目的:

探讨颅底脊索瘤的MRI信号特征与放射外科疗效的关系。

颅底脊索瘤是一种罕见的恶性肿瘤，约占颅内肿瘤的0.2%。它们是局部破坏性肿瘤，往往压迫或包住附近的脑干和颅神经，引起头痛、复视和其他颅神经障碍。尽管最大限度的手术切除可以提高患者的生存率，但由于邻近的关键结构，全切除术具有挑战性，并可能增加致病率。传统的放射技术难以为脊索瘤提供足够高的放射剂量，因此局部控制率低。据报道，使用质子或碳离子等粒子的辅助高剂量放射技术在不完全切除术后5年局部肿瘤控制率提高了80%。伽玛刀放射外科(GKRS)向靶区照射高剂量的辐射，同时通过剂量陡降最大限度地减少对周围组织的损伤。

最近一项多中心研究表明，GKRS是一种安全有效的替代治疗颅底脊索瘤的方法，10年总体生存率为70。磁共振成像(MRI)在脊索瘤治疗前和治疗后评估中发挥着重要作用。脊索瘤在T2WI上呈高信号，在T1WI上呈非均匀强化。弥散加权成像(difusionweighted imaging, DWI)显示颅底骨结构和脑脊液信号被抑制，脊索瘤界限清晰。此外，既往研究表明，脊索瘤可通过表观弥散系数(ADC)测量与软骨肉瘤相区分。然而，这些MRI信号特征与预后之间的关系仍然相对未知。具有预后价值的MRI信号特征可以为治疗决策提供指导。因此，本研究旨在探讨MRI信号特征对GKRS治疗颅底脊索瘤结果的影响。

方法:

回顾性分析2001-2021年间对24例颅底脊索瘤患者在接受既往手术切除后行伽玛刀放射外科治疗(GKRS)。分析GKRS前MRI的RT2(肿瘤-脑干T2加权成像信号强度比)、RCE(肿瘤-脑干T 1加权对比信号强度比)和平均表观弥散系数(ADC)。通过Cox回归和Kaplan-Meier分析，确定参数与患者生存和局部肿瘤进展的相关性。

实施了TRIPOD报告准则。当地机构伦理审查委员会批准了研究方案，并放弃知情同意的需要。从2001年到2021年，我们研究所共有30名连续患者接受GKRS治疗颅底脊索瘤。进行评估后，排除6例GKRS前无DWI数据的患者，24例患者纳入本研究。

立体定向放射外科采用(瑞典Stockholm,Elekta AB公司生产)伽玛刀 Model B(2001 - 2006年)、Model 4C(2007 - 2012年)或Perfexion(2012年后)型进行。患者使用1.5 T MR成像仪(Signa HDxt, General Electric Healthcare, Waukesha, WI, USA)进行放射外科定位。GKRS定位MRI方案包括轴位3 mm层厚快速自旋回波T2WI，静脉注射剂量为0.1 mmol/kg体重的钆对比前后的自旋回波T1wi，以及DWI(重复时间/回波时间，4000-5000/60-75 ms，基质大小128×128，视野300 mm;3个方向;b值=0和1000 s/mm²)，对应ADC映射。为了减少场的不均匀性，在安装立体定向框架之前采集DWI。基于综合MRI结果，有效的辐射剂量被传递到所描绘的肿瘤，同时避免辐射对周围重要结构的损伤，特别是脑干。GKRS治疗后，患者每1-3个月定期进行神经系统评估，每3- 6个月进行MRI检查。

收集患者GKRS的人口学特征数据[年龄、性别、Karnofsky一般表现状态(KPS)、神经症状、颅神经障碍、既往切除术分级、脊索瘤组织病理类型、既往放疗、肿瘤体积和位置]、MRI特征、GKRS参数和结果(神经状态、患者生存期、放射肿瘤反应和GKRS治疗后的挽救性治疗)进行分析。通过回顾各自的术前和术后MRI，将既往切除术分级分为>90%和≤90%的肿瘤体积切除术。肿瘤体积由每个图像断层中肿瘤面积的总和乘以层厚来测量。根据Wang等，肿瘤位置分为蝶骨斜坡、枕颈部、蝶岩骨、岩枕骨、筛蝶骨和广泛型(至少累及上述5个部位中的2个)[sphenoclival, occipitocervical, sphenopetrous, petrous-occipital, ethmoidsphenoid, and extensive (involving at least 2 of the 5 locations mentioned above) types]。使用图片存档与通信系统(台北电子数据处理有限公司，SmartIris，2.1.0.11版本)。为了减少图像噪声的影响，根据Tian 等，选择脑干作为脊索瘤MR信号强度正常化的对照。RT2和RCE分别定义为肿瘤与脑干在T2WI和增强T1WI上的信号强度比。图1a和b显示了如何在T2WI和增强T1WI上勾画出肿瘤和邻近脑干的感兴趣区域(ROIs)，以测量平均信号强度。每个MRI序列至少选取3张图像，分别取肿瘤和脑干平均信号强度的平均值，用于RT2和RCE计算。图1c和d显示了根据ADC图上肿瘤几何形状联合DWI对肿瘤的划分。计算整个体积的逐像素平均ADC值。两名分别拥有27年和8年神经影像学经验的神经放射科医生独立手动勾画ROI ，并对其测量结果取平均以供后续分析。我们记录了患者的数据，直到患者死亡或失去随访，因为GKRS治疗后对肿瘤进展进行了挽救性治疗，患者死亡是主要结局。通过比较随访MRI与GKRS前MRI来评估肿瘤反应，并将其分类如下:进展，肿瘤体积增加>10%;稳定，肿瘤体积增减≤10%;退缩，肿瘤体积缩小>10%。在GKRS治疗后随访中，我们通常选择10%来分类肿瘤进展，因为使用梯形规则公式进行体积测量和至少对5层的面积轮廓可以达到10%的误差范围。GKRS治疗后3个月，在立即随访的MRI中评估初始肿瘤反应。局部控制定义为20%等剂量线治疗体积内肿瘤无进展。远处肿瘤进展被定义为肿瘤进展超过20%等剂量线治疗体积。辐射诱发的不良事件副反应，包括垂体功能减退、眼病和神经系统疾病，根据不良事件通用术语标准5.0版进行评估。

结果:

GKRS治疗后46个月的中位随访中，9例患者死亡，且局部肿瘤进展事件明显多于15例存活患者(中位数字:2 vs 0, P =0.012)。在多变量分析中，GKRS治疗后较高的平均ADC与较长的患者生存期相关(P =0.016)。与ADC<1270 × 10^{- 6}mm² /s的脊索瘤的（54.7%）相比，ADC≥1270 × 10-6 mm²/s的脊索瘤，精算5年总体生存率为88.9%。R_T2 <1.5 (P =0.038)和R_CE >1.57 (P =0.022)与局部肿瘤控制率低相关。

讨论：

颅底脊索瘤是一种罕见的颅内肿瘤，由于其具有局部破坏性，靠近重要的神经血管结构，复发率高，预后差。颅底脊索瘤的医疗标准是安全的最大程度的切除和辅助放疗，以保护神经功能和提高肿瘤控制。Wang等报道了238例主要通过切除术治疗的患者的5年总体生存率为76%。切除术分级≤90%且肿瘤复发的患者生存率较低。尽管内镜技术和术中神经监测最近取得了进展，但重复切除术仍然具有挑战性，并不能提高放疗后复发肿瘤患者的生存率。因此，立体定向放射外科单独或联合切除术可降低这些患者的致病率。对25项研究的荟萃分析显示，351例接受质子治疗的患者5年总体生存率为78%，361例接受碳离子治疗的患者5年总体生存率为87%。在一项多中心队列研究中，93例患者接受GKRS治疗，平均边缘剂量为17 Gy，平均肿瘤体积为8 cm³, 5年总体生存率为83%。本研究报告24例GKRS治疗患者的5年总体生存率略低，为70%，可能是因为他们的中位肿瘤体积(12.6 cm³)较大，中位边缘剂量(16 Gy)较低。在本研究中，24例患者中有10例(42%)在随访期间接受了超过1次辅助GKRS治疗。与重复粒子治疗相比，重复GKRS似乎是一种负担得起的和可获得的治疗方案，对中小型脊索瘤具有良好的肿瘤控制和较低的辐射诱发不良事件发生率。

脊索瘤的典型病理表现为细胞质内黏液的空泡细胞[ vacuolated cells with intracytoplasmic mucus]。高液体含量使脊索瘤在T2WI上具有高信号。在使用钆对比剂后，脊索瘤在T1WI上表现为不同程度的强化，可能是由于粘液含量或坏死，呈“蜂房状（honeycomb）”表现。然而，这些MRI特征不能可靠地区分颅底脊索瘤与软骨肉瘤。带ADC映射的DWI定量测量细胞外水弥散，可反映细胞密度，术前可区分脊索瘤和软骨肉瘤。此外，DWI在骨和脑脊液信号抑制背景下划分脊索瘤的高信号。我们研究所将DWI纳入MRI方案，以促进GKRS治疗中对切除术后残余脊索瘤的定位，以及对GKRS后肿瘤反应的评估和对复发肿瘤的检测。

由于颅底脊索瘤罕见，其MRI信号特征与治疗结果相关的研究较少(表3)。Tian等测量了156例患者术前T2WI和增强T1WI上脊索瘤与脑干的相对信号强度，提出了颅底脊索瘤的MRI分级系统。高级别脊索瘤RT2≤2.49,RCE >0.77，肿瘤血供更丰富，肿瘤进展风险高于低级别脊索瘤的。他们随后的一系列研究表明，MR分级高与脊索瘤生长速率高相关，在无进展生存期较短的老年患者中更为普遍。低RT2值反映低液体含量，可能证实低分化脊索瘤的低T2信号表现。根据他们的方法，我们发现在单变量分析中，RT2<1.5和RCE>1.57与低局部肿瘤控制率相关。在本研究中，我们发现较低的平均ADC值与调整KPS后较短的患者生存期以及GKRS与早期MRI诊断之间的间隔独立相关。既往研究也显示，较低的平均ADC值与颅底脊索瘤患者较低的总体生存率相关。对这些发现的潜在机制仍有待阐明。

虽然以往研究中不同脊索瘤组织病理类型的平均ADC值无统计学差异，但平均ADC值越低，脊索瘤的细胞性和进袭性越强。两项研究的ADC均值截断值相似，测量时间略有差异，分别为术前1198× 10^-6 mm² /s， GKRS治疗前1270× 10^-6 mm² /s，放疗后1494 × 10^-6 mm² /s。此外，我们发现GKRS治疗后肿瘤进展的ADC平均值明显高于GKRS治疗前的(1244× 10^-6 mm² /s vs 1109× 10^-6 mm² /s)，但仍低于1270× 10^-6 mm² /s。这些发现表明，尽管放射外科治疗后平均ADC值升高，但低的平均ADC值表明进袭性脊索瘤可能决定治疗后患者的预后。因此，具有较低平均ADC值的脊索瘤应在治疗后进行更警惕性的随访。如果可能的话，剂量递增的质子或高边缘剂量≥20 Gy的扩展野的GKRS治疗可以提高患者的生存率[Dose-escalated protons or extended-feld GKRS with higher margin dose≥20 Gy if possible may improve patient survival]。

结论:

较低的平均ADC值与GKRSzl 后颅底脊索瘤患者较短的生存期相关。弥散加权成像可能有助于这些患者的GKRS计划和预后预测。

颅底脊索瘤的管理需要多学科的方法，GKRS是治疗手术切除后残留或进展性肿瘤的安全有效的选择。DWI与常规MRI序列的整合可能有助于颅底脊索瘤的治疗计划和治疗后评估。此外，较低的平均ADC值与GKRS治疗后较短的患者生存期相关。需要进一步研究以确定ADC在指导颅底脊索瘤治疗策略中的作用。.