彌散張量纖維束成像聯合氫質子磁共振波譜對腦膠質瘤病理分級的診斷價值

盧玉花，申曉俊，朱羽苑，梁宗輝

上海市靜安區中心醫院/復旦大學附屬華山醫院靜安分院放射科，上海 2000400

在原發性腦部腫瘤中占比較大的是腦膠質瘤，腦膠質瘤主要來自神經膠質細胞，因此又名神經膠質瘤[1]。這類疾病在發病初期的臨床癥狀并不明顯，也因此導致大多數患者一經確診就屬于中晚期，隨著時間的推移，腦膠質瘤的體積會逐漸增大，進一步造成患者顱內壓升高，壓迫腦部組織，發病率和病死率均較高，所以一旦發現需及時進行治療[2]。腦膠質瘤周圍的正常組織基本會受到腫瘤病灶的侵襲和浸潤，所以外科切除是治療腦膠質瘤最有效的方式，但是腦膠質瘤極易流化和擴散，導致腦膠質瘤和腦部正常組織之間的區分界限比較模糊，不僅增加區分難度，還增加手術風險和治療難度[3-4]。常規MRI 檢查腦膠質瘤只能查出腫瘤的主要結構和代謝特征，并不能對其代謝產物的濃度進行檢測[5]。彌散張量纖維束成像（diffusion tensor tractography，DTT）主要用于確診患者腦部白質纖維束受到腫瘤侵襲而造成的損傷，是全球范圍內在活體上展現腦部白質纖維束的唯一方法，在確定腫瘤范圍方面具有較高的準確度，同時還具有無創性[6]。氫質子磁共振波譜（1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）能夠對腦部腫瘤細胞的代謝產物濃度進行精準檢測，同樣具有無創性[7]。研究表明，DTT和1H-MRS聯合使用能有效確診患者腦部白質纖維束的損傷程度[8]。因此，本研究回顧性收集68例腦膠質瘤患者的臨床資料并對其展開相關研究，探討DTT 聯合1H-MRS對腦膠質瘤病理分級的診斷價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2020 年9 月至2022 年8 月于上海市靜安區中心醫院行DTT 聯合1H-MRS 檢查的腦膠質瘤患者的病歷資料。納入標準：①經檢查后確診為腦膠質瘤；②完成本研究的所有檢查。排除標準：①對本研究中的檢查有禁忌證；②臨床資料缺失；③患有精神類疾病；④患有其他臟器功能疾病或腫瘤。根據納入、排除標準，共納入68 例腦膠質瘤患者，按照《第5 版WHO 中樞神經系統腫瘤分類膠質神經元和神經元腫瘤解讀》[9]中的標準分為低級別組32 例和高級別組36 例。低級別組中，男性20例，女性12 例；平均年齡（43.89±5.76）歲。高級別組中，男性24 例，女性12 例；平均年齡（41.82±6.13）歲。兩組患者年齡、性別比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。本研究經醫院倫理委員會批準通過，所有患者均知情同意。

1.2 檢查方法

兩組患者均采用DTT 和1H-MRS 方法進行檢查。首先進行常規MRI 檢查，使用掃描儀進行平掃，之后增強掃描。在常規MRI 檢查完成之后使用1H-MRS 檢查，分別獲取患者常規MRI 平掃和增強掃描的結果進行DTT。患者均依次進行冠狀位T1 加權成像（T1-weighted imaging，T1WI）、矢狀位T1WI 以及軸位T2-液體衰減反轉恢復（fluid attented inversion recovery，FLAIR）序列掃描，隨后進行彌散加權成像掃描，將儀器設置為重復時間（repetition time，TR）1500 ms，回波時間（echo time，TE）40 ms，矩陣128×128，視野24 cm×24 cm，翻轉，角度為30°。掃描40 個相時，68 s，共計480 個圖像，掃描到第5 相時，以3.5 ml/s 的速率注射釓噴酸葡甲胺0.1 mmol/kg，結束后用生理鹽水沖洗。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）擴散梯度掃描25 個方向，TR 4600 ms，b 值1000 s/mm2，層厚4 mm，時間124 s，視野240 mm。最后利用點分辨波譜技術進行掃描，TR 1000 ms，TE 144 ms，時間328 s，獲取圖像信息。1H-MRS 檢查：多體素的點分辨波譜序列進行自動化的定位、勻場、水抑制、信號采集。TR 1700 ms，TE 135/40 ms，平均3次，采集413 s。

1.3 觀察指標

N-乙酰天門冬氨酸（N-acetyl aspartic acid，NAA）、肌酸（creatine，Cr）以及膽堿復合物（choline，Cho）的水平均在曲線上表現為峰值的變化，利用MRS 處理，獲取水腫區各代謝指標的濃度及Cho/Cr、Cho/NAA。利用軟件分析圖像，分別獲取表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）圖及各向異性分數（fractional anisotropy，FA）圖，另外選擇患者5 個感興趣區測量雙側的ADC 值及FA值，取FA 和ADC 的平均值，并計算相對FA 值和相對ADC 值，以rFA、rADC 表示。

1.4 統計學方法

采用SPSS 26.0 統計軟件進行數據分析，計數資料以例數及率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗；符合正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用t檢驗；等級資料的比較采用Mann-WhitneyU檢驗；以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 MRI 檢查結果的比較

低級別組和高級別組患者平掃和增強掃描結果比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。（表1）

表1 兩組患者常規MRI 檢查結果的比較

2.2 代謝指標的比較

高級別組患者腦腫瘤實質區和瘤周水腫區Cho/Cr、Cho/NAA 均明顯高于低級別組，差異均有統計學意義（P＜0.01）。（表2）

表2 兩組患者腦腫瘤實質區及瘤周水腫區代謝指標的比較（x-x-±s）

2.3 rFA 值的比較

兩組患者腫瘤周圍水腫帶和瘤體rFA 值比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）；兩組患者瘤體rFA 值均低于腫瘤周圍水腫帶，差異均有統計學意義（P＜0.05）。（表3）

表3 兩組患者腫瘤周圍水腫帶及瘤體rFA 值的比較（x-x-±s）

2.4 rADC 值的比較

高級別組患者腫瘤周圍水腫帶和瘤體rADC值均明顯低于低級別組，差異均有統計學意義（P＜0.01）。（表4）

表4 兩組患者腫瘤周圍水腫帶及瘤體rADC值的比較（x-x-±s）

2.5 DTT 結果的比較

兩組患者DTT 結果比較，差異有統計學意義（U=16.749，P=0.002）。（表5）

表5 兩組患者的DTT 結果

2.6 DTT 聯合1H-MRS 對腦膠質瘤病理分級的診斷效能

DTT 聯合1H-MRS 診斷腦膠質瘤病理分級的靈敏度、特異度、準確度均高于DTT 和1H-MRS 單項檢查。（表6、表7）

表6 DTT 與1H-MRS 單獨及聯合檢查診斷腦膠質瘤病理分級的結果與病理結果的對照

表7 DTT 與1H-MRS 單獨及聯合檢查對腦膠質瘤病理分級的診斷效能（%）

3 討論

腦膠質瘤的發病部位主要集中于神經外胚層，不僅在成人的腦惡性腫瘤中占較高比例，還在兒童惡性腫瘤中居第二位，并且近些年的發病例數還在不斷增長。侵襲性生長是腦膠質瘤的重要特征，腦膠質瘤體積會隨著時間的延長而增大，同時還會有視力減退等臨床表現[10]。由于腦膠質瘤位于患者腦部重要部位，具有較高的切除難度，少數患者甚至無法進行手術，因此臨床多選擇藥物治療，但是大腦具有血腦屏障，會阻礙腦組織對藥物的吸收，導致藥物治療無法達到預期效果，所以腦膠質瘤是預后較差的惡性腫瘤之一[11]。目前常規MRI 檢查在腦膠質瘤的病理分級和確定邊界方面具有局限性，從而導致手術方案的制訂難度增加[12]。DTT 是目前臨床檢查腦膠質瘤的新型技術，主要方式是檢測腦部具有各向異性的水分子，進一步分析患者正常腦組織和腫瘤組織中水分子的擴散程度，能在手術前準確顯示腫瘤的范圍和腦膠質瘤對腦白質的損傷程度，對手術方案的制訂具有重要參考價值[13]。由于腫瘤的代謝異常相比于腫瘤結構等異常更早出現，而1H-MRS 能夠檢測腫瘤代謝產物，所以1H-MRS 能檢查出常規檢查方法無法檢查出來的信息[14]。1H-MRS 聯合DTT 檢查腦膠質瘤不僅能監測腦白質中水各向異性的擴散和病灶組織的擴散程度，對腫瘤的分級進行判定，還能更準確地檢測腦膠質瘤的代謝產物[15]。

Cho、Cr、NAA 是腦組織代謝產物中的重要成分。Cho 是腦組織中細胞膜磷脂的重要標志物，腦組織中一旦有惡性腫瘤發生，引起代謝速度加快，Cho 的含量便會呈現明顯增長趨勢，其水平會隨著腦腫瘤的惡性程度增加而增長[16]。NAA 是神經元的主要標志物，其水平與腦膠質瘤的分級呈反比。本研究中對患者采用常規MRI檢查，平掃和增強掃描結果均沒有差異，表明在術前無法對不同等級瘤體的瘤周水腫和瘤體強化程度進行準確判斷。而采用DTT聯合1H-MRS能檢查出高級別組患者腦腫瘤實質區和瘤周水腫區Cho/Cr、Cho/NAA均明顯高于低級別組，顯示高級別組腦膠質瘤患者體內的Cho 水平升高和NAA 水平降低具有重要聯系。Jia等[17]的研究表明，Cho/Cr 和Cho/NAA 能夠作為劃分腦膠質瘤分級的依據。FA 值和ADC 值是用來評定腫瘤細胞活性的重要依據，其中FA 值主要表現神經纖維解剖學的完整性，而ADC 值主要反映細胞間隙的大小[18]。本研究結果顯示，兩組患者腫瘤周圍水腫帶和瘤體rFA 值比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）；兩組患者瘤體rFA 值均低于腫瘤周圍水腫帶，差異均有統計學意義（P＜0.05）。表明rFA 值對腦膠質瘤的分級不具有重要影響，但是對腫瘤周圍水腫帶和瘤體的影響較大。高級別組患者腫瘤周圍水腫帶和瘤體rADC 值均明顯低于低級別組，提示腫瘤分級越高時，腦膠質瘤的惡性程度越高，腫瘤細胞數量越多，細胞間隙越窄，導致腫瘤內水分子的擴散程度受到限制，造成ADC值降低。相關研究表明，FA 值能夠判斷患者腦膠質細胞發生病變的情況，ADC 值會隨著腦組織水分子的擴散情況而改變[19]。對比兩組患者的腦膠質瘤DTT 結果發現，高級別組患者的腦白質纖維束以浸潤和破壞為主，而低級別組腦膠質瘤患者的腦白質纖維束以破壞和推移為主，表明腦膠質瘤纖維束的浸潤程度與腦膠質瘤的惡性程度呈反比，與相關研究報道結果相似[20]。為進一步探討DTT 聯合1H-MRS 對不同病理分級腦膠質瘤的診斷價值，本研究采用病理結果作為金標準進行對比分析，結果顯示，DTT 聯合1H-MRS 診斷腦膠質瘤病理分級的靈敏度、特異度、準確度均高于單一檢查；DTT 聯合1H-MRS 檢查能彌補兩個單項檢查的不足，對不同病理分級的腦膠質瘤具有較高的診斷價值，適合臨床廣泛推廣和應用。

綜上所述，1H-MRS 聯合DTT 能幫助臨床醫師更好地制訂手術方案，增加對腦膠質瘤和腦部白質纖維束的認知，提高對受損腦組織的了解程度，減少因檢查對患者造成的創傷。1H-MRS 聯合DTT 檢查能有效提高準確度、靈敏度和特異度，并且能夠作為診斷腦膠質瘤病理分級的重要依據。但是本研究納入的樣本量較少，在后續的相關研究中可適當擴大樣本量。