膠質瘤為何難治，其中一個治理難點就是膠質瘤的復發問題。這不僅是膠質瘤患者害怕的，也是困擾醫生的主要難題。無論是擴大手術切除範圍，還是術後輔助放療和化療，其主要目的就是為了減少腫瘤細胞的殘留，以延長腫瘤復發的時間。在以前治療過的神經膠質腫瘤的部位重新生長的腫塊提出了適應證和治療選擇的問題。重要的考慮事項包括:
1. 腫塊是原發腫瘤的復發嗎?
2. 為什麼腫瘤會重新生長?
3.這種再生會對病人的神經功能和生存造成什麼威脅?
4. 哪些額外的治療是合適的?
復發的確診
當臨床上或放射學上懷疑膠質瘤復發生長時，應仔細檢查全套影像學研究，以發現影像學信號的任何變化並記錄病變的大小。應複查原始病理標本。
鑑別診斷
先前治療過的腫瘤部位的擴大病變可能代表未完全根除的初始腫瘤的重新生長，而不是新的病理實體的發展。例外情況很少發生，但需要考慮以下列表中的例外情況：
•在已根除腫瘤的部位可能出現明顯的新腫瘤。如果該區域的細胞具有共同的腫瘤發生的遺傳傾向，則更可能發生這種情況；例如，結節性硬化症患者可能發生多發性膠質瘤。
•具有相關組織學的腫瘤可能取代原腫瘤；例如，星形細胞成分可能取代少突膠質細胞成分，成為混合性膠質瘤的主要亞型，或者膠質肉瘤可能起源於先前治療的膠質母細胞瘤。
•初始治療可能誘發不同類型的繼發性腫瘤；例如，低級別膠質瘤放射野中的膠質母細胞瘤。
•非腫瘤性病變可能模擬腫瘤生長；例如，原腫瘤治療引起的腫瘤切除部位的膿腫或肉芽腫，或局部高劑量照射後的放射壞死。
在處理預後和選擇治療之前，必須排除這些替代診斷。神經診斷成像通常允許準確的診斷預測。一般來說，復發性腫瘤的影像學特徵與原發病灶相似。復發的惡性膠質瘤在增強的T1加權磁共振成像（MRI）上可能有中心低信號、邊緣強化和低信號環繞。然而，在某些情況下，可能需要注意細微的差異：更球形、界限更清晰的形狀可能提示膿腫而不是復發性惡性膠質瘤；周圍水腫的瀰漫性、不規則邊緣模式可能提示放射性壞死而不是復發性腫瘤。
兩種情況，惡性進展和輻射效應，往往造成特別的診斷困難。在每一種情況下，單獨使用當前的成像方式往往無法區分其他診斷。因此，活檢組織學評估和確認可能是必要的。
膠質瘤術後復發影像
惡性進展
第一種情況是低級別腫瘤再次生長。當低級別膠質瘤在治療後重新生長時，大約有一半是非再生的，但是另外50%已經發展成更惡性的形式。分子分析揭示了這種進展的遺傳關聯。在影像學研究中，擴大低級別腫瘤通常與原始腫瘤相似。當發生分級進展時，新腫瘤也可能與舊腫瘤相似，尤其是原腫瘤增強後。增強能很好地預測復發的可能性；低級別強化腫瘤復發的可能性是未增強腫瘤的6-8倍。最常見的是，以前未增強的膠質瘤中新的惡性生長增強，因此很容易識別。在一項研究中，只有30%（16/42）的低級別腫瘤在開始時增強，但92%（22/24）在復發時增強。偶爾，增大的惡性病灶可能不會增強。然而，在2-脫氧葡萄糖或11-C-蛋氨酸PET研究中，它可能表現為高代謝區域，或在動態MRI掃描上增強率增加，在雙同位素、單光子發射計算機斷層掃描（SPECT）上活性增強，或在磁共振波譜（MRS）上增加膽鹼信號。每一種新方法的特異性在80%到90%之間。然而，通常，活檢或切除後的組織學分析可以證實惡性轉化。
輻射效應
造成診斷困難的第二種情況是放射後腫瘤再次增大。通常，CT和MR成像不能很好地區分復發性腫瘤和放療引起的腫大。通常只有大的、惡性程度很高的腫瘤才能在放療過程中或放療結束後3個月內迅速生長，出現明顯的腫大。當這種情況發生時，預後特別差。
輻射可通過三種方式引起腫瘤增大：通過早期反應，發生在照射期間或照射後不久，可能是水腫；通過早期延遲反應，發生在照射後數周至數月，涉及水腫和脫髓鞘；通過一種遲發性反應，這種反應發生在輻射後6到24個月，反映了輻射引起的壞死。60戈瑞劑量的區域性遠程治療是目前大多數膠質瘤的標準放射治療方法。雖然這些劑量有較低的風險誘導輻射壞死，區域性早期和早期延遲效應是比較常見的。在大多數情況下，組織腫脹代表水腫，是暫時的。早期和早期放射延遲效應引起的急性症狀通常對短期皮質類固醇治療反應迅速。水腫的低密度、T1低信號、T2高信號區域與照射區域相對應。慢性的，這些體積的腦將表現為實質性萎縮，蛛網膜下腔擴大，以及空泡性心室擴張。痴呆與冷漠、空虛、記憶喪失和精細運動控制能力下降是臨床相關因素。在沒有新的腫瘤生長的情況下，超出初始切除邊緣的CT和MRI增強很少發生；當確實發生時，它是斑片狀的，邊緣不規則，並且可以與復發腫瘤的更多局灶性表現區分開來。
相反，放射性壞死的遲發效應出現在惡性腫瘤可能復發的時候。因此更容易被誤認為是復發性腫瘤生長。放射壞死的風險隨著治療組織的體積、劑量和粒徑的增加而增加。劑量低於70gy的分次治療後的放射性壞死是罕見的，但近距離放射治療或放射外科治療後的放射性壞死更為常見，後者在短時間內將高劑量的輻射傳遞到相對較小的體積。近距離放射治療的一個常見方案是在大約1周內對0-5釐米的腫瘤進行50-60 Gy的增強（局部外照射為60 Gy）。放射外科治療相當於在不到1小時內將直徑為0到3釐米的腫瘤增強10到20戈瑞。幾乎所有病例的放射和病理學表現都很明顯，大約一半病例有症狀。
無論是高劑量分割放射治療、近距離放射治療還是放射外科治療，放射性壞死往往很難與復發性腫瘤區分開來。它形成一個環形的增強對比的腫塊，類似惡性腫瘤。它有一個CT低密度，T1低信號，T2高信號中心；一個增強環形區域；和一個低密度，T1低信號，T2高信號環繞。周圍相當於沿白質束顯著放射的水腫。這種表現與復發性腫瘤的相似性及其發生的時間過程經常需要額外的措施來區分放射性壞死和復發性腫瘤。各種功能性神經診斷成像技術試圖區分這兩種可能性。這些包括PET掃描、SPECT研究、腦血容量圖和MRS。高活性區域被認為是區分復發腫瘤和相對代謝不活躍和低血管性放射壞死的區域。雖然腫瘤與放射性壞死的鑑別特異性高達100%，但在許多情況下，這些研究都沒有定論，其診斷可以通過臨床過程或病理標本分析來揭示。
當腫塊增大，或者是腫瘤復發，或者是放射性壞死，或者兩者兼有，出現症狀時，需要皮質類固醇治療。接受近距離放射治療和放射外科治療的惡性膠質瘤患者中，有多達一半的患者會出現對皮質類固醇不敏感或需要長期使用類固醇的症狀。惡性膠質瘤近距離放療或放射外科治療後，20%至40%的病例需要手術切除增大的有症狀的腫塊。惡性膠質瘤放射治療後再手術時，無瘤壞死佔5%，單純腫瘤壞死佔29%，放射壞死與腫瘤混合壞死佔66%。在幾乎所有的病例中，所見腫瘤的生存能力都降低。
對於可疑腫瘤假性進展者，可先進行皮質類固醇激素的試驗性治療，如果有效，則腫瘤假性進展的可能性大，應該進一步觀察；對於佔位效應明顯，激素治療效果不明顯者，如果手術相對比較安全，可以考慮手術切除病灶，最後依靠組織病理來確定診斷，目前組織病理學診斷仍然是金標準。