磁共振DTI與DTT在星形細胞瘤分級診斷中的應用價值

魏 璇，金國宏，哈若水

(1寧夏人民醫院，銀川750002;2寧夏醫科大學總醫院)

星形細胞瘤是顱內最常見的腫瘤之一，約占膠質瘤的75%以上［1］。擴散張量成像(DTI)和腦白質纖維束成像(DTT)是一種新興磁共振成像技術，可以用來檢測腦實質內水彌散的各向異性及彌散程度，較常規MRI可以更清晰地顯示腦白質纖維的走行，并能通過對相關值的分析了解腫瘤特性［2，3］。通過對星形細胞瘤表觀擴散系數(ADC)及各向異性分數(FA)的測量分析，觀察腫瘤對白質纖維束形態結構的影響，探討DTI及DTT在星形細胞瘤分級診斷中的應用價值，對外科術前擬定手術方案、判斷術中腫瘤的可切除程度及制定術后治療方案有一定的幫助和指導意義。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2010年10月～2011年8月在寧夏醫科大學總醫院經治的30例星形細胞瘤的臨床資料，均經手術病理證實。30例患者中，男17例、女 13例，年齡 26～79(49.2±12.9)歲。根據WHO 2007年腦腫瘤的分類分級標準［4］，Ⅰ～Ⅱ級(低級別)星形細胞瘤14例，Ⅲ～Ⅳ級(高級別)星形細胞瘤16例;其中毛細胞型星形細胞瘤8例，彌漫型星形細胞瘤6例，間變型星形細胞瘤9例，膠質母細胞瘤7例。腫瘤位于幕上22例，小腦5例，腦干3例。累及額葉13例、顳葉或額顳葉5例、頂枕葉6例、基底節區1例。

1.2 DTI、DTT檢查及圖像處理 采用GE公司(美國)生產的Signa Excite 3.0T超導型磁共振掃描儀，30例均行 MRI平掃、增強及 DTI檢查［5］。采用ADW 4.3工作站Functool 2.0軟件對DTI原始圖像進行分析處理，構建平均ADC圖、部分FA圖。根據傳統T1WI、T2WI及T1WI增強圖像的信號特點確定出腫瘤實質區(增強后最明顯的部分;無增強的低級別星形細胞瘤，T2WI信號最高處)、瘤周區(腫瘤實質區外1.5 cm的范圍)。分別于腫瘤實質區、瘤周區、對應側正常腦白質區各選擇感興趣區(ROI)，選取面積不小于約50 mm2的ROI，用校正功能對圖像進行修剪，去除回波平面成像(EPI)圖像偽影及失真，行降噪處理，最后計算得到腫瘤實質區、瘤周區及相對應健側區的ADC值及FA值，每個區域選取相同面積的ROI測量3次，取均值。FA值和ADC值的測量均在軸位DTI圖像上進行，要求盡可能包括病灶、病灶周圍水腫帶及對側相應正常腦白質區，避開出血、囊變、壞死及周圍腦脊液等，免除部分容積效應、磁化率、運動偽影等。

1.3 統計學方法 采用SPSS11.0統計軟件。所有計量資料數據ˉx±s表示，比較采用獨立樣本的t檢驗和兩樣本配對t檢驗。P≤0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 DTI及 DTT

2.1.1 DTI 星形細胞瘤 DTI表現見圖1。FA圖上均能清晰顯示健側大腦半球白質纖維束及患側斷裂或缺失不全的白質纖維束。與健側正常腦組織比較，腫瘤實質區腫瘤區呈藍綠色，FA值下降，呈等或低信號;瘤周水腫區表現為等或稍低信號。ADC圖呈黃綠色，ADC值下降，呈等或混雜信號。低級別星形細胞瘤FA、ADC信號特點:FA圖上腫瘤信號略減低，瘤周區多呈等或稍低信號;在ADC圖上腫瘤實質區多呈等信號。高級別星形細胞瘤FA、ADC圖信號特點:FA圖上腫瘤實質區均呈等、低信號，囊變壞死區呈低信號;ADC圖呈黃綠色，ADC值下降，通常呈等或混雜信號，囊變壞死區呈高信號。

圖1 Ⅱ、Ⅲ級星形細胞瘤DTI表現

2.1.2 DTT 星形細胞瘤DTT表現見圖2。14例低級別星形細胞瘤中，纖維束整體形態大多完整，代表纖維束密度的顏色略變淺，對周圍腦白質纖維束主要產生壓迫作用，白質纖維束可見變形、移位，粗細變化不明顯，2例可見稀疏;16例高級別星形細胞瘤中，6例周圍白質纖維束變細，受推擠移位，10例周圍白質纖維束雜亂無序，有推移浸潤、斷裂稀疏和缺失，色彩較健側明顯變淺，腫瘤實質區腦白質纖維束呈稀疏、中斷、缺如的表現。

圖2 Ⅱ、Ⅲ級星形細胞瘤DTT表現

2.2 低、高級別星形細胞瘤FA值、ADC值 低、高級別星形細胞瘤實質區、瘤周區及正常腦組織FA、ADC值比較見表1。由表1得知，星形細胞瘤實質區FA值低于瘤周區(P＜0.05)，腫瘤實質區及瘤周區的FA值、ADC值均低于正常腦組織(P均 ＜0.05)，高級別星形細胞瘤腫瘤實質區及瘤周區的FA值低于低級別者(P均＜0.05)，高級別腫瘤實質區ADC值低于低級別者(P＜0.05)，低、高級別星形細胞瘤瘤周區ADC值相近(P＞0.05)。

表1 低、高級別組星形細胞瘤實質區、瘤周區及正常腦組織FA、ADC值比較(ˉx±s)

3 討論

3.1 擴散張量纖維束成像在星形細胞瘤分級中的應用 本研究中30例星形細胞瘤患者累及多條白質纖維束，白質纖維束隨病灶累及的位置而改變，額、頂葉的星形細胞瘤多累及上縱束和放射冠，當病灶位置較深時，則可累及內、外囊及胼胝體等纖維束;當腫瘤在顳葉深部時，往往累及下縱束。依據腫瘤大小不同，大的腫瘤往往可累及多條纖維束。

DTT技術可以很好地顯示腫瘤與瘤周白質纖維束的關系。本研究中通過重組的纖維束可發現，低級別的星形細胞瘤主要呈膨脹性生長，邊緣的白質纖維束在形態上相對完好，對鄰近的白質纖維束主要表現為部分浸潤和推移作用，可有輕度的擠壓和破壞;而高級別的星形細胞瘤主要呈浸潤性生長，對毗鄰的纖維束主要表現為完全浸潤或者完全破壞。其原因可能與腫瘤的惡性程度有關，高級別星形細胞瘤較低級別星形細胞瘤具有更強的侵襲性，其生長速度相對較快，浸潤程度較深，對瘤周白質纖維束造成的推擠作用較大，腫瘤細胞對瘤周纖維束的浸潤較多，所以纖維束破壞較為嚴重。綜上所述，DTT可以判定不同級別星形細胞瘤的浸潤范圍。

3.2 FA值、ADC值在星形細胞瘤分級中的應用

3.2.1 FA值在高、低級別星形細胞瘤實質區及瘤周區的應用 FA值反映擴散的方向，是擴散各向異性成分占整個擴散張量總值的比例，受多種因素的影響，如腫瘤細胞密度、神經細胞膜成分及結構、細胞外間隙、神經細胞軸突直徑、白質纖維髓鞘完整性等。

本研究結果表明高、低級別腫瘤實質區及瘤周區FA值明顯降低，且前者FA值后者更低，在FA圖上，腫瘤實質區呈低信號，原因可能為:①與腫瘤細胞密度及浸潤程度有關。由于高級別星形細胞瘤腫瘤區發生囊變壞死的幾率較大，因此正常神經元的細胞結構和神經纖維軸突受到破壞，致使水分子擴散的各向異性程度降低;②高級別星形細胞瘤中心壞死區白質髓鞘丟失，有髓纖維束微觀結構的完整性遭到破壞，致FA值降低。Kinoshita等［6］對15例Ⅱ～Ⅳ級星形細胞瘤和5例惡性淋巴瘤腫瘤中心進行穿刺活檢，結果表明FA值與腫瘤細胞密度呈正相關。這與本研究結論相符。

腫瘤瘤周區域的構成在組織學上大多以水腫為主，是顱內腫瘤對周圍組織繼發的一種病理生理學改變。本研究結果顯示，在高、低級別星形細胞瘤中，瘤周區FA值較健側明顯降低，FA圖上瘤周區呈等或稍低信號，表明腫瘤細胞的浸潤越明顯，白質破壞及髓鞘脫失越嚴重，FA值越降低。因此我們可以認為，FA值在星形細胞瘤分級中有一定的鑒別價值，高級別星形細胞瘤腫瘤區及瘤周水腫區表現出較低級別星形細胞瘤更低的數值，因此可以在術前預測星形細胞瘤的分級，了解腫瘤周圍浸潤的情況。這與國外的研究結果［7］相一致。

3.2.2 ADC值在高、低級別星形細胞瘤實質區及瘤周區的應用 ADC值即平均擴散值是細胞內外間隙水分子向各個方向擴散的平均值，反映擴散的幅度，受細胞內外間隙水分子含量、腫瘤細胞密度、膠質成分的影響，其中腫瘤細胞密度是最主要的影響因素。既往研究表明［8］，隨著星形細胞瘤惡性程度的增加，ADC值有下降趨勢。原因是腫瘤惡性程度越高，細胞數目越多，細胞增殖比例加大，細胞外間隙則變小，再加之細胞異型性隨惡性度增高，核漿比例加大，導致水分子彌散運動受限，ADC值降低。本研究結果顯示，高、低級別星形細胞瘤腫瘤區ADC值均降低，且高級別者ADC值較低級別者低，表明腫瘤級別越高，水分子彌散受限越明顯，這與文獻［9］報道的結果相符。本研究結果同樣表明，高、低級別星形細胞瘤實質區ADC值均較健側腦白質ADC值明顯減低，其原因為腫瘤組織血供較正常組織豐富，側枝循環及微循環豐富，循環血量增加，致細胞外間隙縮小，使水分子彌散速度受限，ADC值減低。有學者［10］認為，隨著腫瘤級別的增高，ADC值逐漸降低。因此，對腫瘤實質區ADC值的測量可用于術前預測高級別與低級別的星形細胞瘤。膠質細胞瘤的平均擴散系數值還同細胞外間隙有關［11］。低級別星形細胞瘤細胞增殖及有絲分裂不明顯，因此水分子易于沿著寬大的細胞外間隙擴散，使其ADC值高于高級別星形細胞。

本研究還發現，低、高級別星形細胞瘤瘤周區的ADC值相近，說明低、高級別星形細胞瘤瘤周區分子擴散能力近似，因此我們認為ADC值在一定程度上可以用來區分腫瘤實質區與瘤周區的組織結構。但有待于大樣本的影像資料及病理結果來進一步證實。

3.3 DTI、DTT技術對星形細胞瘤分級診斷的意義

DTI和DTT技術對高、低級別星形細胞瘤的鑒別有一定的指導意義。結合FA值與ADC值［12］，對于明確星形細胞瘤的分級具有十分顯著的作用，同時對臨床術前界定腫瘤的范圍及術中評價和術后隨訪具有指導作用［13］，可設計出使患者最耐受、侵襲性最小的手術路徑，降低術后致殘率;同時可以進行術中導航，做到精確切除腫瘤殘留組織;在術后隨訪中，可以通過3D DTI即DTT圖來進一步判斷星形細胞瘤切除術后腦組織的逐步恢復情況，以此來評價星形細胞瘤患者術后的生活質量。

本研究尚存在不足之處。首先，受課題時間的限制，病例數較少，對兩個參數的測量在一定程度上存在誤差，故未對星形細胞瘤做較為詳細的分級，因此需要擴大樣本量和樣本收集范圍做進一步研究;其次，DTI采集所用的EPI序列對磁場不均勻性和頭部運動敏感，易導致圖像變形和偽影的發生，有時會導致測量參數的不穩定。

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