高b值擴散加權成像在顱內腦膜瘤診斷中的價值

高b值擴散加權成像在顱內腦膜瘤診斷中的價值

禹智波，張云泉，李錦青，喬清，宋凌恒

[摘要]目的探討磁共振高b值擴散加權成像(DWI)在顱內腦膜瘤診斷中的價值。方法 回顧分析我院36例經臨床診斷或組織學證實的腦膜瘤患者(21例良性，15例惡性)的常規磁共振影像，以及在b = 1000 s/mm2和b = 2000 s/mm2的擴散加權成像獲得兩個b值的表觀擴散系數(ADC)圖。計算腫瘤實體組織、對側正常組織、瘤旁水腫的信號強度(SI)、ADC值和標準表觀擴散系數(NADC)值，對兩個b值下的DWI圖像與臨床診斷或組織學檢查結果進行比較分析。結果 b=2000 s/mm2比b=1000 s/mm2的DWI的圖像對比度更高，對病變邊界顯示更清晰、定位更準確；惡性腦膜瘤在兩個b值下的平均ADC值明顯低于良性腦膜瘤；惡性腦膜瘤兩個b值的平均NADC比值也明顯低于良性腦膜瘤(P<0.05)。結論高b值擴散加權成像能提高腦膜瘤的良惡性鑒別能力，在腦膜瘤的術前影像學評價中有重要作用，可為治療方案的選擇提供影像學依據。

[關鍵詞]擴散加權成像；表觀擴散系數；腦膜瘤；惡性；良性

腦膜瘤約占全部顱內腫瘤的14%~20%，通常以良性居多，非典型或惡性占10%[1]。典型的良性腦膜瘤常規MRI易于診斷，但常規MRI鑒別腦膜瘤的良惡性仍然十分困難[2]。常規MRI掃描常依據注射對比劑后腫瘤的強化程度進行判斷，它只能反映血腦屏障的破壞程度，不能準確地反映腦腫瘤組織的細胞密度、血管生成等生物學特征，容易造成分級失誤[3]。因此，需要有更先進的影像學方法和手段用于腦膜瘤的良惡性鑒別。研究表明，由擴散加權成像(diffusion-weighted imaging, DWI)計算表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)值，是用于腦腫瘤術前鑒別和評估的一種可靠、非侵入式的新型方法，有助于改進治療計劃[4-5]。本研究擬評估高b值(b = 2000 s/mm2)DWI方法在腦膜瘤良惡性鑒別診斷中的優勢，為臨床治療方案的選擇提供影像學依據。

1對象與方法

1.1研究對象選取本院2012年4月~2014年11月MR檢查診斷為腦膜瘤的患者36例(21例良性，15例惡性)，年齡31~83歲，平均42.7歲；女性40例，男性12例。36例均接受手術治療并進行了組織活檢，病理學結果和影像診斷相一致。

1.2常規MRI及DWI掃描方法采用Siemens 1.5T超導型磁共振裝置、頭正交線圈。先行常規MRI平掃，DWI采用單次激發自旋回波平面成像序列，參數：TR=2900 ms，TE=98 ms，視野230 mm×230 mm，矩陣128×128，層厚與層間距同常規掃描，在X、Y、Z 3個方向施加擴散梯度，取擴散敏感系數b=0 s/mm2、b=1000 s/mm2及b=2000 s/mm2。

1.3DWI資料分析計算ADC值DWI視覺判斷通常與正常腦白質相比分為高信號、等信號或低信號，將b=1000 s/mm2和b=2000 s/mm2所得的DWI輸入配套工作站生成以像素為基礎的ADC圖。參照同一層面的T2WI圖像，在不同b值的ADC圖的瘤體實質區、對側正常區以及瘤周水腫區各選取面積為20 mm2的感興趣區域，避開囊變及壞死區，連續3個層面，分別測出ADC值，取平均值。腫瘤的ADC值除以正常白質的ADC值得到標準ADC值(NADC)，NADC值<1.00表示相對擴散相對受限。

1.4統計學方法統計學分析采用SPSS22.0版統計軟件，對不同b值的瘤體實質區、瘤周水腫區及對側正常組織區的ADC值進行比較分析，采用配對資料的t檢驗，檢驗水準α=0.05。

2結果

2.1圖像視覺判讀結果常規MRI掃描T1WI、T2WI顯示不同強度信號，腫瘤實體組織通常在T2WI呈高信號(圖1a)，而在T1WI呈低信號(圖1b)。腦膜瘤DWI的信號是多變的(圖1c、d、e、f)，21例良性腦膜瘤，在b=1000 s/mm2時，12例顯示低信號、9例顯示等信號；在b=2000 s/mm2時，16例顯示低信號、5例顯示等信號。15例惡性腦膜瘤，在b=1000 s/mm2時，4例顯示低信號、2例顯示等信號、5例顯示高信號、4例顯示高信號和等信號的混雜信號；在b=2000 s/mm2時，4例顯示低信號、4例顯示等信號、7例顯示高信號。從以上結果可以發現，良性和惡性腦膜瘤的常規MR及DWI影像無明顯差別，因而不能依據常規MR及DWI影像對腦膜瘤的良惡性進行鑒別。

2.2良惡性腦膜瘤ADC值和NADC值比較兩個b值下的ADC值和NADC值及范圍如表1所示。從表1中可見：惡性腦膜瘤在兩個b值下的平均ADC值、平均NADC值均明顯低于良性腦膜瘤(P<0.05)；兩個b值下惡性腦膜瘤的ADC值和NADC值均<1；在b=1000 s/mm2時良性腦膜瘤的ADC值和NADC值均>1；在b=2000 s/mm2時只有良性腦膜瘤的NADC值>1。因此，在高b值下DWI成像，腦膜瘤的NADC值>1時為良性的可能性較大，腦膜瘤的ADC值和NADC值均<1且越接近于0，為惡性的可能性較大。

圖1　1例惡性腦膜瘤患者(女性，47歲)常規MR和DWI圖像

(a)：軸位T2WI顯示瘤體高信號和等信號混雜信號、瘤周水腫高信號；(b)：軸位T1WI顯示瘤體低信號；(c) b=1000 s/mm2的DWI顯示瘤體實質部分等信號、略低信號；(d)：b=2000 s/mm2的DWI顯示瘤體明顯擴散的低信號；(e)：ADC1圖的b=1000 s/mm2；(f)ADC2圖的b=2000 s/mm2，腫瘤實體和瘤周水腫信號更高

表1　兩個b值下平均ADC值和NADC值(×10-3mm2/s)

3 討論

3.1高b值DWI的可行性、必要性及局限性不同部位進行DWI掃描時采用的b值不同，腦組織常采用b=1000 s/mm2，但是隨著高場強MRI的普遍應用，高b值的DWI序列已逐步應用于人體檢查[6]。White等[7]認為，高b值的DWI序列對膠質瘤和轉移瘤的鑒別診斷、膠質瘤的分級均有高度的敏感性和特異性，在中樞神經系統疾病的診斷中有很大應用價值，可作為一種新的輔助檢查方法。影響DWI信號的因素主要有擴散敏感系數(b值)、T2透射效應及ADC等。b值反映擴散敏感梯度的程度，由梯度脈沖的強度和持續時間決定，它表示DWI對水分子擴散運動的敏感程度。b值越高，對水分子擴散運動越敏感，組織信號衰減越明顯。T2透射效應是指當受檢組織的T2值明顯增高時，在DWI上可殘留明顯的T2影像對比，它可能造成擴散受限的假陽性。對b值>1000 s/mm2的DWI圖像的解釋必須考慮T2透射效應，常用ADC圖和指數擴散系數圖消除T2透射效應[8]。

3.2ADC值與DWI信號的關系及腦膜瘤實質區ADC值特性分析ADC值與DWI信號的關系可用公式：ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2)來表示，其中S1、S2是不同擴散敏感系數b1、b2條件下的DWI的信號強度。ADC值增加，DWI信號降低，反之亦然[9]。DWI能夠非侵入性評估腫瘤細胞結構，因為細胞和亞細胞結構能夠阻礙水分子的流動性，因此，這些細胞密集區域表現出低ADC值。由于腫瘤組織的細胞結構增加，限制正常的水分子運動，導致ADC值比正常降低。反之，如果腫瘤組織的細胞結構減少，水分子運動增加，導致ADC值比正常增高。腦膜瘤的DWI具有多變性，本研究發現腦膜瘤ADC值增加，與組織病理學的檢查結果相一致。良性腦膜瘤富含細胞內液導致ADC值顯著增加，認為是微囊作用的結果；惡性腦膜瘤常出現與腫瘤大小不成比例的顯著瘤周水腫，認為是瘤周細胞預先增生的結果。

3.3不同b值下腦膜瘤ADC值特性分析高b值擴散成像技術對鑒別腫瘤的瘤周水腫和腫瘤周圍無強化區域有重要作用，因為常規MRI增強掃描的強化程度只能反映血腦屏障的破壞程度。另外，腫瘤局部的DWI視覺分析和定量分析，在b=2000 s/mm2時比b=1000 s/mm2時更敏感。腦膜瘤的ADC值范圍很寬，在b=1000 s/mm2時為(0.58~1.20)×10-3mm2/s，在b=2000 s/mm2時為(0.38~0.89)×10-3mm2/s，良性和惡性腦膜的平均ADC值在b=1000 s/mm2時都明顯低于b=2000 s/mm2時。產生這種現象的原因，可能是腫瘤細胞結構增加限制了水分子的自由擴散，從而導致ADC值相對減少。研究證實人腦模型描述擴散分快和慢的兩個組成部分，信號強度調節分為兩種情況：高b值時的緩慢擴散和在相對較低b值時快速擴散，腦膜瘤的ADC值和基于組織學結果的腦膜瘤分級呈負相關，隨著高b值增加,ADC值反而降低，提示腦膜瘤級別更高[10]。

高b值DWI技術對鑒別腦膜瘤的良惡性十分有用，且圖像對比度更高，對病變邊界顯示更清晰、定位更準確，也增加了腦膜瘤良惡性鑒別的靈敏度和特異性。根據本研究結果認為，在高b值下DWI成像，腦膜瘤的NADC值>1時為良性的可能性較大，腦膜瘤的ADC值和NADC值均< 1且越接近于0，為惡性的可能性較大。以此可作為鑒別腦膜瘤良惡性的判斷標準。

【參考文獻】

[1] 尹丹,鄧利猛,王小宜,等. ADC值術前評價腦膜瘤病理級別的研究[J]. 臨床放射學雜志,2006, 25:497-501.

[2] Hakyemez B, Yildirim N, Gokalp G, et al. The contribution of diffusion weighted MR imaging to distinguishing typical from atypical meningiomas[J]. Neuroradiology, 2006,48:513-520.

[3] 邱麗華,韓福剛,龔啟勇,等. 磁共振常規成像及DWI對腦膜瘤的診斷價值[J]. 放射學實踐,2012,27:474-479.

[4] Kwee TC, Galban CJ, Tsien C, et al. Intravoxel water diffusion heterogeneity imaging of human high-grade gliomas[J]. NMR Biomed,2010,2:179-187.

[5] 趙本勝,余永強,錢銀鋒,等．毛細胞型星形細胞瘤的CT、MRI表現[J].臨床放射學雜志,2007,26(6):539-542．

[6] 鄧利猛,尹丹,王小宜,等. 腦膜瘤擴散加權成像及其病理分級的初步探討[J].中國臨床醫學影像雜志,2008,19:502-504.

[7] White JB, Piepgras DG, Scheithauer BW, et al. Rate of spon-taneoushemorrhage in histologically proven cases of pilocytic as trocytoma[J]. J Neurosurgery, 2008,108(2):223-226.

[8] 李培嶺,翟昭華,曾南林.高b值擴散加權成像在膠質瘤中的研究進展[J]. 國際醫學放射學雜志,2012,35:422-425.

[9] 韓博,張軍,馬鳴岳,等. 3.0T MRI高b值DWI在顱內DWI高信號病變的應用[J].實用放射學雜志,2014,30:1080-1082.

[10]Kawahara Y, Nakada M, Hayashi Y, et al. Prediction of high-grade meningioma by preoperative MRI assessment[J]. J Neurooncol, 2012,108:147-152.

Value of high b-value diffusion weighted imaging in diagnosis of intracranial meningiomas

Yu Zhibo, Zhang Yunquan, Li Jinqing, Qiao Qing, Song LinghengDepartment of Medical Imaging, Hospital 324 of PLA, Chongqing, 400020, China

[Abstract]ObjectiveTo explore the value of high B-value diffusion weighted imaging (DWI) in diagnosis of intracranial meningiomas. Methods A retrospective analysis was made on the conventional magnetic resonance imaging of 36 patients with meningiomas clinically diagnosed or histologically confirmed in our hospital (benignn= 21 and malignantn= 15) and the apparent diffusion coefficient (ADC) imaging of two b values obtained from diffusion weighted imaging at b = 1,000 s/mm2and b = 2,000 s/mm2. The tumor tissue, normal contralateral tissue, peritumoral edema signal intensity (SI), ADC values and normal apparent diffusion coefficient (NADC) values were calculated and the DWI of two b values and the clinical diagnosis or histological examination results were compared and analyzed. ResultsThe contrast of DWI from b = 2,000 s/mm2was higher than that from b =1,000 s/mm2and the lesion boundary can be showed more clearly and the positioning was more accurately; the average ADC values of malignant meningioma obtained from the two b values were significantly lower than those of benign meningioma and the average NADC ratios of malignant meningioma from the two b values were also significantly lower than those of benign meningiomas (P<0.05). Conclusion The high b-value DWI can improve the ability to discriminate benign and malignant meningiomas; it plays an important role in preoperative imaging evaluation and can provide imaging basis for the selection of treatment method for meningioma.

[Key words]diffusion weighted imaging; apparent diffusion coefficient; meningioma; malignant; benign

(收稿日期:2015-01-28)

文章編號1004-0188(2015)04-0352-04

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2015.04.002

中圖分類號R 739.41

文獻標識碼A

通訊作者:張云泉，電話：13883392001；E-mail：13883392001@163.com

基金項目:重慶市自然科學基金(cstc2014jcyjA10011)
作者單位:400020 重慶，解放軍324醫院醫學影像科