、Ve(血管外细胞外间隙容积分数)及Kep(血管外细胞外间隙与血浆间速率常数)对STSs放化疗后的早期变化的评价相对于传统检测肿瘤大小变化的评估方式而言效果更佳。图4:患者病理证实为软组织淋巴瘤A:第2-5分钟的减影图像显示肿瘤内信号弥漫性流出B:ROI选择区域C:DCE-MRI时间信号曲线显示为Ⅳ型四.PET成像技术通过利用在肿瘤病变中代谢率增高这一特性,将氟脱氧葡萄糖(18F-FDG)用于一系列不同病变中,用于检查及评估其葡糖糖的消耗量。早年,已有FDG浓聚[36]与STSs组织病理学分级的相关性研究的文章发表。Kern等研究发现,18F-FDG[37]在高级别STSs中较低级别有更高的代谢率。Eary等研究发现,在高、中、低级STSs中(NCI系统分级),FDG代谢率(MRFDG)及剂量摄取率(DUR)有显著差异。[38]Folpe等通过89例骨与软组织肉瘤的PET/CT图像分析发现,18F-FDG的标准摄取值(SUV)与肿瘤的组织病理学分级(NCI系统分级)、细胞密集度、有丝分裂活动和30 P53表达密切相关。这些研究都表明,FDG代谢率对于评价STSs的组织学分级具有较高的敏感性。同时,PET/CT较传统影像学检查(如超声、CT、MRI)而言,对原发肿瘤诊断的敏感性相当,但能更好地识别淋巴结转移(95%比25%)及骨转移(90%比57%),为临床[39]分期提供准确依据(图5)。图5:7岁女性,右小腿横纹肌肉瘤最大密度投影(A)以及横断面融合图(B,C),PET/CT显示FDG浓聚(SUVmax6.68),符合右小腿原发横纹肌肉瘤伴右膝后窝(C)及右腹股沟淋巴结代谢活跃(白箭头所示)此外,PET/CT也能用于评估肿瘤的坏死程度,而肿瘤的坏死程度与患者的生[40]存率相关,因此它能为肿瘤的预后提供更多有价值的信息。Rakhja等研究发现,在STSs中,坏死的存在与否与患者总存活率及无进展生存期密切相关,在无31 坏死、伴坏死及坏死程度超过50%的患者中,其两年存活率的分别是96%、65%和38%,两年无进展生存期分别是83%、38%和22%。随着新PET放射性药物的应用,使得PET/CT用于诊断STSs得到进一步发展。18类胸苷物质,如氟脱氧胸苷(F-FLT)与肿瘤的细胞增殖及分级密切相关。Buck等[41]1818研究发现在鉴别高级别及低级别STSs时,F-FLT较F-FDG具有更好的诊断效18能。此外类核苷酸物质,如氟酪氨酸(F-FMT),它是一种仅通过氨基酸转运系统进入肿瘤细胞中的物质。通过对75例骨肌系统肿瘤患者研究发现,在鉴别肿瘤18[42]良、恶性时,F-FMT的准确率达81.3%,而FDG的准确率仅有68%。目前PET/MRI用于评价STSs组织病理学分级的相关研究国内外尚无报道,但[43]有将PET/MRI用于对STSs术后评估的相关研究。Zhang等对一例右大腿的多形性未分化肉瘤新辅助放化疗术前及术后均行PET/MRI-MRS检查,发现在放化疗术18后,T2WI上病变的大小及信号未见明显变化,但术后F-FDG摄取率的范围及程度明显降低。综上所述,传统的影像学检测(如CT)难以对STSs的组织病理学分级做出准确评估,MRI以及在此基础上发展起来的功能成像(如DWI、DCE-MRI、MRS等)和PET成像(特别是FLT及FMT)能更好地评价STSs的组织病理学分级,指导临床手术及术后放化疗方案的制定,同时随着PET/MRI的运用,为不同的MRI序列以及功能成像的融合提供了机会,在此基础上得到STSs各种定量及半定量参数,为术前准确评定其组织学分级提供更大可能。32 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