CT和MRI對高級別膠質瘤和腦轉移瘤的鑒別診斷價值

何 麗 孫國臣 曹紅巖 尚亞春

膠質瘤是大腦、脊髓膠質細胞發生癌變而出現的原發性顱內腫瘤,而高級別膠質瘤(HGG)是指世界衛生組織(WHO)分級3～4級的膠質瘤,預后較差[1]。腦轉移瘤(BM)是指發生于其他部位的惡性腫瘤轉移至顱內,為繼發性腫瘤,預后相對于HGG更好,二者均為人體常見的腦部惡性腫瘤[2]。HGG需要在盡量不損傷神經功能的情況下進行最大限度手術切除,再輔助放化療,而BM則需根據患者情況選擇外科手術局部控制治療、全腦放療、立體定向放療、全身化療、靶向治療等,二者手術切除范圍、放化療劑量均存在差異,精確的臨床診斷可以幫助確定合適的治療方案,改善預后[3-4]。腦組織活檢是腦腫瘤診斷金標準,但其有創性致使患者接受度不高,臨床難以推廣,因此尋找安全可靠的鑒別診斷方式非常重要。臨床診斷HGG和BM極易混淆,顱腦X線計算機斷層掃描(CT)和磁共振成像(MRI)都是HGG、BM最常做的影像學檢查,各具優勢[5]。顱腦CT簡單跨界、安全無創,MRI則可以實現多方位斷層檢查、成像質量更高,且隨著MRI技術不斷發展,更先進的MRI技術隨之出現。磁共振擴散張量成像(DTI)是MRI的特殊形式,可以通過水分子彌散運動來觀察腦白質纖維束的病理變化,對腦疾病及預后的評估效果顯著優于常規MRI[6]。基于此,本研究將探討顱腦CT、DTI對HGG和BM的鑒別診斷價值。具體報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇醫院2020年1月1日至2022年1月1日期間確診為HGG和BM的96例患者,其中HGG 40例,BM 56例。納入標準:①經腦組織活檢或手術病理證實為HGG或BM;②接受手術、放化療等治療前已完成顱腦CT與MRI掃描,掃描時間至治療時間≤2周;③顱腦CT與MRI圖像無缺失,且質量良好;④BM原發腫瘤非腦部腫瘤。排除標準:①顱腦CT、MRI檢測禁忌證,如對含碘對比劑過敏或嚴重心肝腎功能衰竭;②術前或放化療前長期服用止痛、鎮靜藥物者;③合并代謝性疾病、凝血功能不全、精神類疾病或其它顱內惡性腫瘤;④合并其他影響CT或MRI掃描結果的顱內疾病;⑤幽閉恐懼癥;⑥患者及家屬拒絕參與本研究,未簽署知情同意書。按照疾病類型分別納入HGG組和BM組。HGG組患者40例,男性22例,女性18例;年齡35～78歲,平均年齡(58.14±8.39)歲;合并神經癥狀36例;WHO分級:Ⅲ級24例,Ⅳ級16例。BM組患者56例,男性32例,女性24例;年齡31～75歲,平均年齡(56.37±9.84)歲;合并神經癥狀56例;轉移來源:肺癌28例,胃腸道腫瘤15例,腎癌8例,乳腺癌2例,其他3例。2組患者性別、年齡、神經癥狀差異無統計學意義(P>0.05)。

1.2 檢測方法

1.2.1 顱腦CT 40例HGG患者和56例BM患者行顱腦CT平掃+增強掃描,CT掃描儀器選擇德國西門子公司的第二代FlashCT (Somatom Definition Flash)。患者仰臥平躺于掃描床正中,技術人員負責擺正頭部,下巴稍低,行CT平掃,掃描基線為眥耳線,自眥耳線向上連續掃描至顱頂。掃描參數:視野220 mm×220 mm,層厚:5～10 mm,螺距3.2 mm,層間距:5～10mm,層數12～14層,管電壓120 kV,管電流195 mA,矩陣512×512。參數設定完畢,啟動掃描。平掃結束后再行增強掃描,于靜脈注射碘海醇60～100 ml,采用團注法,注射速率為1～2 ml/s,注射后延遲掃描動脈期(16～20 s)、實質期(60～70 s)、延遲期(5～10 min)。掃描結束后留觀15 min。

1.2.2 顱腦MRI 40例HGG患者和56例BM患者行顱腦MRI平掃+增強掃描,MRI掃描儀器選擇GE1.5T磁共振、西門子3.0T磁共振,配合8通道頭顱線圈。患者仰臥,頭先進,用海綿墊固定頭部,并適當墊高枕部,平躺于掃描床正中,佩戴耳機保護聽力。從雙眉中心連線掃描至顱頂,掃描圖像包含T1加權像(T1WI)橫斷面[重復時間(TR)=450 ms,回波時間(TE)=15 ms]、T2加權像(T2WI)橫斷面/矢狀面(TR=4500 ms,TE=100 ms)和反轉恢復序列(FLAIR)橫斷面(TR=7500 ms,TE=80 ms)。再行增強掃描,按0.1 mmol/kg劑量于靜脈注射釓噴酸葡胺(Bayer Inc.,國藥準字J20171008),注射速率為3 ml/s。DTI采用單次激發自旋回波平面回波成像(SEEPI)序列,掃描野224×224×120 mm,層厚5 mm,層間距1 mm,平均次數2次,TR=7300 ms,TE=90 ms,矩陣112×112,b值=0、1000 s/mm2。

1.3 圖像分析

將CT平掃、CT增強掃描、DTI原始圖像上傳至工作站,由至少兩位高年資(年資≥5)放射科醫師單獨閱片,意見不一致則協商一致。觀察腫瘤大小、形態、位置,勾畫感興趣區(ROI),包括腫瘤實質區域(腫瘤明顯強化)、囊變區域(腫瘤實質中心未強化)、邊緣區域(腫瘤強化邊緣未強化)、瘤周水腫區域(腫瘤邊緣至水腫邊緣的中點)及瘤周正常腦實質區域(水腫邊緣外約2 cm),ROI區域面積10～20 mm2,測量各區的各向異性分數(FA)值和表觀擴散系數(ADC)值,均重復測量3次,取平均值。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 HGG與BM顱腦CT影像特征比較

HGG與BM在病灶數目、密度、腫瘤形狀、腫瘤邊界、腫瘤占位、鈣化等顱腦CT影像特征方面的差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 HGG、BM顱腦CT影像特征比較(例,%)

2.2 HGG與BM的FA值比較

HGG組腫瘤實質區域FA值顯著大于BM組(P<0.05),邊緣區域FA值顯著小于BM組(P<0.05)。見表2。

表2 HGG與BM的FA值比較

2.3 HGG與BM的ADC值比較

HGG組瘤周水腫區域ADC值顯著小于BM組(P<0.05)。見表3。

表3 HGG與BM的ADC值比較

2.4 HGG與BM顱腦CT、MRI的Logistic回歸分析

以HGG(是=1,否=0)、BM(是=1,否=0)為因變量,以病灶數目(單發=1,多發=2)、密度(低密度=1,等密度=2,高密度=3)、腫瘤形狀(規則=1,不規則=2)、腫瘤邊界(清晰=1,模糊=2)、腫瘤占位(是=1,否=2)、鈣化(是=1,否=2)等分類變量為協變量,經Logistic回歸分析顯示顱腦CT中密度、腫瘤形狀、腫瘤邊界、鈣化是鑒別診斷HGG、BM的影響因素(P<0.05);以HGG、BM為因變量,以腫瘤實質區域FA值(連續變量)、邊緣區域FA值(連續變量)、瘤周水腫區域ADC值(連續變量)等連續變量為協變量,Logistic回歸分析顯示顱腦MRI中腫瘤實質區域FA值、邊緣區域FA值是鑒別診斷HGG、BM的獨立影響因素(P<0.05)。見表4。

表4 HGG與BM顱腦CT、MRI的Logistic回歸分析

2.5 顱腦CT、MRI對HGG與BM的診斷價值分析

ROC結果顯示顱腦CT鑒別診斷HGG、BM的AUC為0.898,以0.393為截斷值,敏感度、特異度為77.50%、89.29%;ROC曲線結果顯示顱腦MRI鑒別診斷HGG、BM的AUC為0.923,以0.295為截斷值,敏感度、特異度為92.50%、80.36%。見表5。

表5 顱腦CT、MRI對HGG與BM的診斷價值分析

2.6 患者影像資料

患者,男性,80歲,言語障礙,不明原因抽搐,確診HGG。顱腦CT:左側頂葉見結節狀等密度影,周圍見低密度水腫帶,邊界不清(圖1A);顱腦MRI:左側頂葉見結節狀長T2稍長T1信號,DWI呈高信號,ADC呈低信號,周邊見片狀長T2稍長T1信號環繞,增強掃描示左側頂葉病灶呈環狀明顯強化,中央部及周邊水腫帶無強化(圖1B)。

A為CT影像資料;B為MRI影像資料。圖1 HGG顱腦CT、MRI影像資料

患者,女性,49歲,乳腺癌病史,頭暈、惡心,確診BM。顱腦CT:左側小腦半球見結節狀混雜密度影周圍見低密度影環繞(圖2A);顱腦MRI:左側小腦半球見結節樣狀不均勻長T2稍長T1信號,周邊見環片狀稍長T2稍長T1信號環繞,增強掃描可見較明顯不均勻團塊狀、結節樣強化(圖2B)。

A為CT影像資料;B為MRI影像資料。圖2 BM顱腦CT、MRI影像資料

3 討論

膠質瘤在原發性顱內腫瘤中占60%,以HGG惡性程度最高。BM為顱內繼發腫瘤,原發瘤多為肺癌、乳腺癌、惡性黑色素瘤等,但也有部分患者查不到原發瘤[7-9]。顱腦CT、MRI增強掃描可以對腦腫瘤進行定位、定性、定量診斷,從而指導治療方案的制定[10]。顱腦CT可以對病灶數目、病灶密度、出血、強化類型、瘤周水腫、腫瘤形狀、腫瘤邊界、腫瘤占位、鈣化等腫瘤特征進行明確判斷。HGG與BM顱腦CT影像特征比較結果顯示,2組病灶數目、密度、腫瘤形狀、腫瘤邊界、腫瘤占位、鈣化等顱腦CT影像特征差異有統計學意義。HGG多為低密度或混雜密度病灶,而BM多為高密度病灶,也存在部分低密度、等密度病灶,這是由于BM原發癌不同導致的密度差異。HGG腫瘤形狀多為以囊狀、團塊狀、片狀或條索狀為主,呈不規則表現,而BM多為圓形、類圓形,形狀規則,這是因為HGG與正常腦組織相連,呈浸潤性彌漫生長,因此形狀多不規則,與周圍腦組織也沒有明顯邊界,但BM是隨著血液循環和淋巴組織在顱腦內生長,因此形狀更規則、邊界更清晰。HGG、BM均有不同程度的腫瘤占位現象,但HGG惡性程度更高,因此鈣化較明顯,而BM肉瘤濕滑,腔內一般為囊腫或膿液,因此BM鈣化較少見。進一步進行Logistic回歸分析,結果顯示密度、腫瘤形狀、腫瘤邊界、鈣化是鑒別診斷HGG、BM的獨立影響因素,但顱腦CT可能受主觀性影響,結果需謹慎確認。

報道指出,HGG與BM的顱腦MRI具有非常相似的影像學特點,因此單純的MRI影像學特征比較難以實現二者之間的鑒別診斷[11]。DTI可以通過評價腦實質纖維束走行來進行定量分析,以FA值、ADC值為主要參數,HGG、BM的結構排列、瘤周侵犯、占位效應均會導致FA值、ADC值發生變化。HGG與BM的不同區域FA值比較結果顯示,HGG組腫瘤實質區域FA值顯著大于BM組,邊緣區域FA值顯著小于BM組。推測原因,FA值是腫瘤組織的物理特性,數值根據彌散性在0～1之間,大腦白質纖維FA值接近1,而HGG、BM會破壞神經纖維束,導致FA值降低,但HGG可以產生纖維粘連蛋白,促使細胞外基質生成,腫瘤細胞受到胞外基質的吸附、遷移作用,從而使FA值有所升高,因此HGG腫瘤實質區域FA值大于BM;同時BM存在明顯腫瘤占位效應,致使腫瘤邊緣的神經纖維束受到擠壓,繼而發生移位,因此BM腫瘤邊緣區域FA值顯著大于HGG。HGG與BM的不同區域ADC值比較結果顯示,HGG組瘤周水腫區域ADC值顯著小于BM組。ADC值反映了水分子彌散特點,與水分子擴散能力成正比,一般顱腦腫瘤組織的ADC值會高于正常腦組織,這是因為腫瘤組織缺血、缺氧、壞死會導致腫瘤細胞密度降低,水分子彌散度增加,從而表現為高ADC值。但HGG會在腦實質內浸潤生長,腫瘤實質對周圍腦實質的壓迫導致血腦屏障被破壞,出現瘤周水腫,而瘤周水腫區域內還存在大量腫瘤細胞,內部細胞結構更緊密,水分子擴散受限,因此HGG瘤周水腫區域的ADC值會降低,導致低于BM。進一步Logistic回歸分析結果顯示腫瘤實質區域FA值、邊緣區域FA值是鑒別診斷HGG、BM的獨立影響因素。

對HGG、BM獨立影響因素進行診斷價值分析,ROC結果顯示顱腦CT鑒別診斷HGG、BM的AUC為0.898,敏感度、特異度為77.50%、89.29%,顱腦MRI鑒別診斷HGG、BM的AUC為0.923,敏感度、特異度為92.50%、80.36%,其診斷價值高于顱腦CT。堯麒等[12]使用常規MRI、增強掃描、DWI及DTI診斷HGG、BM,發現DTI可以作為HGG、BM的鑒別診斷方式,與本研究結果相似,但并未進一步進行診斷價值分析。馮夢薇等[13]使用動態增強MRI診斷HGG、BM,并進行了診斷價值分析,發現多個MRI定量參數結合可以增加HGG、BM診斷價值。本研究使用顱腦CT、MRI增強掃描診斷HGG、BM,收集顱腦CT的定性特征和顱腦MRI的定量特征,發現二者均具有較高診斷價值,對后續治療和預后具有重要指導作用。但研究樣本有限,可能存在結果偏差,擬在后續重新制定研究方案,擴大樣本量驗證結果,并探究更具應用價值的鑒別診斷方法。

綜上所述,顱腦CT可以通過密度、腫瘤形狀、腫瘤邊界、鈣化等特征來鑒別HGG、BM,但存在主觀性,顱腦MRI可以通過腫瘤實質區域FA值、邊緣區域FA值來鑒別HGG、BM,結果相對客觀可靠,二者均對HGG、BM的鑒別診斷具有較高價值。