Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. Radiología. 2014;56(4):328---338 www.elsevier.es/rx ORIGINAL La heterogeneidad del flujo sanguíneo en resonancia magnética, biomarcador para clasificar por grados los astrocitomas cerebrales A.J. Revert Ventura a,∗ , R. Sanz Requena b , L. Martí-Bonmatí b,c , Y. Pallardó a , J. Jornet d y C. Gaspar e a Servicio de Radiología, Hospital de Manises, Manises, Valencia, España Servicio de Radiología, Hospital Quirón Valencia, Valencia, España c Servicio de Radiología, Hospital Universitario y Politécnico La Fe, Valencia, España d Servicio de Radiología, Hospital de la Ribera, Alzira, Valencia, España e Servicio de Oncología, Hospital de la Ribera, Alzira, Valencia, España b Recibido el 13 de octubre de 2011; aceptado el 5 de enero de 2012 Disponible en Internet el 26 de junio de 2012 PALABRAS CLAVE Astrocitomas; Resonancia magnética; Perfusión; Cerebro; Tumores cerebrales; Curtosis ∗ Resumen Objetivos: Estudiar si los histogramas de los parámetros cuantitativos de perfusión por RM obtenidos a partir de los volúmenes tumoral y peritumoral permiten clasificar in vivo el grado de los astrocitomas. Material y métodos: Se incluyen 61 pacientes diagnosticados histológicamente de astrocitoma grado II, III o IV, estudiados mediante RM de perfusión T2* con contraste intravenoso, seleccionando manualmente los volúmenes tumoral y peritumoral, cuantificándose vóxel a vóxel diferentes parámetros de perfusión: volumen sanguíneo (VS), flujo sanguíneo (FS), tiempo de tránsito medio (TTM), constante de transferencia (Ktrans ), coeficiente de lavado, volumen intersticial y volumen vascular. Para cada volumen se obtuvo el histograma correspondiente con su media, desviación típica y curtosis, estas últimas como medidas de heterogeneidad, comparándose las diferencias por parámetro y grado tumoral. También se calcularon la media y desviación del 10% de los valores máximos. Finalmente se realizó un análisis discriminante multiparamétrico para mejorar la clasificación. Resultados: En el volumen tumoral se obtuvieron diferencias estadísticamente significativas entre los 3 grados tumorales para la media y la desviación de VS, FS y Ktrans , tanto para la distribución completa, como para el 10% máximo. En la región peritumoral no se obtuvieron diferencias significativas para ningún parámetro. El análisis discriminante mejoró ligeramente la clasificación. Conclusiones: La cuantificación de parámetros del volumen total de la región tumoral con VS, FS y Ktrans es útil para establecer el grado de los astrocitomas. La heterogeneidad, representada por la desviación típica del FS, es el parámetro con mayor fiabilidad diagnóstica para separar los tumores de bajo y alto grado. © 2011 SERAM. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados. Autor para correspondencia. Correo electrónico: ajrevert@telefonica.net (A.J. Revert Ventura). 0033-8338/$ – see front matter © 2011 SERAM. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados. http://dx.doi.org/10.1016/j.rx.2012.01.011 Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. La heterogeneidad del flujo sanguíneo en astrocitomas KEYWORDS Astrocytoma; Magnetic Resonance; Perfusion; Brain; Brain tumors; Kurtosis 329 The heterogeneity of blood flow on magnetic resonance imaging: a biomarker for grading cerebral astrocytomas Abstract Objectives: To study whether the histograms of quantitative parameters of perfusion in MRI obtained from tumor volume and peritumor volume make it possible to grade astrocytomas in vivo. Material and methods: We included 61 patients with histological diagnoses of grade II, III, or IV astrocytomas who underwent T2*-weighted perfusion MRI after intravenous contrast agent injection. We manually selected the tumor volume and peritumor volume and quantified the following perfusion parameters on a voxel-by-voxel basis: blood volume (BV), blood flow (BF), mean transit time (TTM), transfer constant (Ktrans ), washout coefficient, interstitial volume, and vascular volume. For each volume, we obtained the corresponding histogram with its mean, standard deviation, and kurtosis (using the standard deviation and kurtosis as measures of heterogeneity) and we compared the differences in each parameter between different grades of tumor. We also calculated the mean and standard deviation of the highest 10% of values. Finally, we performed a multiparametric discriminant analysis to improve the classification. Results: For tumor volume, we found statistically significant differences among the three grades of tumor for the means and standard deviations of BV, BF, and Ktrans , both for the entire distribution and for the highest 10% of values. For the peritumor volume, we found no significant differences for any parameters. The discriminant analysis improved the classification slightly. Conclusions: The quantification of the volume parameters of the entire region of the tumor with BV, BF, and Ktrans is useful for grading astrocytomas. The heterogeneity represented by the standard deviation of BF is the most reliable diagnostic parameter for distinguishing between low grade and high grade lesions. © 2011 SERAM. Published by Elsevier España, S.L. All rights reserved. Introducción Los astrocitomas son neoplasias histopatológicamente heterogéneas en las que coexisten en un mismo tumor áreas de bajo y alto grado, y son estas últimas las que definen la verdadera diferenciación histológica1 . La proliferación vascular es uno de los descriptores histológicos que se usan para clasificar los tumores gliales1 . Estos vasos neoformados presentan anomalías en su desarrollo, maduración y distribución dentro del tejido neoplásico y en la región peritumoral circundante. Por otra parte, son tumores infiltrantes, lo que provoca que en el tejido cerebral circundante coexistan, en menor o mayor cantidad, tejido sano y tumoral. Por este motivo, las características del área peritumoral se han utilizado para diferenciar, empleando estudios de perfusión con resonancia magnética (RM) y espectroscopia con RM, entre lesiones gliales y metastásicas2---4 . Los estudios de perfusión con RM proporcionan información de cómo la angiogénesis y la permeabilidad se alteran en los vasos tumorales. De hecho, los parámetros derivados del análisis cuantitativo de la perfusión contribuyen a clasificar por grados los tumores de forma más adecuada que la RM convencional, basada solo en criterios morfológicos5,6 . El análisis cuantitativo de la perfusión utiliza un modelo matemático monocompartimental, donde se asume que el medio de contraste permanece en el espacio intravascular y no se extravasa al medio intersticial. A partir de este modelo se obtienen los valores tisulares del volumen sanguíneo (VS), tiempo de tránsito medio (TTM) y flujo sanguíneo (FS), generalmente como una medida relativa a la sustancia blanca sana7,8 . Dado que los tumores presentan una alteración de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE) con extravasación del medio de contraste del compartimento vascular al intersticial, se puede también aplicar un modelo de 2 compartimentos para medir la dinámica de transferencia del contraste por medio del coeficiente de transferencia (Ktrans ), volúmenes vascular (vp ) e intersticial (ve ) y coeficiente de lavado (kep )9 .Varios estudios han demostrado que existe una buena correlación entre el VS y el grado tumoral de los astrocitomas, lo que permite separar los gliomas de bajo grado (II) de los de alto (III y IV)5,6,10---13 . La relación entre Ktrans y el grado tumoral es más controvertida14,15 . Aunque los datos de la perfusión con RM se suelen analizar utilizando los valores medios de las regiones de interés (ROI), una forma más precisa de evaluar los cambios es analizar el histograma de la ROI o de todo el volumen tumoral. El histograma ofrece una representación gráfica de las frecuencias de aparición de los valores regionales alcanzados para cada variable que permite analizar la distribución de cada parámetro en cada región analizada. Nuestra hipótesis es que el grado tumoral en los astrocitomas influye en los parámetros de perfusión con RM, tanto en el tumor, como en el área peritumoral. El objetivo de este trabajo es estudiar la viabilidad de los parámetros cuantitativos de perfusión en los modelos monocompartimental y farmacocinético analizados en la totalidad del volumen tumoral y peritumoral mediante análisis de los histogramas, para clasificar los grados histológicos en una serie amplia de astrocitomas. Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. 330 Material y métodos Sujetos Se realizó un trabajo retrospectivo revisando las historias clínicas y los estudios de perfusión cerebral mediante RM de los pacientes presentados de forma consecutiva en el Comité de Neurooncología de nuestro centro, entre enero de 2006 y junio de 2011, con diagnóstico histológico de astrocitoma y localización supratentorial. No había pacientes pediátricos, ya que no pasaron por el Comité de Neurooncología, puesto que se derivan, al no disponer en el hospital de Oncología ni Neurocirugía pediátrica. Tampoco se incluyeron en el filtrado de la base de datos del Comité de Neurooncología los tumores oligodendrogliales, debido a que un significativo número de oligodendrogliomas de bajo grado pueden tener, como se ha descrito en la bibliografía, un VS elevado que no se ve reflejado en la histopatología. Así, se obtuvieron 113 pacientes con confirmación diagnóstica y estudios de perfusión con RM. Se consideraron criterios de exclusión para la selección de los pacientes 1) los estudios de perfusión mediante RM de los pacientes en los que por artefactos de movimientos y falta de colaboración no se pudieron extraer datos (n = 51), es decir, cuando los movimientos exagerados de los pacientes coincidieron con la adquisición de los volúmenes de la caída de señal provocada por el contraste intravenoso (primer paso), e impidieron la cuantificación de los parámetros de perfusión; 2) los pacientes diagnosticados de astrocitomas pilocíticos o grado I, ya que estos tumores presentan unas características diferentes, con un nódulo tumoral que realza tras la administración de contraste intravenoso y, que a menudo, muestra un VS y una permeabilidad elevados, que los sitúa en un grupo diferente de lesiones en términos de características de la perfusión mediante RM (n = 1). Finalmente, quedaron 61 pacientes (44 varones y 17 mujeres) con astrocitomas supratentoriales con confirmación histopatológica basada en la clasificación de la Organización Mundial de la Salud1 . El material se obtuvo tras la resección quirúrgica en 36 (59%) pacientes, o por biopsia guiada mediante neuronavegador en 25 (41%) pacientes. La distribución por grados fue de 10 pacientes con tumores de grado II (16%), de los cuales 8 eran astrocitomas infiltrantes y 2 oligoastrocitomas, 12 tumores de grado III o astrocitomas anaplásicos (20%) y 39 tumores de grado IV (glioblastomas) (64%). En todos los pacientes se hizo un estudio de RM de perfusión con la técnica dinámica potenciada en T2* tras la administración de un medio de contraste paramagnético. Ningún paciente tenía una alteración de la función renal que contraindicara la administración de contraste intravenoso (gadodiamida). Los estudios se realizaron siempre antes de cualquier tratamiento oncológico, incluido la toma de corticoides, aunque esto último no era una condición indispensable para la selección de los pacientes. El rango de edad de los pacientes se situó entre 26 y 74 años (55,8 ± 13,6 años). La localización de los tumores fue: 27 en lóbulos temporales (44,3%), 20 en frontales (32,8%), 9 en parietales (14,8%), uno en el lóbulo occipital (1,6%), uno en el tálamo (1,6%) y 3 con afectación de 2 lóbulos adyacentes (4,9%). A.J. Revert Ventura et al Se obtuvo el consentimiento del Comité de Ética del hospital para la realización y publicación del trabajo, aunque los estudios de RM de los pacientes se obtuvieron dentro de la práctica asistencial habitual. Para el análisis de las imágenes se eliminó toda la información personal relativa a los pacientes. Adquisición de las imágenes Las exploraciones de RM se realizaron con un equipo de 1,5 T (Philips Intera® , Philips Cuidados de la Salud, Países Bajos) con una bobina de cabeza multielemento de 8 canales. A todos los pacientes se les realizó un estudio convencional, que incluyó secuencias: - Sagital TSE-T1 (TR 500 ms, TE 20 ms, tamaño de vóxel 0,5 × 0,5 × 5 mm). - Coronal TSE-FLAIR (TR 1.100 ms, TE 140 ms, TI 2800 ms, tamaño de vóxel 0,5 × 0,5 × 6 mm). - Transversal TSE-T2 (TR 2.000 ms, TE 120 ms, tamaño de vóxel 0,4 × 0,4 × 5 mm). - Transversal TSE-T1 (TR 500 ms, TE 20 ms, tamaño de vóxel 0,4 × 0,4 × 5 mm). - Transversal potenciada en difusión (TR 2.946 ms, TE 74 ms, valores b de 0 y 1.000s/mm2 , tamaño de vóxel 0,9 × 0,9 × 5 mm). - Secuencias con contraste intravenoso TSE-T1 (TR 500 ms, TE 20 ms, tamaño de vóxel 0,5 × 0,5 × 5 mm) adquiridas en los 3 planos después del estudio de perfusión. El estudio de perfusión se adquirió con la técnica dinámica potenciada en T2*. Se empleó una secuencia ecoplanar (EPI) con eco de gradiente (GRE) segmentada, con un TR de 836 ms, TE de 30 ms, ángulo de inclinación de 40◦ , espesor de corte de 7 mm y una matriz de 128 × 128 (resolución en plano de 1,8 × 1,8 mm) con una cobertura cráneo-caudal de 14 cm (20 cortes). El estudio dinámico constó de un total de 40 volúmenes secuenciales, con un tiempo de adquisición de cada uno de 2,4 s. La administración de contraste se realizó con bomba de infusión, usando como vía venosa la vena antecubital, cateterizada con una cánula de 18G. Se utilizó como contraste la gadodiamida (Omniscan® , GE Healthcare, EE.UU.) a una dosis de 0,2 mmol/kg y a una velocidad de infusión de 5 ml/s. Se completó con una embolada de empuje de 30 ml de suero fisiológico al mismo flujo. La administración del contraste se lanzó al iniciar la adquisición del tercer dinámico, para así permitir la estabilización de la señal de la secuencia. Las imágenes adquiridas se transfirieron a una estación de trabajo para procesarlas con un programa de desarrollo propio creado con Matlab® R2006b (MathWorks Inc.® Natick, MA, EE.UU.)16 . Análisis de las imágenes En todos los estudios se delimitó manualmente la arteria cerebral media (fig. 1) para extraer la función de entrada arterial, necesaria para obtener los parámetros de perfusión. Se seleccionó la arteria cerebral media que mejor se visualizaba para el cálculo de la función de entrada arterial, minimizando de esta forma errores de muestreo. Las ROI se Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. La heterogeneidad del flujo sanguíneo en astrocitomas 331 delimitados para el análisis, aunque no contribuyeron a los resultados, ya que los valores de perfusión que se obtienen son nulos y no se promediaron con el resto. En las lesiones con realce se definió el área tumoral como la región con aumento de señal en las imágenes potenciadas en T1 tras la administración de contraste. En el caso de las lesiones sin realce relevante, se definió como área tumoral la región con alteración de señal en las imágenes potenciadas en T2 y FLAIR2,4,17 . Se tomó como área peritumoral la región de sustancia blanca que rodeaba hasta 1 cm de distancia máxima a la región definida como tumor (fig. 1). Aunque estas definiciones no descartan la infiltración tumoral o la inclusión de tejido sano en la región peritumoral, son definiciones, que, con variaciones, se utilizan en otros trabajos para la gradación de los tumores mediante perfusión con RM2,4,17 . En los casos de pacientes con lesiones multicéntricas se usó para el análisis solo la lesión que se había biopsiado. Dos radiólogos con al menos 5 años de experiencia en perfusión cerebral con RM, sin conocimiento del resultado histopatológico del grado tumoral, seleccionaron las ROI por consenso, excluyendo los vasos cerebrales que pudieran alterar los resultados de la cuantificación. La selección de las ROI se realizó directamente sobre las imágenes de perfusión, tomando como referencia orientativa las imágenes morfológicas de T1 con contraste, T2 y FLAIR (fig. 1). Los modelos para cuantificar la perfusión se describen brevemente a continuación. Modelo monocompartimental Las variaciones de la señal en los estudios de perfusión se deben a los efectos de la relajatividad del medio de contraste y reflejan una combinación de la cinética de primer paso y de su extravasación al espacio intersticial. Este modelo asume que la recirculación del contraste y su extravasación son insignificantes. Sin embargo, en los tumores cerebrales habitualmente la permeabilidad está incrementada, lo que sesga los resultados. En nuestro caso se ha aplicado para minimizar este efecto una corrección de las curvas de captación, eliminando las fases de recirculación y extravasación, dejando solamente la fase vascular16 . Se calcularon los parámetros de VS, TTM y FS. Figura 1 Selección de las distintas regiones de interés, a partir de las imágenes morfológicas y de perfusión. Arteria cerebral media, región tumoral y peritumoral. Las imágenes morfológicas se emplearon como referencia orientativa para ajustar después las regiones a las imágenes de perfusión, sobre las que se realizaron los análisis. A-B) Lesión tumoral con realce. Imagen T1 con contraste e imagen de perfusión para un glioma de grado IV localizado en el lóbulo temporal derecho. C-E) Lesión tumoral sin realce. Imagen T1 con contraste, imagen T2 e imagen de perfusión para un glioma de grado II localizado en el lóbulo temporal izquierdo. marcaron de forma manual coincidentes con el área tumoral y peritumoral en todos los cortes consecutivos en los que se identificó la lesión. Posteriormente, se unieron las regiones seleccionadas para calcular los volúmenes de interés. Los componentes necróticos estaban incluidos en los volúmenes Modelo farmacocinético o bicompartimental El modelado farmacocinético se basa en el ajuste de las curvas de captación al intercambio de contraste entre el compartimento intravascular y el intersticial extracelular. Los parámetros farmacocinéticos utilizados fueron el coeficiente de Ktrans , el kep , el ve y el vp . Para obtener cada uno de estos parámetros se ajustaron las curvas de respuesta arterial y tisular a un modelo matemático18 . A diferencia del modelo monocompartimental, no se realizó ningún ajuste previo para corregir el efecto de la recirculación, ya que aquí se tienen en cuenta el primer paso, los siguientes y el lavado del contraste. Análisis estadístico Se analizaron con una prueba ANOVA el promedio, la desviación típica (DT) y la curtosis de las distribuciones de los volúmenes correspondientes al tumor y al área peritumoral. Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. 332 A.J. Revert Ventura et al La DT y la curtosis se consideraron medidas cuantitativas de la heterogeneidad de la región evaluada. La DT indica la dispersión de valores de la distribución, mientras que la curtosis es una medida de la forma de su histograma, de manera que un histograma picudo que presenta una distribución de valores muy centrados alrededor de la media tiene mayor curtosis que un histograma con valores dispersos. Para focalizar el análisis en las zonas que presentan la mayor alteración en la perfusión se realizó otra prueba ANOVA tomando solamente el 10% máximo de las distribuciones17,19 . Sin embargo, en este caso se excluyó el cálculo de la curtosis, ya que se podría introducir un sesgo importante si no se calcula sobre el histograma completo de la distribución. A continuación se realizaron los análisis post-hoc de cada parámetro, para evaluar comparaciones múltiples, empleando el método de Bonferroni. También se realizaron análisis discriminantes para determinar si la combinación lineal de algunos parámetros mejora la clasificación individual. Para construir los clasificadores del análisis discriminante se empleó el método «dejando uno fuera» (leave-one-out). Se consideró como estadísticamente significativo un valor de p < 0,05. Para evaluar la sensibilidad y especificidad de las medidas se obtuvieron curvas ROC dividiendo los pacientes en grado bajo (II) y grado alto (III y IV). Los puntos de corte óptimos, es decir, aquellos que ofrecen mayor sensibilidad y especificidad, se obtuvieron a partir de un análisis gráfico de la curva en el que se representa para cada punto de corte (en el eje x) su sensibilidad y especificidad (en el eje y), y se selecciona aquél en el que se cruzan las 2 curvas. Resultados En el volumen tumoral se obtuvieron diferencias estadísticamente significativas entre los 3 grados tumorales para VS, FS, Ktrans y sus DT respectivas, tanto para la distribución completa como para el 10% máximo del histograma (tablas 1 y 2). La significación estadística de los resultados obtenidos fue ligeramente superior para la distribución completa. Para el estudio del 10% también se obtuvieron diferencias significativas para ve . El resto de parámetros, incluyendo los valores de curtosis, no presentaron diferencias significativas. En la región peritumoral no se obtuvieron diferencias estadísticamente significativas para ninguno de los parámetros estudiados, ni en el estudio de la distribución completa del histograma ni en el del 10% máximo. Tan solo se observaron tendencias al incremento de los valores a medida que aumenta el grado. En el estudio de la heterogeneidad se observó un incremento significativo de la DT de las distribuciones a medida que aumentaba el grado tumoral. En la Fig. 2 se puede observar esta heterogeneidad en los mapas paramétricos de VS. Contrariamente a lo esperado, la curtosis no presentó ni siquiera una tendencia a disminuir con el grado tumoral. El análisis discriminante multiparamétrico mejoró la capacidad de clasificación de los tumores con respecto a las tasas de clasificación de los parámetros individuales. Concretamente, se redujo el número de tumores de alto grado clasificados erróneamente como tumores de bajo grado, aunque se siguió obteniendo una tasa de error del 31% de Figura 2 Imágenes morfológicas T1 con contraste e imágenes paramétricas superpuestas de volumen sanguíneo cerebral (VS) y permeabilidad (Ktrans ), respectivamente. A-B) Astrocitoma grado II en el lóbulo frontal izquerdo. C-D) Astrocitoma grado III en el lóbulo temporal izquierdo. E-F) Astrocitoma grado IV en el lóbulo temporal derecho. La flecha blanca indica la localización del tumor. tumores de grado III clasificados como de grado II y del 5% de tumores de grado IV clasificados como grado II. Individualmente, el valor promedio de VS fue el parámetro que mejor clasificó, obteniendo una tasa de error del 39% de tumores de grado III clasificados como de grado II y del 13% de tumores de grado IV clasificados como grado II. En las curvas ROC se obtuvieron áreas mayores del 90% para todos los parámetros estadísticamente significativos (fig. 3). A partir de estas curvas se obtuvieron también los valores correspondientes de sensibilidad, especificidad y los puntos de corte óptimos para cada variable (tabla 3). En todos los casos se alcanzaron valores de sensibilidad y Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. Tumor Peritumoral Grado II Ktrans kep ve vp TTM VS FS DKtrans Dkep Dve Dvp DTTM DVS DFS CKtrans Ckep Cve Cvp CTTM CVS CFS 0,01 1,92 0,004 0,001 13,7 0,01 0,003 0,03 46,8 0,002 0,000 2,3 0,004 0,001 21,5 41,9 17,2 11,4 11,1 10,6 7,4 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Grado III 0,01 4,14 0,001 0,001 2,6 0,00 0,001 0,03 140,6 0,001 0,001 1,9 0,001 0,000 22,6 40,0 22,0 20,3 18,1 16,5 8,2 0,12 5,08 0,004 0,002 21,0 0,02 0,006 0,17 6,5 0,005 0,001 6,9 0,014 0,004 20,3 15,7 16,1 20,8 13,5 6,1 9,0 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Grado IV 0,13 7,60 0,003 0,004 18,6 0,02 0,004 0,14 8,3 0,003 0,002 10,5 0,011 0,003 28,8 30,5 27,0 27,3 12,0 2,9 10,7 0,17 7,59 0,028 0,002 15,5 0,04 0,009 0,22 58,8 1,020 0,001 4,2 0,021 0,005 14,3 50,1 23,4 9,7 15,5 6,7 6,2 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 0,14 15,53 0,118 0,004 4,2 0,02 0,004 0,11 305,7 6,063 0,002 3,2 0,0127 0,002 15,6 126,4 90,1 9,7 12,8 3,7 5,0 Valor de p Grado II 0,004** 0,456 0,683 0,500 0,110 < 0,001* < 0,001** < 0,001* 0,823 0,762 0,466 0,125 < 0,001* < 0,001** 0,475 0,617 0,943 0,162 0,648 0,279 0,460 0,01 1,59 0,003 0,001 13,4 0,01 0,003 0,03 105,4 0,001 0,000 2,6 0,005 0,001 23,5 41,5 10,0 4,6 4,5 4,3 3,9 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Grado III 0,01 4,64 0,002 0,002 2,8 0,00 0,001 0,03 338,7 0,001 0,001 3,6 0,002 0,000 24,7 55,5 11,6 2,2 2,6 2,1 1,9 0,02 4,01 0,003 0,002 18,5 0,01 0,003 0,04 4,3 0,001 0,000 4,1 0,004 0,001 9,5 20,3 5,2 5,4 5,9 3,8 4,5 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Grado IV 0,02 8,94 0,002 0,003 13,3 0,01 0,001 0,05 8,1 0,001 0,001 6,4 0,002 0,001 4,7 19,5 3,7 4,4 6,9 1,1 1,7 0,02 2,43 0,004 0,001 14,3 0,01 0,003 0,04 13,9 0007 0,000 2,6 0,006 0,001 20,4 26,5 21,2 5,5 10,1 4,8 5,6 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Valor de p 0,05 7,24 0,003 0,001 3,0 0,01 0,002 0,06 68,8 0,030 0,001 1,6 0,005 0,001 26,1 31,1 44,5 5,1 18,4 3,4 4,5 0,575 0,708 0,557 0,265 0,093 0,323 0,508 0,675 0,182 0,697 0,996 0,410 0,240 0,163 0,291 0,399 0,343 0,862 0,468 0,546 0,375 La heterogeneidad del flujo sanguíneo en astrocitomas Tabla 1 Resultados del estudio de los parámetros de perfusión, la desviación típica y la curtosis comparando grados para el volumen tumoral y peritumoral utilizando el histograma completo (media ± desviación típica) FS: flujo sanguíneo; kep : coeficiente de lavado; Ktrans : coeficiente de transferencia; TTM: tiempo de tránsito medio; ve : volumen intersticial; vp : volumen vascular; VS: volumen sanguíneo. D y C indican los estadísticos desviación típica y curtosis, respectivamente. Unidades: Ktrans , kep , FS (seg−1 ), TTM (segundos), ve , vp , VS (tanto por uno, sin unidades). * Diferencias significativas entre grado II y III, y entre grado II y IV ** Diferencias significativas entre grado II y IV. 333 Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. 334 Tabla 2 Resultados del estudio de los parámetros de perfusión y la desviación típica comparando grados para el volumen tumoral y peritumoral utilizando el 10% máximo (media ± desviación típica) Tumor Grado II trans K kep ve vp TTM VS FS DKtrans Dkep Dve Dvp DTTM DVS DFS 0,12 16,2 0,008 0,001 18,4 0,02 0,006 0,05 3,0 0,002 0,000 2,7 0,00 0,001 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Grado III 0,21 38,0 0,004 0,002 5,1 0,02 0,004 0,06 4,6 0,002 0,001 4,6 0,00 0,001 0,47 15,3 0,014 0,005 34,9 0,05 0,014 0,15 3,1 0,001 0,001 4,8 0,01 0,003 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Peritumoral Grado IV 0,41 19,0 0,007 0,009 37,3 0,04 0,009 0,11 6,1 0,010 0,002 4,1 0,01 0,003 0,65 38,7 0,023 0,004 24,4 0,08 0,018 0,21 18,1 0,013 0,001 4,5 0,02 0,004 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Valor de p 0,36 136,6 0,016 0,007 11,1 0,04 0,008 0,16 76,4 0,045 0,002 2,9 0,02 0,002 ** < 0,001 0,736 0,008** 0,424 0,096 0,001* < 0,001** 0,003** 0,661 0,694 0,495 0,284 0,008* 0,002** Grado II 0,06 6,1 0,006 0,002 19,3 0,02 0,005 0,06 3,7 0,001 0,000 2,3 0,003 0,001 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Grado III 0,07 14,2 0,004 0,003 11,5 0,01 0,002 0,07 7,0 0,002 0,000 4,3 0,002 0,001 0,12 9,2 0,006 0,002 26,6 0,02 0,005 0,04 2,3 0,001 0,000 3,3 0,002 0,001 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Grado IV 0,14 18,0 0,004 0,004 26,8 0,01 0,002 0,05 6,0 0,001 0,000 5,6 0,002 0,001 0,11 6,8 0,010 0,001 18,8 0,02 0,006 0,06 2,8 0,017 0,000 2,5 0,004 0,001 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Valor de p 0,17 13,4 0,021 0,003 5,5 0,02 0,003 0,08 6,2 0,091 0,001 3,3 0,008 0,002 0,573 0,856 0,627 0,658 0,214 0,271 0,286 0,744 0,867 0,720 0,918 0,792 0,564 0,418 FS: flujo sanguíneo; kep : coeficiente de lavado; Ktrans : coeficiente de transferencia; TTM: tiempo de tránsito medio; ve : volumen intersticial; vp : volumen vascular; VS: volumen sanguíneo. D indica el estadístico desviación típica. Unidades: Ktrans , kep , FS (seg−1 ), TTM (segundos), ve , vp , VS (tanto por uno, sin unidades). * Diferencias significativas entre grado II y III, y entre grado II y IV. ** Diferencias significativas entre grado II y IV. A.J. Revert Ventura et al Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. La heterogeneidad del flujo sanguíneo en astrocitomas A 1,0 335 especificidad por encima del 80%. La desviación típica de FS fue la mayor rentabilidad diagnóstica para separar entre tumores de alto (III y IV) y bajo grado (II). 0,8 Sensibilidad Discusión 0,6 0,4 0,2 Media_Ktrans (Área=0,945) Media_FSC (Área=0,947) Media_VSC (Área=0,922) Línea de referencia 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1-Especificidad B 1,0 Sensibilidad 0,8 0,6 0,4 0,2 Desviacion_Ktrans (Área=0,941) Desviacion_FSC (Área=0,9739) Desviacion_VSC (Área=0,947) Línea de referencia 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1-Especificidad Figura 3 Curvas ROC para el diagnóstico de los astrocitomas de alto grado (III y IV). A) Modelo diagnóstico para la media del VS, FS y Ktrans . B) Modelo para la desviación típica de VS, FS y Ktrans . Tabla 3 Puntos de corte y valores de sensibilidad y especificidad correspondientes obtenidos a partir de las curvas ROC del VS, FS, Ktrans y sus desviaciones típicas Punto de corte Sensibilidad (%) Especificidad (%) VS FS Ktrans D VS D FS D Ktrans 0,013 0,0035 0,027 0,0065 0,0018 0,08 86 88 82 90 90 82 90 90 80 90 100 80 FS: flujo sanguíneo; Ktrans : coeficiente de transferencia; VS: volumen sanguíneo. Unidades: VS (tanto por uno, sin unidades), FS y Ktrans (seg−1 ). D indica el estadístico desviación típica. En nuestra serie, la cuantificación de los valores promedio de los parámetros de perfusión del modelo monocompartimental, VS y FS, y del farmacocinético, Ktrans , obtenidos en el volumen tumoral, permitieron separar estadísticamente los grados. Estos resultados están en consonancia con otros trabajos5,10---12 , en los que obtienen una buena correlación entre los valores de VSCr y Ktrans con el grado tumoral. A diferencia de estos, y con la finalidad de aumentar la información que se recoge de los parámetros de perfusión, hemos utilizado la cuantificación del volumen tumoral y los análisis del histograma frente al método habitual de las ROI normalizadas a la sustancia blanca sana. Sin embargo, si comparamos las curvas ROC que hemos obtenido, con las publicadas en los trabajos, que solo han usado el valor relativo de las áreas de interés para realizar la clasificación12 , el análisis del volumen tumoral completo no ha repercutido en una mejora sustancial de los resultados para la clasificación de los tumores. Este resultado, aún empleando todo el volumen de los cortes donde está la lesión, es similar al obtenido en el trabajo de Law et al.17 aunque ellos utilizan un corte único y comparan las ROI individuales frente al histograma completo de la región tumoral de ese corte. Las diferencias significativas se obtuvieron entre los tumores de grado II y los otros 2 grados. De esto se desprende que con una agrupación de los casos en grado bajo (II) y grado alto (III y IV), como se ha realizado en otros trabajos5 , estas diferencias se habrían mantenido o incluso acentuado. Anatomopatológicamente, los astrocitomas son tumores infiltrantes, por lo que en las regiones peritumorales hay invasión neoplásica en grado variable, con neoformación vascular de estructuras endoteliales con una distribución heterogénea y una mayor permeabilidad. Estos cambios histológicos tienen su representación en los estudios de perfusión y pueden ser útiles para clasificarlos. Al contrario de lo esperado, los datos de perfusión que se obtuvieron en las regiones peritumorales no permitieron diferenciar las lesiones de forma estadísticamente significativa, aunque sí mostraron una tendencia a estar más elevados conforme aumenta el grado tumoral. Pocos trabajos han evaluado el área peritumoral para clasificar por grados los astrocitomas, presentando además resultados dispares. Young et al.20 demostraron que el análisis del histograma de VS y FS del área peritumoral es superior a las medidas obtenidas en el área tumoral y en el área total, incluyendo tumoral y peritumoral. Eso sí, definen el área peritumoral, de forma semiautomatizada, como la expansión del área tumoral con un radio de 6 píxeles, con lo que quedan incluidas en la región vasos fisiológicos y la sustancia gris, lo que incrementaría el rango de los valores. Otros autores, al igual que en nuestro trabajo, no encuentran diferencias que permitan clasificarlos utilizando la región peritumoral4 . En cambio, sí que se ha demostrado que el estudio del área peritumoral es útil para diferenciar entre los tumores gliales de alto grado y las lesiones metastásicas4,5,21 . Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. 336 En nuestra serie, la DT de los parámetros de perfusión de los 2 modelos utilizados permitió clasificar los grados tumorales. El uso de la DT como descriptor de la heterogeneidad y la gradación tumoral está sujeto a limitaciones relacionadas con el tamaño de la muestra. Esto es, en los tumores de alto grado, si la región de estudio seleccionada tiene un tamaño pequeño, la DT puede ser también pequeña, mientras que utilizando todo el volumen tumoral para la obtención de los datos se dispondría de una desviación mayor, que reflejaría la dispersión de los valores. Por otro lado, esta decisión minimiza el peso de los datos más altos, que son los que estarían relacionados con la proliferación vascular y el alto grado tumoral. Hemos observado que la DT de VS, FS y Ktrans permitían separar estadísticamente los grados tumorales. De hecho, la desviación de FS proporciona los mayores índices de sensibilidad y especificidad para separar entre los tumores de alto y bajo grado, comparando incluso con los valores medios de VS, FS y Ktrans . El otro descriptor estadístico que hemos usado, la curtosis, no permitió clasificar los grados tumorales en la región tumoral para ninguno de los parámetros de perfusión. Otros trabajos también han abordado la heterogeneidad de los parámetros de perfusión monocompartimental con el objetivo de establecer el grado de los astrocitomas. Por ejemplo, Law et al. usaron el análisis de los histogramas de los mapas de VSC en los gliomas para determinar su eficacia en la gradación17 . Al igual que en nuestro trabajo, la DT tuvo una correlación con el grado de los tumores, pero no la curtosis. Aunque en ambos trabajos se ha explorado la utilidad de la DT y la curtosis de los histogramas de los parámetros de perfusión para la gradación, hay diferencias metodológicas que incluyen el modelo de perfusión usado, la definición de las ROI y el área o volumen desde donde se han extraído los datos. Lupo et al. estudiaron la heterogeneidad de los parámetros de perfusión en diferentes regiones, pero solo en los gliomas de alto grado (III y IV), utilizando el pico máximo del histograma y el porcentaje de recuperación con el modelo monocompartimental15 . En su trabajo, la distribución espacial de la microvascularización tumoral medida mediante la perfusión con RM mostró una considerable heterogeneidad dentro de las regiones y para cada uno de los 2 grados tumorales. Tanto en estos artículos, como en los resultados de nuestro trabajo, se constata que la medida de la heterogeneidad de los valores de perfusión de los astrocitomas refleja su polimorfismo histológico, lo que contribuye a obtener su gradación prequirúrgica y abre la posibilidad de que se pueda usar en el seguimiento de los pacientes para valorar las modificaciones que se produzcan en la heterogeneidad tras los tratamientos antiangiogénicos. En el estudio del 10% de valores máximos se obtienen diferencias significativas en los mismos parámetros que en el estudio del histograma total. Los resultados en cuanto a significación no varían sustancialmente, aunque el ve pasaba a presentar diferencias significativas. Estos resultados están en consonancia con otros trabajos, en los que se observaba, en el modelo farmacocinético de primer paso, un incremento de ve significativo correlacionado con Ktrans a medida que éste aumentaba22 . Esta característica puede explicar que ve presenta significación estadística cuando el análisis se focaliza en las regiones con mayor valor de VS y Ktrans . A.J. Revert Ventura et al Habitualmente, el análisis de la permeabilidad de los vasos tumorales representada por Ktrans se realiza utilizando la técnica dinámica con contraste potenciada en T1 (DCE-T1), considerada como la técnica de referencia. No obstante, en varios trabajos se ha descrito la utilización de la secuencia dinámica potenciada en T2*23---25 . Nuestra secuencia permite ajustar los cálculos farmacocinéticos usualmente empleados con potenciaciones T1 dada su calidad de resolución temporal (2,4 s), muestreo total (90 s) y estandarización de la relación intensidad de señalconcentración. Cabe señalar, no obstante, que con un tiempo de adquisición corto, de menos de 2 min, es posible que no se cuantifiquen correctamente las fases más lentas de la extravasación y el lavado. Son varias las limitaciones de nuestro trabajo. El número de casos incluidos en el estudio es relativamente pequeño, aunque es similar al de otros trabajos focalizados en la gradación de los astrocitomas. El grupo más representado en nuestra serie es el de grado IV (64%) y, por el contrario, está escasamente representado el grado II (16%). No obstante, pensamos que la distribución de los grados permite analizar las diferencias con confianza. Otra limitación es la que se desprende del método utilizado para la gradación de los tumores, como es el diagnóstico anatomopatológico. Se sabe que los astrocitomas pueden tener grados diferentes en regiones distintas del tumor, por lo que la muestra utilizada para el diagnóstico anatomopatológico puede no ser representativa de la totalidad. En nuestra serie, el diagnóstico se obtuvo mediante biopsia en el 41% de los casos. Este patrón de referencia pudo haber introducido un sesgo en los resultados por un muestreo parcial de la tumoración frente al análisis por imagen in vivo de la perfusión del volumen tumoral total. Sin embargo, es muy probable que este sesgo no afecte de forma significativa a los resultados en toda la muestra de este trabajo. De otra parte, los mapas paramétricos de perfusión obtenidos sobre los volúmenes completos permitirían focalizar la biopsia en aquellas regiones con mayor probabilidad de presentar alto grado. Otro matiz a considerar es la elección de la función de entrada. Hay trabajos que usan como función de entrada vascular una función fija estándar o incluso la de una vena10,26 . Hemos empleado como función individualizada la arteria cerebral media, ya que es un vaso que se identifica en todos los estudios. Cabe mencionar que en los pacientes con tumores localizados en los lóbulos occipitales dependientes de la circulación posterior, puede haber introducido un sesgo. Por último, los datos se han obtenido basándonos en nuestra definición de región tumoral y peritumoral, las cuales pueden solaparse en la realidad y sesgar los resultados. De hecho, la definición de área peritumoral está sujeta a controversia y varía de un estudio a otro. Independientemente de cómo se definan las áreas, los verdaderos límites de los tumores de alto grado no quedan confinados en las regiones de realce de contraste intravenoso27 , ni dentro de las áreas de alteración de señal3 , sino que se extienden a regiones aparentemente sanas en la imagen. En conclusión, los parámetros cuantitativos obtenidos utilizando el volumen de datos en la región tumoral con el modelo monocompartimental, el VS y el FS, y el obtenido en el modelo farmacocinético, Ktrans , son útiles para clasificar en grados a los astrocitomas. En cambio, los resultados Documento descargado de http://www.elsevier.es el 18/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato. La heterogeneidad del flujo sanguíneo en astrocitomas en la región peritumoral no lo son, aunque muestran una tendencia a estar elevados, reflejando la alteración provocada por la infiltración neoplásica. La heterogeneidad, representada por la desviación típica, también permite su clasificación, siendo además la DT del FS el parámetro que con mayor sensibilidad y especificidad separa entre bajo y alto grado tumoral. El análisis discriminante multiparamétrico mejoró la capacidad de clasificación de los tumores, aunque no de una forma significativa. La información que aportan los estudios de perfusión con RM para la gradación de los astrocitomas es útil, pero tiene un valor limitado. Sin embargo, probablemente representan otros aspectos de la fisiología de los tumores que sean válidos para predecir el pronóstico y la agresividad y sirvan para monitorizar la respuesta de estos tumores a los tratamientos. Responsabilidades éticas Protección de personas y animales. Los autores declaran que los procedimientos seguidos se conformaron a las normas éticas del comité de experimentación humana responsable y de acuerdo con la Asociación Médica Mundial y la Declaración de Helsinki. Confidencialidad de los datos. Los autores declaran que en este artículo no aparecen datos de pacientes. Derecho a la privacidad y consentimiento informado. Los autores han obtenido el consentimiento informado de los pacientes y/o sujetos referidos en el artículo. Este documento obra en poder del autor de correspondencia. Autorías 1. Responsable de la integridad del estudio: AJRV, RSR, LMB, YPC, JJF y CGM. 2. Concepción del estudio: AJRV. 3. Diseño del estudio: AJRV, RSR y LMB. 4. Obtención de los datos: AJRV, YPC, JJF y CGM. 5. Análisis e interpretación de los datos: AJRV, RSR y LMB. 6. Tratamiento estadístico: RSR y LMB. 7. Búsqueda bibliográfica: AJRV. 8. Redacción del trabajo: AJRV, RSR y LMB. 9. Revisión crítica: AJRV, RSR, LMB, YPC, JJF y CGM. 10. Aprobación de la versión final: AJRV y RSR. Conflicto de intereses 337 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses. Bibliografía 1. Brat DJ, Parisi JE, Kleinschmidt-DeMasters BK, Yachnis AT, Montine TJ, Boyer PJ, et al. Surgical neuropathology update. A review of changes introduced by the WHO classification of tumours of the central nervous system. 4th edition. Arch Pathol Lab Med. 2007;132:993---7. 2. Chiang IC, Kuo YT, Lu CY, Yeung KW, Lin WC, Sheu FO, et al. Distinction between high-grade gliomas and solitary metastases using peritumoral 3-T magnetic resonance spectroscopy, diffusion, and perfusion imagings. Neuroradiology. 2004;46:619---27. 3. 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