Giá trị kỹ thuật cộng hưởng từ phổ và cộng hưởng từ khuếch tán trong phân độ mô học u sao bào trước phẫu thuật

Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 4 * 2011 Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV. Chợ Rẫy 2011 520 GIÁ TRỊ KỸ THUẬT CỘNG HƯỞNG TỪ PHỔ VÀ CỘNG HƯỞNG TỪ KHUẾCH TÁN TRONG PHÂN ĐỘ MÔ HỌC U SAO BÀO TRƯỚC PHẪU THUẬT Lê Văn Phước* TÓM TẮT Mục tiêu: Nghiên cứu giá trị CHTP và CHTKT trong chẩn đoán độ mô học u sao bào trước phẫu thuật. Phương pháp: Nghiên cứu tiền cứu, khảo sát CHTP và CHTKT trước phẫu thuật ở 102 bệnh nhân tại bệnh viện Chợ Rẫy, trong thời gian1/2009-7/2010, có kết quả giải phẫu bệnh là u sao bào. Đánh giá liên quan độ mô học u sao bào với nồng độ các chất chuyển hóa Cho, Cr, NAA, tỉ Cho/NAA, Cho/Cr, NAA/Cr, cũng như giá trị ADC. Kết quả: Tuổi trung bình nhómonghiên cứu là 38,1 tuổi. Tỉ lệ nam: nữ là 1,4. Đặc điểm CHTP của u sao bào: tăng Cho; giảm NAA, Cr; tăng tỉ Cho/NAA, Cho/Cr; giảm NAA/Cr. Tỉ Cho/NAA, NAA/Cr khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa 4 độ mô học (p<0,001) và giữa nhóm độ ác thấp và cao (p<0,000). Tỉ Cho/NAA có giá trị trong dự báo độ mô học của u sao bào. Trong dự báo u sao bào độ ác cao, với điểm cắt Cho/NAA là 2,16, CHTP có sens: 85,7%, spec: 71,8%, PPV: 75%, NPV: 67,6%, AUC: 84,5%. Giá trị trung bình ADC ở u sao bào độ I là 1,045x10-3mm2.s-1, độ II:1,075x10-3mm2.s-1, độ III: 0,800x10-3mm2.s-1 và độ IV: 0,651x10-3mm2.s-1; nhóm độ mô học thấp: 1,076x10-3mm2.s-1 và độ mô học cao: 0,768x10-3mm2.s-1. Khác biệt giữa các nhóm có ý nghĩa thống kê (p=0.000). Với điểm cắt ADC là 0,978x10-3 mm2.sec-1, CHTKT có thể phân biệt nhóm độ mô học thấp và cao với sens: 56,5%, spec: 91,1%, PPV: 83,8%, NPV: 71,8% và AUC: 78,9%. Kết luận: CHTP và CHTKT là các kỹ thuật có giá trị trong dự báo độ mô học của u sao bào trước phẫu thuật. Từ khóa: Cộng hưởng từ phổ, cộng hưởng từ khuếch tán, hệ số khuếch tán biểu kiến, u sao bào, độ mô học. ABSTRACT VALUE OF MR SPECTROSCOPY AND DIFFUSION IN THE PREOPERATIVE GRADING OF ASTROCYTOMAS Le Van Phuoc * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 15 - Supplement of No 4 - 2011: 520 - 526 Objectives: The purpose of this study was to determine the value of MRS and DWI in preoperative predicting the histological grade of astrocytomas. Methods: Prospective study with 102 patients in Choray Hospital, in 1/2009-7/2010, with histological verified astrocytomas. MRS, DWI were preoperatively performed to studying the relationship between concentration of metabolic, ADC value and grade of astrocytomas. Results: The mean age #38.1ys. M: F ratio=1.4. MRS of astrocytomas shows increased Cho, Cho/NAA, Cho/Cr; decreased NAA, Cr, NAA/Cr, Cho/NAA, Cho/NAA and NAA/Cr has significant difference in 4 grade and between low and high grade group (p<0.000).Cho/NAA has a value in predicting the degree of malignancy in astrocytomas. With a threshold of Cho/NAA of 2.16, MRS has sens, spec, PPV, NVP, AUC of 85.7%, 71.8%, 75%, 67.6%, 84.5% respectively. The mean ADC of grade I: 1.25±0.29x10-3.mm2.s-1, grade II: 1.10±0.28x10- 3.mm2.s-1, grade III: 0.68x10-3.mm2.s-1and grade IV: 0.67±0.17x10-3mm2.s-1; the mean ADC of low grade is * Khoa Chẩn Đoán Hình Ảnh, BV. Chợ Rẫy Tác giả liên lạc: ThS.BS. Lê Văn Phước ĐT: 0913644467 Email: phuocbvcr@yahoo.com Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 4 * 2011 Nghiên cứu Y học Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV. Chợ Rẫy 2011 521 1.076x10-3mm2.s-1 and high grade is 0.768x10-3.mm2.s-1. It has significant difference in 4 grade and between low and high grade (p=0.000). With a threshold of ADC value of 0.978x10-3.mm2.s-1 below which tumors were classified as low-grade astrocytomas with a sens, spec, PPV, NVP, AUC of 56.5%, 91.2%, 83.8%, 71.8%, 78.9% respectively. Conclusion: The MR spectroscopy and diffusion are valuable techniques for preoperatively predicting histological grade of astrocytomas. Key words: Diffusion MRI, MR spectroscopy, apparent diffusion coefficient (ADC), astrocytomas, histological grade. ĐẶT VẤN ĐỀ U sao bào là loại u não thường gặp trên lâm sàng. Chẩn đoán độ mô học của u trước phẫu thuật là vấn đề quan trọng, liên quan đến chọn lựa phương pháp điều trị, tiên lượng. CHT phổ (CHTP) và CHT khuếch tán (CHTKT) là các kỹ thuật mới của CHT cung cấp thông tin chuyển hóa, mật độ tế bào giúp chẩn đoán độ mô học u sao bào. Mục đích đề tài nhằm nghiên cứu giá trị CHTP và CHTKT trong phân độ mô học của u sao bào trước phẫu thuật. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP Nghiên cứu tiền cứu, mô tả với mẫu là 102 bệnh nhân nhập viện tại bệnh viện Chợ Rẫy, từ 1/2009-7/2010, được phẫu thuật hoặc sinh thiết, có kết quả giải phẫu bệnh là u sao bào. Khảo sát CHTP, CHTKT được thực hiện trước phẫu thuật, trên máy Avanto 1.5 Tesla, hãng Siemens. Các bệnh nhân được khảo sát CHT thông thường với các chuỗi xung T1W, T2W, T1W+Gd. Trước bơm Gd, bệnh nhân được khảo sát CHTP, CHTKT. CHP đánh giá qua nồng độ và các tỉ số chất chuyển hóa: Cho, NAA, Cr, Cho/NAA, Cho/Cr, NAA/Cr. CHTKT được khảo sát trên mặt cắt ngang với 3 hướng vuông góc nhau, ở 3 giá trị b= 0, 500 và 1000. ADC được đo ở vị trí có giá trị thấp nhất. Sử dụng phép kiểm thống kê so sánh giá trị trung bình mẫu, dùng phần mềm SPSS để xử lý số liệu. KẾT QUẢ Đặc điểm mẫu Tổng số 102 trường hợp u sao bào. Tuổi trung bình: 38,1 tuổi (Biểu đồ 1). Tỉ lệ nam:nữ =1,4. Kích thước u trung bình # 5,2 cm. U gặp nhiều ở bán cầu đại não; vùng trán và thái dương là vị trí thường gặp nhất (Biểu đồ 2). Về độ mô học, tần suất u sao bào độ I: 6,8%, độ II: 39,2%, độ III: 42,2% và độ IV: 11,8%. PHANTUOI PHANTUOI 87654321 Fr eq ue nc y 30 20 10 0 Biểu đồ 1: Phân bố u theo độ tuổi Bảng 1: Phân bố u theo vị trí Vị trí Số lượng Trán 47 Thái dương 35 Đính 16 Chẩm 8 Tiểu naõo 12 Thể chai 9 Chất xám sâu 5 Nhiều vị trí 29 CHT phổ Trong nghiên cứu, khảo sát nồng độ các chất chuyển hóa ở u cho thấy có sự tăng Cho; giảm NAA, Cr; tăng tỉ số Cho/NAA; giảm tỉ số Cho/Cr; NAA/Cr ở vùng u so với vùng đối bên. NAA giữa các độ mô học không ý nghĩa thống kê, tuy nhiên, giữa nhóm độ ác thấp và cao có ý nghĩa thống kê (p=0,000). Tỉ Cho/NAA giữa các Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 4 * 2011 Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV. Chợ Rẫy 2011 522 độ mô học và giữa nhóm độ ác thấp và cao có ý nghĩa thống kê (p<0,001) (Bảng 2-4). Bảng 2: Nồng độ trung bình và tỉ các chất chuyển hóa Chất chuyển hóa Giá trị trung bình Chon 1,63+/-1,0 NAAn 0,85+/10,6 Crn 0.56+/-0,4 Cho/NAA 3,97+/-4,1 Cho/Cr 3,28+/-8,6 NAA/Cr 1,27+/-3,3 Bảng 3: Nồng độ trung bình và tỉ số các chất chuyển hóa xếp theo độ mô học Giá trị trung bình Độ mô học Chon NAAn Crn Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr I 1,47±0,4 0,86±0,4 0,88±0,5 1,71±0,4 1,80±0,4 1,06±0,1 II 1,54±1,2 0,62±0,4 1,79±0,5 2,06±1,1 2,36±1,9 1,34±1,2 III 1,96±1,4 0,35±0,1 0,85±0,7 5,08±4,1 2,64±13,0 1,47±5,0 IV 1,69±0,8 0,24±0,1 0,92±0,8 7,38±7,1 2,36±1,2 0,53±0,3 p 0,000 0,091 0,001 0,000 0,911 0,001 Bảng 4: Nồng độ trung bình và tỉ số các chất chuyển hóa xếp theo nhóm độ mô học thấp và cao Độ mô học Chon NAAn Crn Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr Thấp 1,5±1,1 0,66±0.4 0,81±0.5 2.00±1.0 2,27±1.8 1,30±1,1 Cao 1,9±1,3 0,34±0.2 0,86±0,7 5,54±4,9 2,08±11,5 1,25±4,3 0,205 0,000 0,581 0,000 0,559 0,000 1137346N = GRADE 4321 PC H O N AA 30 20 10 0 -10 1915 34 5211 Biểu đồ 2: Giá trị trung bình tỉ Cho/NAA giữa 4 độ mô học 4939N = PHANGRAD 3,41,2 PC H O N AA 30 20 10 0 -10 3423 28 1915 5211 Biểu đồ 3: Giá trị trung bình tỉ Cho/NAA giữa 2 nhóm độ ác mô học thấp và cao Trên đường cong ROC, trong dự báo u sao bào độ ác cao, với điểm cắt Cho/NAA là 2,16, CHTP có sens: 85,7%, spec: 71,8%, PPV: 75%, NPV: 67,6% và AUC: 84,5% (Biểu đồ 5). ROC Curve 1 - Specificity 1.00.75.50.250.00 Se ns iti vi ty 1.00 .75 .50 .25 0.00 Biểu đồ 4: Đường cong ROC của Cho/NAA trong dự báo độ mô học của u sao bào CHT khuếch tán Giá trị trung bình ADC vùng u: 0,907x10- 3.mm2.s-1, phù quanh u: 1,370x10-3.mm2.s-1 và vùng đối bên: 0,734x10-3.mm2. s-1. Khác biệt ADC giữa vùng u và đối bên có ý nghĩa thống kê (p=0,000). Có tương quan nghịch giữa độ mô học và giá trị ADC, u độ mô học càng cao có ADC càng thấp. Khác biệt ADC giữa các nhóm và độ mô học có ý nghĩa thống kê (p=0,000) (Bảng 5, biểu đồ 5,6). Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 4 * 2011 Nghiên cứu Y học Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV. Chợ Rẫy 2011 523 Bảng 5: Giá trị ADC vùng u theo độ và nhóm mô học Độ mô học I II III IV Thấp Cao 1,045± 201 1,075±3 69 0,800± 192 0,651± 157 1,076± 349 0,768± 129 Giá trị ADC (x10- 3.mm2.s-1) p=0,000 1243407N = GRADE 4321 AD C M IN 3000 2000 1000 0 85 35 33 Biểu đồ 5: Giá trị trung bình ADC theo độ mô học 5646N = PHANGRAD 3,41,2 AD C M IN 3000 2000 1000 0 33 Biểu đồ 6: Giá trị trung bình ADC theo nhóm độ mô học thấp và cao Khác biệt giá trị ADC ở vùng phù quanh u giữa các độ và nhóm mô học không có ý nghĩa thống kê (p>0,05) (Bảng 5). Bảng 6: Giá trị ADC vùng phù quanh u theo độ và nhóm mô học Độ mô học I II III IV Thấp Cao 1,421± 110 1,371± 272 1,368± 302 1,341±3 62 1,375±2 56 1,366± 311 Giá trị ADC (x10- 3.mm2.s-1) p=0,870 p=0,965 Với điểm cắt ADC là 978,5x10-3 mm2.sec-1 có thể phân biệt nhóm độ mô học thấp và cao với độ nhạy 56,5%, độ chuyên 91,12%, PPV 83,87%, NPV 71,83%, AUC: 78,9% (Biểu đồ 8). ROC Curve Diagonal segments are produced by ties. 1 - Specificity 1.00.75.50.250.00 Se ns iti vi ty 1.00 .75 .50 .25 0.00 Biểu đồ 7: Đường cong ROC giá trị ADC phân biệt giữa nhóm mô học thấp và cao BÀN LUẬN Nghiên cứu của A.Stadbaur, với 26 trường hợp u sao bào độ II và III, cho thấy có tăng Cho và giảm NAA ở vùng u so với vùng đối bên; khác biệt có ý nghĩa thống kê. Nghiên cứu của Hsu, với 27 trường hợp u sao bào độ II, III và IV, cho thấy khác biệt có ý nghĩa của giảm NAA/Cr, tăng Cho/Cr, Cho/NAA ở vùng u so với vùng đối bên; chỉ có tăng Cho/NAA, NAA/Cr có ý nghĩa thống kê(7). Nghiên cứu Aragao kết luận sự tăng Cho/NAA có khuynh hướng tăng theo chiều tăng của độ ác tính và có ý nghĩa thống kê giữa các nhóm độ I-II và độ III-IV(3). Nghiên cứu chúng tôi phù hợp với A.Stadbaur, Hsu về sự tăng Cho, Cho/NAA, Cho/Cr; giảm NAA, Cr, NAA/Cr trong vùng u. Nghiên cứu chúng tôi cũng tương tự nhận xét Aragao về tương quan thuận giữa tỉ Cho/NAA và độ mô học, cũng như có giá trị thống kê giữa nhóm u sao bào độ ác thấp và độ ác cao. Nghiên cứu Zeng Q. trên 39 trường hợp, đường cong ROC cho thấy với điểm cắt tỉ Cho/NAA là 2.2, CHTP có sens: 88,0%, spec: 66,7%. PPV: 84,6% và NPV: 72,7%(13). Nghiên cứu Kai Zhang. trên 41 trường hợp u sao bào, cho thấy với điểm cắt Cho/NAA là 2.0, tỉ có sens: 88,0% đối với u độ ác cao và sens: 93,8% đối với các u độ ác thấp(9). Nghiên cứu chúng tôi, với điểm cắt Cho/NAA là 2,16, CHTP có sens: 85,7%, spec: 71,8%, PPV: 75%, NPV: 67,6% và AUC: Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 4 * 2011 Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV. Chợ Rẫy 2011 524 84,5%. Kết quả chúng tôi phù hợp với các nghiên cứu Zeng Q, Kai Zhang. Nhiều nghiên cứu cho thấy có khác biệt giá trị ADC khác biệt giữa vùng u so với vùng bình thường cũng như giữa các độ mô học. Khác biệt này được cho rằng chủ yếu do tăng mật độ tế bào u, tăng khoảng nội bào ở vùng u. Các u độ mô học thấp có giá trị ADC cao do mật độ tế bào thấp, có tăng thành phần nước ở mô kẽ. Các u có độ mô học cao thì ngược lại. Yamasaki cho rằng có mối tương quan nghịch giữa giá trị trung bình ADC và độ mô học u sao bào; khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa nhóm u độ ác thấp và cao (p<0,001)(12). Nghiên cứu Sugahara, trên 20 bệnh nhân cho thấy u độ mô học cao có giá trị ADC thấp(11). Nghiên cứu chúng tôi phù hợp với kết quả Yamasaki, Sugahara. Hình minh họa H.1. U sao bào độ II. Cộng hưởng từ thường qui u não vùng trán phải ở bn L.T.K.Ph. Nữ, 16t, hình T2W (A) và T1W+Gd (B). Cộng hưởng từ khuếch tán có hạn chế, giá trị ADC 1,444x 10-3.mm2.s-1 (C) và cộng hưởng từ phổ cho thấy tăng Cho, giảm NAA, tỉ Cho/NAA: 1,12(D). D A B C Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 4 * 2011 Nghiên cứu Y học Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV. Chợ Rẫy 2011 525 H.2. U sao bào độ IV. Cộng hưởng từ thường qui u não vùng đính-chẩm trái ở bn H.R. Nam, 39t, hình T2W (A) và T1W+Gd (B). Cộng hưởng từ khuếch tán có hạn chế, giá trị ADC 0,949x 10-3.mm2.s-1 (C) và cộng hưởng từ phổ cho thấy tăng Cho, giảm NAA, tỉ Cho/NAA: 2,75(D). Trong nghiên cứu chúng tôi, có khác biệt giá trị ADC ở vùng phù quanh u giữa độ mô học cũng như các nhóm mô học. Điều này phù hợp với nghiên cứu về giá trị ADC của vùng phù quanh u của Abdel Razek, Nail Bulakbasi, G.Fan. Các tác giả cho rằng ADC vùng phù quanh u ở các u độ ác cao có giá trị thấp hơn so với các u độ ác thấp. Trên đường cong ROC, dùng ADC để phân biệt nhóm u sao bào độ mô học thấp và cao, với điểm cắt ADC là 0,978x10-3.mm2.s-1, kết quả chúng tôi, CHTKT có sens: 56,5%, spec: 91,12%, PPV: 83,87%, NPV:71,83%, AUC: 78,9%. Giá trị điểm cắt ADC thu được trong nghiên cứu tương tự các tác giả khác trên thế giới. Bulakbasi N, nghiên cứu 33 trường hợp, cho thấy với điểm cắt ADC là 0,99x10-3mm2s-1, có thể phân biệt nhóm độ mô học thấp và cao với sens: 72,2% và spec: 81,1%(5). Arvinda HR, nghiên cứu 51 trường hợp, cho thấy với điểm cắt ADC là 0,98.10-3mm2.s-1 có thể phân biệt nhóm độ mô học thấp và cao với sens: 90%, spec: 93,75%, PPV: 81,81% và NPV: 93,10%; tác giả cho rằng ADC có giá trị trong dự báo độ mô học u sao bào trước phẫu thuật(4). KẾT LUẬN CHTP và CHTKT có giá trị trong dự báo độ mô học của u sao bào trước phẫu thuật. Trên CHTP, u sao bào có tăng Cho; giảm NAA, Cr; tăng tỉ số Cho/NAA; giảm tỉ số Cho/Cr; NAA/Cr. Khác biệt tỉ Cho/NAA giữa các độ mô học và giữa nhóm độ ác thấp và cao có ý nghĩa thống kê (p<0,001). Trên CHTKT, các u độ mô A B C D Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 4 * 2011 Hội Nghị Khoa Học Kỹ Thuật BV. Chợ Rẫy 2011 526 học càng cao có giá trị ADC càng thấp. Khác biệt ADC giữa nhóm độ mô học thấp và cao có ý nghĩa thống kê (p<0,000). Kết hợp các kỹ thuật CHTP, CHTKT với các kỹ thuật khác của CHT như thường qui, tưới máu giúp dự báo độ mô học u sao bào trước phẫu thuật chính xác hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Abdel Razek A (2007), Grading of Gliomas. Assessment with Diffusion-weighted MR Imaging and Proton MR Spectroscopy, AJR 200. 188, pp.43 – 45. 2. Andreas Stadlbauer, Preoperative Grading of Gliomas by Using Metabolite Quantification with High-Spatial-Resolution Proton MR Spectroscopic Imaging, 1Radiology, 2006. 238 (3), pp. 958 – 969. 3. Aragao Mde F (2007), Multivoxel spectroscopy with short echo time: choline/N-acetyl-aspartate ratio and the grading of cerebral astrocytomas. Neuropsiquiatr. 2007. 65 (2B), pp. 286 – 294. 4. Arvinda (2009), Glioma grading: sensitivity, specificity, PPV, NPV of diffusion and perfusion imaging, J Neurooncol, 2009. 94 (1), pp. 87 – 96. 5. Bulabasi (2004), The added value of the ADC to MRI in the differentiation and grading of malignant brain tumors, J Comput Assit Tomogr, 2004. 28 (6), pp. 736 - 46 6. Fan CG (2006), Usefulness of diffusion/perfusion weighted imaging in patients with non-enhancing supratentorial brain gliomas: a valuable tool to predict tumor grading?, British Journal of Radiology, 2006. 79, pp. 745 – 752. 7. Hsu YY, Chang CN (2004), Proton MRS of cerebral gliomas: correlation of metabolite ratios with histopathologic grading, Chang Gung Med J. 2004. 27 (6). pp. 399 – 407. 8. Jang D, Korogi Y (2002), Cerebral gliomas: prospective comparision of multivoxel 2D chemical shift imaging MRS, echoplanar perfusion and DWI, Neuroradiology, 2002. 44(8), pp. 656 – 666. 9. Kai Zang (2007), Evaluation of invasiveness of astroctoma using 1H-MRS: correlation with expression of matrix metalloproteinase-2, Neroradiology, 2007. 49 (11), pp.913–919 10. Nail Bulakbasi (2003), Combination of Single-Voxel Proton MR Spectroscopy and Apparent Diffusion Coefficient Calculation in the Evaluation of Common Brain Tumors, American Society of Neuroradiology, 2003. (24), pp. 225 – 233. 11. Sugahara T (1999), Usefulness of DWI with echo planar technique in the evaluation of cellulary in gliomas, J Magn Reson Imaging, 1999. 235, pp. 985 – 991. 12. Yamasaki F (2005), ADC of human brain tumor at MRI , Clinical Radio, 2005 13. Zeng Q (2010), Noninvasive evaluation of cerebral glioma grade by using multivoxel 3D proton MR spectroscopy, Magn Reson Imaging, 2010. 29 (1), pp. 25- 31.