磁共振擴散加權成像和灌注加權成像在非典型腦炎與低級別膠質瘤鑒別診斷中的價值

黃欣瑤，楊謝峰，蘇妍，邢振

腦炎是中樞神經系統常見的感染性疾病，伴有神經功能障礙；低級別膠質瘤是常見的原發性顱內腫瘤，兩者的治療策略不同且預后差異較大［1，2］。通常大多數腦炎及低級別膠質瘤，結合臨床癥狀及影像檢查，可進行鑒別診斷。然而，某些腦炎（本文稱之為“非典型腦炎”，主要是病毒性腦炎）由于病變范圍大，出現了與膠質瘤相似的占位效應，呈非典型影像表現，且病灶的病理變化與低級別膠質瘤鑒別等方面仍有不足之處，常導致臨床誤診，而采用手術治療，對患者造成傷害［3］。近年來隨著醫學影像技術的發展，不少文獻通過磁共振擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）和磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）對二者進行鑒別診斷，具有一定的臨床意義［4］，然而MRS對操作者的技術要求高，檢查時間長，而且譜線結果常不穩定。磁共振灌注加權成像（perfusion weighted imaging，PWI）穩定性好，結果可靠，檢查時間短，患者易于接受，已廣泛運用于中樞神經系統疾病診斷［5］。因此本研究利用PWI和DWI對非典型腦炎與低級別膠質瘤進行鑒別診斷，以期提高其診斷準確性。

1 材料和方法

1.1 研究對象

納入標準：①具有完整的常規MRI、DWI和PWI檢查；②經手術病理活檢證實；③MRI檢查前未進行治療。排除標準：①臨床病理結果不明；②圖像偽影大，無法進行分析者。本研究經醫學倫理委員會批準。

依照上述標準收集2016年5月至2020年12月期間于我院就診的非典型腦炎患者14例，4例女性，10例男性，平均年齡49±14歲，患者臨床表現多樣，包括發熱、頭痛、意識障礙和癲癇；低級別膠質瘤患者31例，男性18例、女性13例，平均年齡37±13歲，臨床癥狀有嘔吐、頭痛、癲癇、運動與感覺障礙。

1.2 儀器與方法

所有患者均在3.0T磁共振掃描儀（Siemens Verio）上進行顱腦MR掃描，使用頭顱16通道相控陣線圈。所有患者均以仰臥位、頭先進，以前聯合-后聯合（AC-PC）線為定位線，確保所有序列橫軸位掃描方位一致。常規MRI掃描序列：①T1WI序列參數設置：重復時間（time of repetition，TR）＝250 ms，回波時間（time of echo，TE）＝2.48 ms，掃描視野（field of view，FOV）＝220 mm×220 mm，層厚＝5 mm，層間距＝1 mm；②T2WI序列參數設置：TR=6000 ms，TE=96 ms，FOV=220 mm×220 mm，層厚=5 mm，層間距=1 mm；③T2FLAIR序列參數設置：TR=9000 ms，TE=94 ms，反轉時間（time of inverse TI）＝2500 ms，FOV=220 mm×220 mm，層厚=5 mm，層間距=1 mm；④DWI序列采用單次激發自旋回波-平面回波成像序列（spin echo-echo planar imaging，SE-EPI），掃描參數：TR=8200 ms，TE=102 ms，FOV=220 mm×220 mm，層厚=5 mm，層間距=1 mm，b值＝0、1000 s/mm2；⑤PWI序列采用梯度-平面回波（gradient-recalled echo-planar，GREEPI）序列，掃描參數：TR＝1500 ms，TE＝30 ms，FOV＝220 mm×220 mm，層厚＝5 mm，層間距＝1 mm。每位患者均掃描20層，每層掃描60個時相，掃描至第2時相時，注射對比劑釓貝葡胺（gadobenate dimeglumine，Gd-BOPTA），使用的劑量為0.1～0.2 mmol/kg，注射速率為3～4 mL/s，注射時間小于5 s，并以相同速率注射20 mL生理鹽水。

1.3 DWI圖像后處理

DWI圖像通過磁共振后處理工作站自動生成表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）圖。由2名分別具有10年與5年神經影像學工作經驗的醫生，根據盲法原則，在不知患者臨床資料、手術組織病理結果的情況下，對ADC圖進行獨立分析評價，將5個無重疊的感興趣區（region of interest，ROI）放置于病灶實性成分擴散受限最明顯處，取最小值作為病灶實性區域內最小的ADC值（ADCmin）。每個ROI的大小約20～40 mm2，盡可能避開囊變、出血、壞死及有明顯血管的區域。此外，將5個同樣大小的ROI置于對側鏡像正常腦白質區，測量5個ADC值，取5個ROI平均值，并進一步取兩名醫師的平均值計算病灶區/正常腦白質區ADC比值，獲得相對最小ADCmin（rADCmin）。

1.4 PWI圖像后處理

PWI原始圖由磁共振工作站進行后處理，重建腦血容量（cerebral blood volume，CBV）偽彩圖。由2名分別具有10年與5年神經影像學工作經驗的醫生，將5個無重疊的圓形ROI置于CBV偽彩圖上病灶實性成分中信號最高的區域，取最大值作為病灶實性區域內最大的CBV值（CBVmax）。每個ROI的大小約20～40 mm2，盡可能避開囊變、出血、壞死及明顯血管區域；另將5個同樣大小的ROI置于對側正常白質區，取平均值，計算病灶區與正常腦白質區CBV的比值，獲得相對最大CBVmax（rCBVmax）。腫瘤實性區域ROI盡可能與ADC值ROI一致。

1.5 統計學處理

采用SPSS 20.0軟件對所得數據進行統計分析，所有計量資料用均數±標準差（±s）的形式表示。采用Mann-WhitneyU檢驗，利用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）與二元Logistic回歸模型分析相關參數的診斷效能，計算最佳診斷界值，并得到其所對應的敏感性、特異性、陽性預測值（PPV）、陰性預測值（NPV）以及曲線下面積（area under the curve，AUC），評估最佳的診斷參數及診斷模型。采用DeLong檢驗比較不同參數的AUC之間的差異。P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組常規MRI影像特點

常規MRI顯示非典型腦炎病灶T1WI低信號，T2WI高信號，T2FLAIR上為高信號，有周圍水腫，占位效應明顯（圖1-A、B）；低級別膠質瘤圖像T1WI呈低信號，T2WI高信號，T2FLAIR表現高信號，部分有混雜信號，亦有周圍水腫等占位效應（圖2-A、B）；二者征象接近，鑒別診斷困難。

圖2 女，45歲，低級別膠質瘤A：T2WI示右側顳葉病灶呈稍高信號，周圍見邊界不清高信號水腫帶環繞；B：T2 FLAIR示病灶呈稍高信號，周圍見水腫帶；C：ADC圖顯示病灶呈稍高信號，ADCmin值及rADCmin值分別為0.736×10-3 mm2/s、1.01；D：偽彩CBV圖像顯示病灶部分實性成分呈明顯高灌注，rCBVmax為2.10

2.2 兩組DWI和PWI相關參數比較結果

非典型腦炎組的rADCmin高于低級別膠質瘤組（1.36±0.17和1.10±0.05；P＜0.001），非典型腦炎組的rCBVmax低于低級別膠質瘤組（1.94±0.28和3.06±1.51；P＜0.033）（表1、典型的病例見圖1-2）。

圖1 男，35歲，非典型腦炎A：T2WI示右側顳葉-基底節區病灶呈稍高信號，周圍見更高信號水腫帶環繞，邊界欠清；B：T2 FLAIR示病灶呈等信號，周圍見高信號水腫帶環繞；C：ADC圖顯示病灶信號呈高低混雜，ADCmin值及rADCmin值分別為0.795×10-3 mm2/s、1.37；D：偽彩CBV圖像顯示病灶實性部分灌注未見明顯增高，rCBVmax為1.20

表1 非典型腦炎與低級別膠質瘤的rADCmin與rCBVmax結果比較

2.3 DWI和PWI的診斷效能分析結果

rADCmin值鑒別非典型腦炎和低級別膠質瘤的閾值為1.14，其敏感性、特異性和AUC分別為96.77%、90.00%和0.903。rCBVmax值鑒別二者病變的閾值為2.26，其敏感性、特異性和AUC分別為64.52%、100%和0.726。聯合rADCmin與rCBVmax鑒別二者病變，其敏感性、特異性和AUC分別為96.77%、90.00%和0.903（表2）。

表2 DWI和PWI鑒別非典型腦炎與低級別膠質瘤的ROC曲線分析結果

3 討論

常規MRI在非典型的腦炎與無明顯占位征象的低級別膠質瘤的鑒別診斷中存在局限性，而鑒別腦炎與低級別膠質瘤對臨床制定治療方案具有重要的臨床意義。本研究分析了DWI和PWI的參數值ADC和CBV在非典型腦炎與低級別膠質瘤的鑒別診斷價值，研究結果顯示非典型腦炎的rADCmin高于低級別膠質瘤，非典型腦炎的rCBVmax低于低級別膠質瘤，rADCmin鑒別診斷兩者的AUC為0.903，rCBVmax的AUC為0.726，聯合兩者的AUC為0.903，顯然，rADCmin具有最高的診斷效能。

DWI能夠無創地反映組織、細胞中水分子的布朗運動，反映水分子擴散能力的改變，從而顯示細胞組織結構功能的變化［6］。腦炎主要是腦實質細胞的損害，灰白質及周圍血管皆發生病理改變，神經元變性、壞死，趨于軟化灶形成，腦白質脫髓鞘改變、淋巴細胞浸潤、腦血管擴張、充血及產生炎性反應［7］。有研究者［8］認為腦炎的神經元的損傷相對良性，損傷相對可逆性，而膠質瘤即使是低級別的膠質瘤仍呈浸潤性生長，腫瘤細胞密集，細胞外間隙狹窄，水分子擴散受限明顯，因此低級別膠質瘤的ADC值相對低于腦炎ADC值，本研究結果與之相符。然而腦炎在不同的病理的階段，ADC圖像有所差異，當炎癥導致細胞代謝障礙，細胞毒性水腫，細胞內外水分子擴散受限，ADC值降低；神經元變性壞死、淋巴結細胞浸潤，脫髓鞘改變導致細胞外間隙增大，表現為ADC值升高［9］。低級別膠質瘤為彌漫生長的腫瘤性病變，由于腫瘤細胞異常增殖，水分子擴散受限，ADC值降低；當膠質瘤出現壞死、囊變，ADC值則有升高表現［10］。因此，非典型腦炎與低級膠質瘤在ADC值上也存在重疊。

PWI反映腦內血管的血流灌注信息、腦微血管數量和血管生成情況，CBV代表腦血容量，較為直觀地反映腦組織的血供情況［11］。有研究顯示當腦炎患者處于急性發病期，CBV值升高，呈高灌注，考慮與腦組織炎性充血，腦血管擴張、血容量增加有關；一部分腦炎患者病灶呈CBV值降低，可能是由于水腫壓迫血管，從而導致血容量減低，有部分病患未見異常灌注，考慮與患者進行治療、病程至后期或個體敏感差異等因素相關［12］。因此，腦炎的灌注情況因病程情況而有所差異。本研究中非典型腦炎rCBVmax增高，但仍低于低級別膠質瘤rCBVmax，推測腦炎血容量升高是由于血管擴張致使血容量增高，未有新生血管生成。若病程變化，血容量相應變化降低，而低級別膠質瘤CBV升高，是因為腫瘤細胞浸潤性生長，需要微血管大量快速生成，為腫瘤細胞生長提供代謝所需。腫瘤血管增殖旺盛所致血容量升高程度并非腦炎血容量升高所能及，低級別膠質瘤rCBVmax大于非典型腦炎rCBVmax［13］，本研究結果與其相似。

本研究將rADCmin和rCBVmax聯合用于非典型腦炎與低級別膠質瘤的鑒別診斷，顯示聯合后的AUC與rADCmin的AUC相同。聯合后并沒有提高診斷效能，但是當rCBVmax大于2.26時，其診斷低級別膠質瘤的特異性達100%。rADCmin的診斷效能與聯合后的診斷效能相似，因此，rADCmin具有最高的診斷效能，rCBVmax對于鑒別診斷具有一定的價值。

本研究存在一定的局限性：①由于非典型腦炎的病例數較少，無法針對不同病程進行分析研究，結果可能存在部分偏倚，有待進一步擴大樣本量分析；②本研究未對PWI的CBF、MTT及TTP等參數進行研究，不夠全面，這方面將是下一步的研究方向。

總之，在常規MRI的基礎上，DWI和PWI對非典型腦炎與低級別膠質瘤的鑒別診斷具有明顯優勢，尤其是DWI序列。