Assessment of brain perfusion in patients with cerebral gliomas with the application of multi-detector 128 slices CT

Aim: The aim of our study was to evaluate the preoperative diagnostic power andclassification accuracy of perfusion parameters derived from whole brain volumeperfusion CT (VPCT) in patients with cerebral tumours.Materials & Methods: Sixty‐three consecutive patients, with MRI findings suggestiveof cerebral lesions, were recruited prospectively in our series (31 male, 32 female;mean age 55.6 ± 13.9 years). All patients underwent VPCT. VPCT was carried out byusing a 128 slice‐4D‐spiral CT scanner with a constant bidirectional movement of thepatient table. None of them has been treated either with biopsy or surgery prior tostudy. Two readers independently evaluated VPCT data. Volumes of interest (VOIs)were marked circumscript around the tumour according to maximum intensityprojection volumes, and then mapped automatically onto the cerebral blood volume(CBV), flow (CBF) and permeability (Ktrans) perfusion datasets. A second VOI,cortically pronounced, was placed in the contra lateral hemisphere in order to obtaincontrol values. Statistical analysis followed and correlations among perfusion values,tumour grade, cerebral hemisphere and VOIs were evaluated. Moreover, thediagnostic power of VPCT parameters, by means of positive and negative predictivevalue, was analysed by Receiver Operating Characteristic curve analysis.Results: Histopathological analysis revealed 32 high‐grade gliomas WHO III/IV, 18low‐grade I/II, 6 primary cerebral lymphomas, 4 metastases and 3 tumour‐likelesions. Our data analysis showed that high‐grade gliomas could be differentiatedfrom low‐grade gliomas due to the significant elevation in all the three perfusionparameters. Lymphomas could be differentiated from low‐grade gliomas according to the remarkable increase in Ktrans, a finding, which is in keeping with thehistopathologic feature of blood‐brain barrier disturbance in lymphomas. Finally,high‐grade gliomas proved to have significantly higher CBF and CBV values whencompared to lymphomas, probably due to neovascularisation. Primary cerebrallymphomas though, presented with significantly higher Ktrans. Our results imply thathigh‐grade gliomas are also characterised by blood‐brain barrier disruption, but to alesser grade than lymphomas. Ktrans proved to be the perfusion parameter with thehighest sensitivity, specificity and positive predictive value, for the pair‐wisecomparison between high‐grade and low‐grade gliomas. Finally, for thedifferentiation between high‐grade and primary cerebral lymphomas, CBF and CBVdemonstrated the highest specificity and positive predictive value, identifyingpreoperatively all the histopathologically proven high‐grade gliomas. Their NPV, though, was much lower than that of Ktrans. 96% of the lesions with Ktrans valueless than 6.48mL/100mL/min proved to be high‐grade on histopathology.Conclusion: As a conclusion, our data suggest that all the three perfusion parametersplay an important role in the preoperative classification of cerebral tumour entitiesdemonstrating a high rate of histopathologic correlation.Οι ταχύτατες τεχνολογικές εξελίξεις, στις τεχνικές λειτουργικής απεικόνισης,συνέβαλλαν στην διεύρυνση του διαγνωστικού πεδίου της ακτινολογίας, καιιδιαίτερα της νευροακτινολογίας, υπερβαίνοντας τα όρια της μορφολογικήςαπεικόνισης. Στο πλαίσιο αυτό, ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχει προκαλέσει ηδυνατότητα διαγνωστικής εκτίμησης της αιμοδυναμικής του εγκεφαλικούπαρεγχύματος, δηλαδή της περιοχικής αιματικής διήθησης. Η τεχνική αυτή έχει ήδηεφαρμοστεί στην απεικόνιση με μαγνητική τομογραφία καθώς και στις τεχνικές τηςτομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων, μονοφωτονικής τομοσπινθηρογραφικήςαπεικόνισης και Xenon‐CT.Η κυριαρχία των πολυτομικών υπολογιστικών τομογράφων και η δυνατότηταεφαρμογής της αιματικής διήθησης με CT συντέλεσαν στην διάδοση της μεθόδου, ιδιαίτερα στο διαγνωστικό πεδίο της εγκεφαλικής ισχαιμίας.Σήμερα, καθώς η τεχνική της αιματικής διήθησης κερδίζει έδαφος και καθιερώνεταιστο διαγνωστικό πεδίο της νευροακτινολογίας, το φάσμα εφαρμογών της μεθόδουδιευρύνεται και αφορά πλέον και τα ενδοεγκεφαλικά νεοπλάσματα, καθώςκαθίσταται δυνατή η μη επεμβατική εκτίμηση και ποσοτικοποίησηχαρακτηριστικών, όπως η αγγειοβρίθεια του όγκου.Με την παρούσα μελέτη παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα της εφαρμογής τηςτεχνικής αιματικής διήθησης στο σύνολο του εγκεφαλικού παρεγχύματος (VPCT),προεγχειρητικά, σε ασθενείς με διαφορετικά εγκεφαλικά νεοπλάσματα,υπερβαίνοντας το μειονέκτημα της παλαιότερης τεχνικής της αιματικής διήθησης, όπου η περιοχή σάρωσης περιοριζόταν από το εύρος των ανιχνευτών, οι οποίοικάλυπταν μια περιοχή εγκεφαλικού παρεγχύματος έκτασης 2 έως 4 εκατοστών. ΗVPCT, ως νέα τεχνική απεικόνισης, με την χρήση πολυτομικού αξονικούτομογράφου 128 τομών, επιτρέπει τη λήψη δυναμικών δεδομένων αιματικήςδιήθησης, που αφορούν στο σύνολο του εγκεφαλικού παρεγχύματος και κατάσυνέπεια, την ποσοτική εκτίμηση τόσο της πυκνότητας των νεόπλαστων αγγείων(αγγειοβρίθεια) όσο και την τριχοειδική διαπερατότητα (διαταραχή τουαιματοεγκεφαλικού φραγμού) με μία σάρωση.Στη μελέτη εντάχθηκαν προοπτικά, μετά από ενυπόγραφη ενημέρωση καισυγκατάθεση, 63 ασθενείς με πιθανό εγκεφαλικό νεόπλασμα, διαγνωσμένο με MRI,οι οποίοι δεν είχαν υποβληθεί σε οποιοδήποτε είδος θεραπείας (φαρμακευτική αγωγή, ακτινοθεραπεία, χειρουργείο, ή στερεοτακτική βιοψία). Την VPCTακολούθησε στερεοτακτική ή ανοιχτή βιοψία για την εκτίμηση της ιστοπαθολογίαςτου νεοπλάσματος. Κάθε ιστοπαθολογικό δείγμα μελετήθηκε από πιστοποιημένονευροπαθολογοανατόμο και ταξινομήθηκε σύμφωνα με τις κατευθυντήριες οδηγίεςτου παγκόσμιου οργανισμού υγείας (WHO).Η ανάλυση και η επεξεργασία των VPCT δεδομένων πραγματοποιήθηκε με τηνχρήση εμπορικά διαθέσιμου λογισμικού τρισδιάστατης αιματικής διήθησης.Ποσοτικοποιήθηκαν τρεις παράμετροι αιματικής διήθησης για κάθε εγκεφαλικόνεόπλασμα, εγκεφαλικός αιματικός όγκος (CBV), εγκεφαλική αιματική ροή (CBF) καιδιαταραχή διαπερατότητας (Ktrans), ορίζοντας μία περιοχή χωρητικότητας/όγκου ενδιαφέροντος (Volume Of Interest/VOI) συμπεριλαμβάνοντας το σύνολο του νεοπλάσματος. Για να ληφθούν τιμές αναφοράς, VOI ελέγχου τοποθετήθηκε ως επίτο πλείστον στον αντίπλευρο εγκεφαλικό φλοιό.Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να ελεγχθεί κατά πόσο η τεχνική VPCT είναιεφαρμόσιμη και κατόπιν να ποσοτικοποιηθούν οι παράμετροι αιματικής διήθησηςγια όλες τις κατηγορίες νεοπλασμάτων. Εν συνεχεία, να γίνει μια απόπειρασυσχέτισης των παραμέτρων αυτών με το αποτέλεσμα της ιστοπαθολογικήςδιάγνωσης και να εκτιμηθεί η προεγχειρητική διαγνωστική αξία και ακρίβειαταξινόμησης για κάθε VPCT παράμετρο ξεχωριστά, σε όλους τους ασθενείς, πουσυμπεριελήφθησαν στη μελέτη. Τέλος, εκτός από τις ποσοτικές πληροφορίες, οιποιοτικές πληροφορίες των χρωματικών χαρτών (visual assessment) αποτέλεσαν τηνβάση για τη νευροχειρουργική πλοήγηση, αναδεικνύοντας τις περιοχές με οπτικάμεγαλύτερο βαθμό κακοήθειας.Η ανάλυση των δεδομένων μας έδειξε, ότι και οι τρεις παράμετροι έχουν υψηλήδιαγνωστική αξία στην προεγχειρητική ταξινόμηση των νεοπλασμάτων.Συγκεκριμένα, οι παράμετροι αιματικής διήθησης CBV και CBF παρουσίασανσυγκρίσιμη διαγνωστική ακρίβεια, ωστόσο κατώτερη της Ktrans για τηνπροεγχειρητική διαφοροποίηση των γλοιωμάτων υψηλής κακοήθειας από ταγλοιώματα χαμηλής κακοήθειας, και των γλοιωμάτων χαμηλής κακοήθειας από ταπρωτοπαθή εγκεφαλικά λεμφώματα.Για τη σύγκριση κατά ζεύγη μεταξύ των γλοιωμάτων χαμηλής κακοήθειας και τωνλεμφωμάτων, ο πιο αξιόπιστος διαγνωστικός δείκτης στη μελέτη μας αποδείχθηκεότι είναι η Ktrans, επιδεικνύοντας την υψηλότερη ειδικότητα και ευαισθησία σε ποσοστό 100%, ενώ τα αντίστοιχα ποσοστά για τη σύγκριση μεταξύ γλοιωμάτωνυψηλής κακοήθειας και χαμηλής κακοήθειας ήταν 100% και 97% αντίστοιχα.Για την προεγχειρητική διαφοροποίηση των γλοιωμάτων υψηλής κακοήθειας απότα πρωτοπαθή εγκεφαλικά λεμφώματα, οι παράμετροι CBF και CBV παρουσίασαντην υψηλότερη ειδικότητα και θετική προγνωστική αξία μεταξύ των παραμέτρωναιματικής διήθησης.Συμπερασματικά, οι τεχνικές αιματικής διήθησης, με κύριο εκπρόσωπο πλεόν τηVPCT, θα μπορούσαν σταδιακά να ενσωματωθούν στην κλινική πράξη, ιδιαίτεραόσον αφορά την προεγχειρητική διαχείρηση των εγκεφαλικών νεοπλασμάτων