Beyin tümörü nedeni ile operasyon veya radyoterapi öyküsü olan hastalarda tedaviye yanıtın değerlendirilmesinde ASL ve DSC perfüzyon görüntülemenin karşılaştırılması
Comparison of ASL and DSC perfusion in treatment response in patients with history of surgery or radiotherapy due to brain tumor
Yazar: EZGİ SUAT BAYRAKTAR
Danışman: DR. GÖKHAN DUYGULU
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / İzmir Atatürk Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Radyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Beyin neoplazmları = Brain neoplasms ; Glioblastoma = Glioblastoma ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Neoplazm metastazları = Neoplasm metastasis ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Perfüzyon görüntüleme = Perfusion imaging ; Radyoterapi = Radiotherapy

Özet:
Giriş ve Amaç: Beyin tümörlerinin görülme sıklığı son yıllarda belirgin artış göstermiştir. Bu lezyonların tedavi sonrası değerlendirilmesinde Perfüzyon MRG büyük yarar sağlamakta olup DSC perfüzyon bu amaçla rutin incelemede yer etmiştir. Çalışmanın amacı; kontrast madde enjeksiyonu gerektirmeyen ASL perfüzyon tekniğinin, kalitatif ve kantitatif ölçümler ile DSC perfüzyon ile karşılaştırılması ve tanısal etkinliğinin araştırılmasıdır. 
Gereç ve Yöntem: Çalışmamıza retrospektif olarak 90 hasta dahil edilmiştir. Bu hasta grubu içerisinde tümü tedavi almış olan yüksek dereceli glial tümörler, beyin metastazı ve lenfoma olguları yer almaktadır. Her olgunun DSC CBV, CBF ve ASL CBF haritaları elde olunmuştur. Kalitatif incelemede; olguların lezyonları görsel olarak tedaviye bağlı değişiklikler (0) ve nüks/ rezidü kitle (1) olarak sınıflandırılmıştır. Kantitatif incelemede her olgunun var ise hiperperfüze lezyonundan, hiperperfüze alan yoksa kontrastlanma gösteren solid lezyon kesiminden, operasyon sonrası belirlenebilen bir lezyon yok ise kontrastlanma gösteren kaviteden 3 adet Region of Interest (ROI) ölçümü alınmıştır. Bu ölçümlerin ortalaması kontralateral beyaz cevherden alınan ROI ile oranlanmış ve normalize değerler elde edilmiştir. Bu normalize değerler etkinliklerin karşılaştırılmasında kullanılmıştır. 
Bulgular: DSC nCBV değeri, DSC nCBF değeri ile mükemmel (r: 0.94, p<0,001), ASL nCBF ile de çok iyi derecede korele olduğu (r: 0.75, p<0.001) görülmektedir. Benzer şekilde ASL nCBF, DSC nCBF (r: 0,79 p<0.01) ile mükemmel derecede koreledir. Yapılan karşılaştırmada sayısal değerlerin ASL nCBF ve DSC nCBF için yakın olduğu (mean rank sırası ile 1,86 ve 1,71), fakat DSC nCBV'nin her ikisinden farklılık gösterdiği görülmüştür (mean rank: 2,43). ROC eğrisinde her üç değer de referans çizginin üzerinde yer almakta olup tanısal açıdan kullanılabilirdir. DSC nCBV (AUC: 0.95, p<0.001), DSC nCBF (AUC: 0.95, p<0.001) ve ASL nCBF'nin (AUC: 0.84, p<0.001) AUC değerleri  karşılaştırıldığında DSC nCBV ve DSC nCBF'nin çok yüksek oranda doğru tanı koyabildiği, ASL nCBF'nin ise yüksek oranda tanı koyabildiği görülmüştür. ROC eğrisi parametreleri değerlendirildiğinde DSC nCBV için 1,211 (%93 duyarlılık, %82 özgüllük), DSC nCBF için 0,896 (%93 duyarlılık, %82 özgüllük), ASL nCBF için 0,829 (%78 duyarlılık, %75 özgüllük) cut-off değerleri belirlenmiştir. Tedaviye bağlı değişiklikler ve nüks/ rezidü tümörü bulunan olgular arasında her üç normalize değerin de anlamlı farklılık gösterdiği görülmüştür (p<0.001). Okuyucular arası uyum; ASL CBF için iyi (0.714), DSC CBF için iyi (0.790), DSC CBV için mükemmel (0.822) olarak bulunmuştur. Okuyucuların sonuçlar ile uyumlulukları değerlendirildiğinde birinci okuyucuda; ASL CBF'de iyi (0.626, %70 sensitif, %93 spesifik), DSC CBF'de iyi (0.713, %76 sensitif, %95 spesifik), DSC CBV'de iyi (0.755, %87 sensitif- %88 spesifik)  uyum saptanmıştır. İkinci okuyucuda; ASL CBF'de orta (0.584, %61 sensitif, %97 spesifik), DSC CBF'de iyi (0.649, %65 sensitif, %100 spesifik), DSC CBV'de mükemmel (0.800, %89 sensitif, %90 spesifik) olarak bulunmuştur. 
Sonuç: Karşılaştırılan üç normalize değerin birbiri ile korele olduğu ve üçününde her iki grup arasında (tedaviye bağlı değişiklikler ve nüks/rezidü tümör) sayısal olarak anlamlı farklılık gösterdiği saptanmıştır. Tanısal açıdan DSC CBV, DSC CBF ve ASL CBF parametrelerinin her üçünün de kullanılabilir olduğu fakat en yüksek oranın DSC CBV'ye ait olduğu görülmüştür. Ayrıca DSC CBV'nin daha yüksek sensitivite, ASL CBF'nin  ise daha yüksek sensitiviteye sahip olduğu saptanmıştır. Görsel değerlendirmede ise her üç parametre içerisinde en iyi değerlendirilebilen tetkik yine DSC CBV olup burada da ASL CBF'nin sensitivitesi düşük, spesifitesi yüksek olarak bulunmuştur.

Anahtar kelimeler: Perfüzyon MRG, Arterial Spin Labeling, ASL, DSC, Glioblastom, Metastaz

Abstract:
Comparison of ASL and DSC Perfusion in Treatment Response in Patients with History of Surgery and Radiotherapy Due to Brain Tumor 
Introduction and Aim: The incidence of brain tumors has significantly increased in recent years. Perfusion MRI provides great benefit in the evaluation of these lesions after treatment and DSC perfusion has become routine in this regard. The aim of this study is to investigate the diagnostic effectiveness of ASL perfusion technique, which does not require contrast material injection, compared to DSC perfusion with qualitative and quantitative measurements. 
Materials and Methods: 90 patients were included in our retrospective study, which consisted of high-grade gliomas, brain metastasis, and lymphoma cases that had all received treatment. DSC CBV, CBF and ASL CBF maps of each patient were obtained. In qualitative examination, the lesions of the cases were classified as treatment-related changes (0) and recurrence/ residual mass (1) visually. In quantitative examination, 3 Region of Interest (ROI) measurements were taken from the hyperperfused lesion, contrast-enhanced solid lesion slice, or contrast-enhanced cavity, if any, after surgery. The mean of these measurements was normalized by ROI taken from the contralateral white matter and normalized values were obtained. These normalized values were used to compare the effectiveness of the techniques. 
Results: DSC nCBV values showed a perfect correlation with DSC nCBF values (r: 0.94, p<0.001) and a very good correlation with ASL nCBF values (r: 0.75, p<0.001). Similarly, ASL nCBF showed a perfect correlation with DSC nCBF (r: 0.79, p<0.01). In the comparison, the numerical values were found to be close for ASL nCBF and DSC nCBF (mean rank 1.86 and 1.71, respectively), but DSC nCBV showed a difference from both (mean rank 2.43). In the ROC curve, all three values were above the reference line and could be used diagnostically. When AUC values of DSC nCBV, DSC nCBF, and ASL nCBF were compared, it was seen that DSC nCBV and DSC nCBF could diagnose with a very high accuracy, while ASL nCBF could diagnose with a high accuracy. Cut-off values were determined as 1.211 (93% sensitivity, 82% specificity) for DSC nCBV, 0.896 (93% sensitivity, 82% specificity) for DSC nCBF, and 0.829 (78% sensitivity, 75% specificity) for ASL nCBF in the evaluation of ROC curve parameters. There was a significant difference among all three normalized values between cases with treatment-related changes and those with recurrence/ residual tumor (p<0.001). Inter-reader agreement was good for ASL CBF (0.714), good for DSC CBF (0.790), and perfect for DSC CBV (0.822). When the readers' results were evaluated for conformity with the results, it was found that in the first reader, there was good conformity for ASL CBF (0.626, 70% sensitive, 93% specific), good conformity for DSC CBF (0.713, 76% sensitive, 95% specific), and good conformity for DSC CBV (0.755, 87% sensitive, 88% specific). In the second reader, there was moderate conformity for ASL CBF (0.584, 61% sensitive, 97% specific), good conformity for DSC CBF (0.649, 65% sensitive, 100% specific), and perfect conformity for DSC CBV (0.800, 89% sensitive, 90% specific). 
Conclusion: It was determined that the three normalized values compared were correlated with each other and numerically significantly different between the two groups (treatment-related changes and recurrence/ residual tumor). DSC CBV, DSC CBF, and ASL CBF parameters are usable diagnostically, but DSC CBV has the highest rate. In addition, DSC CBV has a higher sensitivity, while ASL CBF has a higher specificity. In visual evaluation, the best exam among all three parameters is again DSC CBV, and in this case, the sensitivity of ASL CBF was found to be low, while its specificity was high.
Keywords: Perfusion MRI, Arterial Spin Labeling, ASL, DSC, Glioblastoma, Metastasis