MRI 彌散張量成像在顱內(nèi)腫瘤切除術(shù)術(shù)前評估中的應(yīng)用價值

盧禹，石夢園，楊博

南陽醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校第一附屬醫(yī)院1核磁共振科，2病理科，河南 南陽 473000

顱內(nèi)腫瘤是臨床常見的腫瘤類型，近年來發(fā)病率呈現(xiàn)升高趨勢，有研究發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)腫瘤發(fā)病率占全身腫瘤的5%，而且其他部位惡性腫瘤近1/5會轉(zhuǎn)移到腦部，對患者的生活質(zhì)量和身心健康產(chǎn)生嚴重的影響。目前顱內(nèi)腫瘤主要以手術(shù)治療為主，因此術(shù)前準(zhǔn)確評估顱內(nèi)腫瘤生物學(xué)行為和良惡性對治療方案制訂和預(yù)后評估具有重要的意義[1]。MRI一直是臨床診斷顱內(nèi)腫瘤的重要方法，根據(jù)病變大小、形態(tài)、數(shù)目、信號特點、水腫情況等對顱內(nèi)腫瘤進行診斷，但是對于表現(xiàn)不典型的患者則定性診斷相對困難。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，MRI逐漸廣泛應(yīng)用于臨床，彌散張量成像（diffusion ten-sor imaging，DTI）是在彌散加權(quán)成像基礎(chǔ)上發(fā)展的新技術(shù)，也是目前研究活體腦組織的唯一非侵入式方法，可以對腦實質(zhì)病理與生理狀態(tài)變化進行定量分析[2]。本研究分析了MRI DTI在顱內(nèi)腫瘤切除術(shù)術(shù)前評估中的應(yīng)用價值，以期為臨床提供診療依據(jù)，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年1月至2020年2月于南陽醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校第一附屬醫(yī)院治療的顱內(nèi)腫瘤患者的病歷資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①在南陽醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校第一附屬醫(yī)院接受顱內(nèi)腫瘤切除術(shù)，且經(jīng)病理學(xué)檢查確診；②MRI檢查結(jié)束后7天內(nèi)接受手術(shù)治療；③在南陽醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校第一附屬醫(yī)院接受MRI常規(guī)及DTI掃描；④圖像質(zhì)量佳；⑤惡性膠質(zhì)瘤世界衛(wèi)生組織（WHO）分級為2～4級。排除標(biāo)準(zhǔn)：①圖像偽影重；②術(shù)前有放化療等治療史。根據(jù)納入、排除標(biāo)準(zhǔn)，共納入74例顱內(nèi)腫瘤患者，其中，男性44例，女性30例；年齡34～72歲，平均（60.15±9.80）歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審批通過，所有患者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查

采用Siemens Magnetom Verio Dot 3.0T MRI成像系統(tǒng)開展MRI檢查，頭部相控陣線圈，患者取仰臥位，常規(guī)MRI包括軸位T1加權(quán)成像（T1 weighted image，T1WI）、T2加權(quán)成像（T2 weighted image，T2WI）及增強T1WI。橫軸位自旋回波（spin echo，SE）序列 T1WI參數(shù)：回波時間（echo time，TE）15 ms，重復(fù)時間（repetition time，TR）430 ms，視野（field of view，F(xiàn)OV）230×230，矩陣256×256，掃描間隔1 mm，掃描層厚5 mm；橫軸位快速自旋回波（fast spin echo，F(xiàn)SE）T2WI參數(shù)：TE 100 ms，TR 4800 ms，F(xiàn)OV 230×230，矩陣256×256，掃描間隔1 mm，掃描層厚5 mm；橫軸位T1WI增強掃描，注射0.1 mmol/kg釓噴酸葡胺。DTI掃描：單次發(fā)射平面回波成像（echo planar imaging，EPI）序列橫軸位，TE 86 ms，TR 4600 ms，F(xiàn)OV 240×240，矩陣128×128，掃描間隔0 mm，掃描層厚3 mm，在20個方向施加彌散梯度，擴散敏感系數(shù)取0 s/mm2和800 s/mm2，成像494層，采集時間255 s。

1.3 圖像分析

根據(jù)平掃和增強圖像將強化區(qū)最顯著區(qū)域記為腫瘤實質(zhì)區(qū)，低級別膠質(zhì)瘤顯示無強化，可將T2WI信號最高區(qū)域的實質(zhì)部分作為感興趣區(qū)域，腫瘤周圍1.5 cm以內(nèi)、無強化區(qū)域標(biāo)記為瘤周區(qū)，各區(qū)感興趣區(qū)域應(yīng)選擇病灶實質(zhì)信號均勻的區(qū)域，避開不均勻的區(qū)域，測量3次，結(jié)果以平均值為準(zhǔn)[3]。將數(shù)據(jù)傳送至工作站進行處理，自動生成表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）、各向異性分數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）；相對各向異性分數(shù)（relative fractional anisotropy，rFA）=腫瘤實質(zhì)區(qū)FA值/對側(cè)相對應(yīng)正常區(qū)域FA值，相對表觀擴散系數(shù)（relative apparent diffusion coefficient，rADC）=腫瘤實質(zhì)區(qū)ADC值/對側(cè)正常區(qū)域ADC值。所有數(shù)據(jù)均由兩名5年以上具有醫(yī)學(xué)影像診斷資格的醫(yī)師單獨閱片，存在意見不統(tǒng)一情況則共同商討并確定結(jié)論。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用t檢驗；計數(shù)資料以例數(shù)及率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗；價值分析采用受試者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲線分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果

術(shù)后病理診斷結(jié)果：74例顱內(nèi)腫瘤患者中，良性腦腫瘤32例（均為腦膜瘤），惡性腦腫瘤42例（均為腦膠質(zhì)瘤），其中低級別腦膠質(zhì)瘤（low grade glioma，LGG）28例（WHO 2級），高級別腦膠質(zhì)瘤（high grade glioma，HGG）14例（WHO 3～4級）。良性腦腫瘤患者中，男性19例，女性13例；平均年齡（59.47±9.12）歲。惡性腦腫瘤患者中，男性25例，女性17例；平均年齡（61.03±10.28）歲。良性腦腫瘤與惡性腦腫瘤患者的性別、年齡比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

2.2 良惡性腦腫瘤患者ADC、rADC、FA、rFA值的比較

惡性腦腫瘤患者ADC值、FA值和rFA值均明顯低于良性腦腫瘤，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）；良惡性腦腫瘤患者rADC值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。（表1）

表1 良惡性腦腫瘤患者ADC、rADC、FA、rFA值的比較（±s）

表1 良惡性腦腫瘤患者ADC、rADC、FA、rFA值的比較（±s）

病理類型良性腦腫瘤（n=3 2）惡性腦腫瘤（n=4 2）t值P值5.0 3±1.5 6 3.2 8±1.0 6 5.7 3 3 0.0 0 0 1.6 1±0.9 4 1.3 1±0.4 1 1.8 5 3 0.0 6 8 0.2 7±0.0 7 0.1 8±0.0 4 5.9 2 4 0.0 0 0 1.1 0±0.3 1 0.6 0±0.1 9 8.3 5 7 0.0 0 0 A D C值（×1 0-9 m m 2/s）r A D C值F A值r F A值

2.3 不同級別腦膠質(zhì)瘤ADC、rADC、FA、rFA值的比較

HGG患者ADC值、FA值和rFA值均明顯低于LGG患者，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）；HGG和LGG患者rADC值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。（表2）

表2 不同級別腦膠質(zhì)瘤患者ADC、rADC、FA、rFA值的比較（±s）

表2 不同級別腦膠質(zhì)瘤患者ADC、rADC、FA、rFA值的比較（±s）

級別L G G（n=2 8）H G G（n=1 4）t值P值3.1 9±0.8 4 2.4 1±0.6 8 3.0 2 5 0.0 0 4 1.3 3±0.3 1 1.2 7±0.2 9 0.6 0 4 0.5 4 9 0.1 9±0.0 6 0.1 4±0.0 4 2.9 5 5 0.0 0 5 0.6 1±0.1 9 0.4 6±0.1 2 2.6 9 3 0.0 1 0 A D C值（×1 0-9 m m 2/s）r A D C值F A值r F A值

2.4 ADC、FA及rFA 的診斷價值

ADC、FA及rFA聯(lián)合檢測診斷惡性腦腫瘤的ROC曲線下面積為0.987，其診斷價值高于各單項指標(biāo)的診斷價值（表3、圖1）；ADC、FA及rFA聯(lián)合檢測診斷HGG的ROC曲線下面積為0.908，其診斷價值高于各單項指標(biāo)的診斷價值（表4、圖2）。

圖1 ADC、FA及rFA 單獨及聯(lián)合檢測診斷惡性腦腫瘤的ROC曲線

圖2 ADC、FA及rFA 單獨及聯(lián)合檢測診斷HGG的ROC曲線

表3 ADC、FA及rFA單獨及聯(lián)合檢測對惡性腦腫瘤的診斷價值

表4 ADC、FA及rFA單獨及聯(lián)合檢測對HGG的診斷價值

3 討論

顱內(nèi)腫瘤是臨床常見的腫瘤之一，對患者神經(jīng)功能損傷較大，隨著對患者神經(jīng)壓迫會導(dǎo)致出現(xiàn)相應(yīng)的臨床癥狀與體征。顱內(nèi)腫瘤起源自顱腦不同區(qū)域，目前臨床手術(shù)為有效的治療方案，但是人體腦部的血管和神經(jīng)分布較多且復(fù)雜，可能會出現(xiàn)腫瘤對血管推移和包埋，增加了手術(shù)難度[4]。手術(shù)前有效掌握顱內(nèi)腫瘤部位、與周圍鄰近組織關(guān)系、血流狀況等對于手術(shù)順利進行、減少手術(shù)操作對患者腦組織損傷具有重要的意義[5]。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤的生物學(xué)行為不同，良惡性腫瘤生長方式不一樣，腫瘤侵犯程度和增殖速度均存在明顯的差異[6]，因此手術(shù)治療前要對顱內(nèi)腫瘤進行準(zhǔn)確定性，評估腫瘤侵犯范圍，為臨床選擇合適的治療方法提供依據(jù)[7]。MRI檢查是臨床常用的影像學(xué)檢查方法，通過平掃和增強掃描能夠根據(jù)信號特點和強化方式對典型腫瘤進行診斷，但是對于影像表現(xiàn)重疊患者診斷較為困難，對臨床的決策和指導(dǎo)就無法起到有效的作用，部分膠質(zhì)瘤患者由于浸潤性生長，影像學(xué)表現(xiàn)為正常的區(qū)域也會出現(xiàn)腫瘤細胞，因此僅依據(jù)常規(guī)的MRI檢查確定腫瘤切除范圍會導(dǎo)致復(fù)發(fā)率較高，多次手術(shù)切除腫瘤也不利于患者預(yù)后，嚴重影響了患者生活質(zhì)量與術(shù)后康復(fù)效果[8-9]。

隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，各種功能成像開始在臨床廣泛應(yīng)用，為臨床多種疾病的診斷提供了新的依據(jù)。DTI是彌散加權(quán)成像技術(shù)的進一步發(fā)展，是彌散加權(quán)成像技術(shù)的革新和延伸。DTI常用參數(shù)主要為FA、ADC、rFA、rADC等指標(biāo)，顱內(nèi)腫瘤類型不同，血管、細胞的密度及排列各異，因此DTI各參數(shù)值不同，可以通過測量腫瘤實質(zhì)區(qū)、腫瘤周邊白質(zhì)區(qū)、對側(cè)正常白質(zhì)區(qū)DTI參數(shù)對腫瘤進行定性以及初步判斷浸潤范圍[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，生物組織水分子彌散過程極為復(fù)雜，在腦組織內(nèi)，軸突、髓鞘、神經(jīng)元及細胞膜等結(jié)構(gòu)是影響水分子彌散的主要因素，水分子彌散特性能夠反映腦組織的細微結(jié)構(gòu)，水分子在各個方向擴散的范圍相同則為各向同性，如果不同運動的范圍有差別則為各向異性，DTI可以在人體內(nèi)無創(chuàng)地顯示腦白質(zhì)纖維束的走向、病理狀態(tài)及纖維束與鄰近病灶的位置關(guān)系[12]。

本研究顯示，惡性腦腫瘤ADC、FA和rFA值均明顯低于良性腦腫瘤，提示采用DTI對于鑒別腦部腫瘤良惡性具有重要的意義。HGG患者ADC、FA和rFA值均明顯低于LGG患者。DTI參數(shù)中FA值與纖維束的完整性有關(guān)，反映腦組織受腫瘤浸潤部分的比例關(guān)系，隨腫瘤細胞惡性程度增加，其密度增加，導(dǎo)致細胞間隙減少、細胞核質(zhì)比增加，致使水分子運動受限，F(xiàn)A值會明顯降低[13]；ADC值為水分子在各個彌散梯度方向上彌散情況與阻力情況的表現(xiàn)，腫瘤惡性程度越高彌散程度越低，ADC值越低[14]；rFA為病變側(cè)FA值與對側(cè)正常白質(zhì)區(qū)FA值的比值，主要用于消除FA值和ADC值在大腦不同白質(zhì)區(qū)的異常變化情況[15-16]；通過這些指標(biāo)不僅能辨別腫瘤的良惡性，還能明確腫瘤的惡性程度，惡性程度越高腫瘤浸潤性越強，就越能導(dǎo)致這些指標(biāo)出現(xiàn)顯著改變，這些指標(biāo)的應(yīng)用與既往影像學(xué)的區(qū)別在于可以明確腫瘤對周圍腦組織的浸潤情況和術(shù)前分級。通過繪制ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)，ADC、FA和rFA聯(lián)合檢測診斷惡性腦腫瘤的ROC曲線下面積為0.987，其診斷價值高于各單項指標(biāo)的診斷價值；ADC、FA和rFA聯(lián)合檢測診斷HGG的ROC曲線下面積為0.908，其診斷價值高于各單項指標(biāo)的診斷價值；單項指標(biāo)由于腫瘤實質(zhì)部分細胞密度差異、細胞外間隙、白質(zhì)纖維髓鞘完整性、腫瘤浸潤與水腫區(qū)分存在一定難度等多種原因?qū)е略\斷腫瘤分級時價值相對偏低，而采用DTI中ADC、FA、rFA 3個指標(biāo)聯(lián)合診斷在鑒別顱內(nèi)腫瘤良惡性和惡性腫瘤分級中具有良好的靈敏度和特異度，這也改變了既往常規(guī)MRI對腫瘤術(shù)前分級特異度不高的局面[17-18]。本研究分析了采用MRI DTI在顱內(nèi)腫瘤中的診斷價值，為臨床早期制訂治療方案和評估預(yù)后奠定了基礎(chǔ)，但該技術(shù)可能因諸多因素如運動偽影、信號丟失、年齡等造成相關(guān)指標(biāo)計算結(jié)果出現(xiàn)差異，還需要進一步深入論證分析。

綜上所述，MRI DTI在顱內(nèi)腫瘤切除術(shù)術(shù)前評估中有較好的應(yīng)用價值，有助于鑒別良惡性腫瘤以及腦膠質(zhì)瘤病理分級。