The aim of the study was to assess the capabilities of diffusion kurtosis imaging (DKI) in diagnosis of the glioma proliferative activity and to evaluate a relationship between the glioma proliferative activity index and diffusion parameters of the contralateral normal appearing white matter (CNAWM).
Material and methods: The study included 47 patients with newly diagnosed brain gliomas (23 low grade, 13 grade III, and 11 grade IV gliomas). We determined a relationship between absolute and normalized parameters of the diffusion tensor (mean (MD), axial (AD), and radial (RD) diffusivities; fractional (FA) and relative (RA) anisotropies) and diffusion kurtosis (mean (MK), axial (AK), and radial (RK) kurtosis; kurtosis anisotropy (KA)) and the proliferative activity index in the most malignant glioma parts (p<0.05). We also established a relationship between the tensor and kurtosis parameters of CNAWM and the glioma proliferative activity index (p<0.05).
Results: The correlation between all the absolute and normalized diffusion parameters and the glioma proliferative activity index, except absolute and normalized FA and RA values, was found to be statistically significant (p<0.05). Kurtosis (MK, AK, and RK) and anisotropy (KA, FA, RA) values increased, and diffusivity (MD, AD, RD) values decreased as the glioma proliferative activity index increased. A strong correlation between the proliferative activity index and absolute RK (r=0,71; p=0.000001) and normalized values of MK (r=0.8; p=0.000001), AK (r=0.71; p=0.000001), RK (r=0.81; p=0.000001), and RD (r=-0.71; p=0.000001) was found. A weak, but statistically significant correlation between the glioma proliferative activity index and diffusion values RK (r=-0.36; p=0.014), KA (r=-0.39; p=0.007), RD (r=0.35; p=0.017), FA (r=-0.42; p=0.003), and RA (r=-0.41; p=0.004) of CNAWM was found.
Conclusion: DKI has good capabilities to detect immunohistochemical changes in gliomas. DKI demonstrated a high sensitivity in detection of microstructural changes in the contralateral normal appearing white matter in patients with brain gliomas.
Цель работы - оценить возможности диффузионно-куртозисной МРТ (ДК-МРТ) в диагностике пролиферативной активности глиом головного мозга. Оценить связь индекса пролиферативной активности глиом с диффузионными параметрами контралатерального нормального белого вещества мозга (КНБВ). Материал и методы. В исследование включены 47 пациентов (23 с глиомами низкой, 13 с глиомами III степени и 11 с глиомами IV степени злокачественности). Выявлена связь абсолютных и нормализованных параметров диффузионного тензора (средняя (СД), аксиальная (АД) и радиальная (РД) диффузия, фракционная (ФА) и относительная (ОА) анизотропия) и диффузионного куртозиса (средний (СК), аксиальный (АК) и радиальный (РК) куртозис, куртозисная анизотропия (КА)) с индексом пролиферативной активности глиом в их наиболее злокачественных участках (p<0,05). Также была выявлена связь индекса пролиферативной активности глиом с тензорными и куртозисными параметрами КНБВ (p<0,05). Результаты. Корреляция индекса пролиферативной активности со всеми абсолютными и нормализованными диффузионными параметрами глиом оказалась статистически значимой (p<0,05), за исключением абсолютных значений ФА и ОА. С увеличением пролиферативной активности глиом отмечалось увеличение значений куртозиса (СК, АК и РК) и анизотропии (КА, ФА и ОА) и уменьшение значений диффузии (СД, АД и РД). Сильная корреляция индекса пролиферативной активности была выявлена с абсолютным РК (r=0,71; p=0,000001) и нормализованными значениями СК (r=0,8; p=0,000001), АК (r=0,71; p=0,000001), РК (r=0,81; p=0,000001) и РД (r=–0,71; p=0,000001). Статистически значимая слабая корреляция с индексом пролиферации глиом была найдена для значений РК (r=–0,36; p=0,014), КА (r=–0,39; p=0,007), РД (r=0,35; p=0,017), ФА (r=–0,42; p=0,003) и ОА (r=–0,41; p=0,004) КНБВ. Заключение. ДК-МРТ показала высокую чувствительность в выявлении как иммуногистохимических изменений в глиомах, так и микроструктурных изменений в неизмененных, по данным стандартной МРТ, структурах мозга, которые наблюдаются при повышении малигнизации глиом.