增強MRI直方圖鑒別兒童后顱窩髓母細胞瘤和室管膜瘤的價值

汪衛建，程敬亮，張 勇，郭亞飛

（鄭州大學第一附屬醫院磁共振科，河南 鄭州 450052）

髓母細胞瘤和室管膜瘤是兒童后顱窩最常見的腫瘤，磁共振可鑒別成人不同類型腦腫瘤[1]。在兒童腫瘤中，認為彌散加權成像也可區分原始神經外胚層腫瘤/髓母細胞瘤（MB）和其他幕上、幕下腫瘤[2]。一些研究表明[3-6]，毛細胞型星形細胞瘤較室管膜瘤、髓母細胞瘤有顯著較高的平均ADC值，但是室管膜瘤和髓母細胞瘤之間沒有明顯的區別。此兩種腫瘤的惡性程度不同，治療方法及預后也不同[7]。腫瘤類型的正確的診斷對制定治療方案具有重要的價值，目前國外文獻報道利用直方圖可鑒別小兒腦腫瘤[8]，本文通過回顧性分析經手術病理證實的36例兒童后顱窩髓母細胞瘤和室管膜瘤，以磁共振增強圖像數據為基礎，研究此兩種腫瘤的直方圖特征，通過提取許多肉眼無法看到的圖像信息，來分析其對兩種腫瘤的鑒別價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析我院2012年8月—2016年8月經手術病理證實的36例兒童后顱窩腫瘤患者，其中髓母細胞瘤20例，室管膜瘤16例，男23例，女13例，年齡1～14歲，平均9.5歲。臨床表現主要為頭痛、頭暈、嘔吐、站立不穩等。納入標準如下：①通過手術病理證實為髓母細胞瘤和室管膜瘤；②術前在我院行常規 MRI檢查， 包括軸面 T1WI、T2WI、FLAIR、DWI和增強T1WI；③MRI圖像無影響進一步圖像分析的明顯偽影。

1.2 磁共振成像方法

采用德國Siemens TrioTim 3.0T磁共振成像系統，標準頭顱線圈。受檢者仰臥位，自然放松，額面部水平位，鼻根部位于線圈中線。平掃行矢狀位及軸位T1WI、軸位 T2WI、液體衰減反轉恢復（FLAIR）序列及軸位DWI；增強掃描行矢狀位、軸位及冠狀位T1WI，造影劑采用 Gd-DTPA，劑量0.1 mmol/kg。掃描參數：T1WI：TR 265.0 ms，TE 2.56 ms；T2WI：TR 3700ms，TE 94.0ms；FLAIR：TR 4400ms，TE 96.0ms。DWI掃描采用SE-EPI序列，取b值為0及1000s/mm2，TR 3600ms，TE 120ms；視野 24cm×24cm，層厚 5mm，層間距0.3 mm，層數20。增強掃描對比劑為Gd-DTPA，劑量0.1 mmol/kg，行 T1WI橫軸面、矢狀面及冠狀面掃描，掃描參數同平掃T1WI。

1.3 感興趣區（ROI）的選取

1.3.1 圖像選擇

將所有患者的MRI圖像從PACS工作站以.BMP格式導出，導出時調整窗寬、窗位，使所有圖像窗寬、窗位均保持一致，存于硬盤中，由于增強T1WI顯示病變范圍較清晰，因此，首先選擇矢狀位增強T1WI圖像，用于進一步分析。

1.3.2 直方圖分析

采用MaZda軟件分析所選擇的病變最大層面的圖像，通過手動勾畫ROI計算直方圖參數，包括平均值、方差、偏度、峰度、百分位數值。實驗者較容易學習該軟件的使用方法，軟件包在Windows 7運行穩定。紋理特征計算及評估過程如下：由1名醫師沿病變邊緣手動勾畫ROI。選取其中一個樣本圈出腫瘤區域，并用紅色填充腫瘤區域，將與其對應的標記前后的圖像顯示如下圖所示（圖1，2）。

1.4 統計學分析

圖1 室管膜瘤感興趣區選擇及直方圖。圖2 髓母細胞瘤感興趣區選擇及直方圖。Figure 1.ROI and histograms of ependymoma.Figure 2.ROI and histograms of medulloblastomas.

統計分析采用SPSS 21.0統計軟件進行分析。符合正態分布采用兩獨立樣本t檢驗比較兩種直方圖各參數的差異，不符合正態分布，采用非參數檢驗，P＜0.05具有統計學意義。繪制ROC曲線，計算曲線下面積，預測小腦中線髓母細胞瘤與室管膜瘤的最佳閾值（表1）。

2 結果

兩種腫瘤共36例，髓母細胞瘤組20例;室管膜瘤組16例，直方圖各參數值見表1。由表中數據可知，室管膜瘤和髓母細胞瘤1%值分別為32.16±21.3和 56.6±16.5，1 百分數具有統計意義 （P=0.000），其余參數均無明顯差異 （P＞0.05）。根據直方圖1%數值，兩組數據呈正態分布，并繪制ROC曲線（圖3）。小腦髓母細胞瘤鑒別室管膜瘤時，ROC曲線下的最大面積為0.82，最佳閾值取46.5時特異性和敏感性分別為82%、75%。

表1 室管膜瘤和髓母細胞瘤增強磁共振圖像直方圖數據

圖3 a室管膜瘤散點圖。Figure 3a.Ependymoma scatter plot.

圖3 c室管膜瘤和髓母細胞瘤箱式圖。Figure 3c.Ependymoma and Medulloblastomas box plot.

圖3 b髓母細胞瘤散點圖。Figure 3b.Medulloblastomas scatter plot.

圖3 d室管膜瘤和髓母細胞瘤ROC曲線。Figure 3d.Ependymoma and Medulloblastomas ROC.

3 討論

3.1 直方圖分析簡介

直方圖分析是一種用于量化腫瘤內部異質性的新方法，它利用獲得的影像數據，用數學的方法評價感興趣區域的灰階強度分布。直方圖組成參數的具體數值，包括平均值、方差、偏斜度、峰度、第1、10、50、90、99百分位數；直方圖的偏斜度是描述變量取值分布對稱性的統計量，表明分布相對于平均值的不對稱程度。正偏度表明分布的不對稱尾部趨向于更多較大值，分布的主體集中在右側，即絕大多數的值（包括中位數在內）位于平均值的左側。負偏度則相反，表明分布的不對稱尾部趨向于更多較小值。偏度的絕對值越大，分布形態偏移程度越大。直方圖的峰度是描述總體中所有取值分布形態陡緩程度的統計量，反映與正態分布相比某一分布的相對尖銳度或平坦度。正峰值表示比正態分布尖銳的分布。負峰值表示比正態分布平坦的分布。直方圖分析不僅用于腦腫瘤的鑒別[9]，也可以在乳腺癌療效的評估[10]、宮頸癌的診斷[11]起到一定的價值。

3.2 室管膜瘤和髓母細胞瘤的常規鑒別診斷

后顱窩室管膜瘤主要發生在兒童期，多由第四腦室底部向腦室內呈外生性生長，常填滿整個四腦室，也可沿正中孔或兩側外側孔塑形長出，達頸髓上部。室管膜瘤病程長，發展慢，病變多有囊變、出血、壞死、鈣化，很少浸潤鄰近腦實質。室管膜瘤在T1WI呈混雜低信號，T2WI呈混雜高信號，信號不均勻，腫瘤邊緣可見輕度到中度水腫，增強掃描時實性部分明顯強化。髓母細胞瘤惡性度高，病程短，發展快，多起源于第四腦室頂部，橫切位圖像上腫瘤前方可見腦脊液環繞，在磁共振T1WI呈低信號，T2WI呈等高信號，信號較均勻，腫瘤邊緣可見多個小囊變區，增強掃描不均勻強化，Rumboldt等[5]證實室管膜瘤的ADC值比髓母細胞瘤的高，可以利用ADC差異和DWI對兩種腫瘤進行鑒別診斷。磁共振波譜（MRS）顯示髓母細胞瘤NAA和Cr波比室管膜瘤降低明顯，并且聯合DWI、MRS同樣也可以鑒別腫瘤。然而，并不是所有的醫院都具備開展這些序列的條件，而且費用較高。為了提高鑒別診斷的準確性，本研究引進了直方圖分析的方法。

3.3 直方圖分析鑒別兩種腫瘤的價值

陳鑫等[9]利用直方圖分析的方法鑒別腦膠質母細胞瘤和單發轉移瘤，王君鑫等[12]利用動態增強磁共振直方圖參數來診斷前列腺癌，直方圖用于磁共振圖像中的不同病變診斷及鑒別已經得到了認可，并且該方法還可以提供量化的、可重復性的結果。直方圖分析的客觀性在于它假定磁共振圖像的采集、處理和分析都是在相同的條件下進行的。本研究利用MaZda對提取的兩種腫瘤區域的特征進行分析評價，是綜合整個腫瘤體積的所有體素計算得出直方圖數據，結果更客觀，誤差更小。直方圖技術是通過測量腫瘤所有體素來反映瘤體內部不同的組織構成[13]，Rodriguez Gutierrez等[13]用 ADC 直方圖鑒別后顱窩腫瘤，得出25百分數具有明顯統計意義，本研究中1百分數具有統計學意義，這種差異可能是由于不同序列引起。1百分數表示有1%的數據項小于或等于這個值，表示髓母細胞瘤和室管膜瘤之間的整個腫瘤所有體素有一定差異性，反映了兩種腫瘤間的組織成分不同。髓母細胞瘤鑒別室管膜瘤的最佳C1值是取46.5時，特異性和敏感性分別為82%、75%。在不增加病人負擔和檢查時間的情況下，直方圖可用于此兩種腫瘤的鑒別診斷，為臨床診斷提供了一種新的方法。

綜上所述，本研究顯示常規MR圖像直方圖分析C1可為鑒別室管膜瘤和髓母細胞瘤提供可靠的信息，確保診斷的準確性，對兩者鑒別提供可靠的客觀依據。