表觀彌散系數(shù)值在鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷中的價(jià)值

王玉林，劉夢(mèng)雨，李金鋒，張 軍，孫 璐，馮 逢，馬 林

1中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院放射診斷科，北京 100853 2中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730 3中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院神經(jīng)外科，北京 100853 4中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院病理科，北京 100853

表觀彌散系數(shù)值在鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷中的價(jià)值

王玉林1，劉夢(mèng)雨2，李金鋒1，張 軍3，孫 璐4，馮 逢2，馬 林1

1中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院放射診斷科，北京 1008532中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 1007303中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院神經(jīng)外科，北京 1008534中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院病理科，北京 100853

目的分析表觀彌散系數(shù) (ADC)值在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷中的作用。方法采用3.0T磁共振掃描機(jī)，對(duì)23例腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療后的患者 (隨訪中出現(xiàn)異常強(qiáng)化灶)行腦部常規(guī)MRI檢查及彌散加權(quán)成像(DWI)檢查，23例患者均經(jīng)二次手術(shù)或隨訪證實(shí)為膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)或放射性腦損傷。DWI原始數(shù)據(jù)采用Functool軟件進(jìn)行ADC值測(cè)量，感興趣區(qū) (ROIs)放置在病灶中DWI信號(hào)均勻處，并參考增強(qiáng)T1WI以避開(kāi)出血及液化壞死區(qū)。所選ROI的ADC值由Functool自動(dòng)計(jì)算出，為了減少誤差，在強(qiáng)化病灶內(nèi)測(cè)量10處ADC值，得到平均值、最大值及最小值。結(jié)果膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)及放射性腦損傷病灶中均常見(jiàn)出血、壞死、水腫等，導(dǎo)致ADC值具有較大差異。膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組平均ADC值及最大ADC值均小于放射性腦損傷組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組最小ADC值明顯小于放射性腦損傷組 (P=0.016)。結(jié)論最小ADC值在鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷中有一定的意義。

彌散加權(quán)成像;磁共振成像;表觀彌散系數(shù);放射性腦損傷;膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)

膠質(zhì)瘤是最常見(jiàn)的腦內(nèi)原發(fā)性腫瘤，每年約有1.2萬(wàn)人被診斷出患有腦內(nèi)膠質(zhì)瘤［1］，由于膠質(zhì)瘤具有浸潤(rùn)性生長(zhǎng)的特性，手術(shù)難以徹底切除且術(shù)后易復(fù)發(fā)，因此術(shù)后常規(guī)輔以放療以延長(zhǎng)患者的生存期。腦膠質(zhì)瘤患者在腦部放療后，大約20%會(huì)出現(xiàn)不同程度的放射性腦損傷，可以在放療結(jié)束后幾周內(nèi)出現(xiàn)，也可以在放療后數(shù)月甚至數(shù)年后出現(xiàn)。放射性腦損傷主要包括由于血腦屏障破壞所導(dǎo)致的放射性腦壞死和射線所致的廣泛白質(zhì)脫髓鞘［1］。即使患者所進(jìn)行的是全腦放療，放射性腦損傷通常也只好發(fā)于原發(fā)腫瘤的部位，發(fā)生這種現(xiàn)象的機(jī)制目前尚不清楚，有研究推測(cè)可能是由于原發(fā)腫瘤部位經(jīng)過(guò)手術(shù)后出現(xiàn)局部的血管源性水腫，而使鄰近的腦白質(zhì)更容易被射線所損傷［2］。近來(lái)，基于平面回波成像 (echo planar imaging，EPI)技術(shù)的彌散加權(quán)成像 (diffusion weighted imaging，DWI)在臨床中得到廣泛應(yīng)用，它反映了組織中水分子的彌散運(yùn)動(dòng)，而水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與其所處的環(huán)境及病理改變有關(guān)。分子的彌散狀態(tài)可用表觀彌散系數(shù) (apparent diffusion coefficient，ADC)加以量化［3-4］，通過(guò)測(cè)量ADC值，DWI可以反映組織的病理變化特征。有研究報(bào)道，應(yīng)用ADC值對(duì)腦膠質(zhì)瘤進(jìn)行術(shù)前分級(jí)和評(píng)價(jià)放射性腦損傷，認(rèn)為放療反應(yīng)DWI表現(xiàn)為相對(duì)低信號(hào)，ADC值相對(duì)較高 (約為2.88×10-3mm2/s)［5］，而高級(jí)別膠質(zhì)瘤ADC值變化范圍為 (1.1～1.37)×10-3mm2/s［6-7］。本研究評(píng)估了ADC在鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷中的應(yīng)用價(jià)值。

對(duì)象和方法

對(duì)象 2008年10月至2009年9月在中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院就診的腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療后患者23例，其中，男18例，女5例，平均年齡47歲 (32～67歲)。入選條件:(1)腦內(nèi)膠質(zhì)瘤術(shù)后患者 (手術(shù)病理證實(shí));(2)術(shù)后進(jìn)行術(shù)區(qū)局部或全腦放療 (總劑量＞54 Gy);(3)患者M(jìn)R隨訪中，在原病灶區(qū)或放療范圍內(nèi)出現(xiàn)異常強(qiáng)化病灶。23例患者中，經(jīng)二次手術(shù)病理證實(shí)者17例，隨訪證實(shí)者6例，隨訪時(shí)間大于3個(gè)月。在二次手術(shù)病理證實(shí)的17例患者中，9例為膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)，8例為放射性腦損傷。隨訪的6例患者中，1例患者在進(jìn)行第1次磁共振波譜檢查(MRS)后的2個(gè)月內(nèi)腦內(nèi)強(qiáng)化病灶迅速變大，占位效應(yīng)更為顯著，在第3次隨訪的前3 d死亡 (此患者為密切隨訪，間隔時(shí)間為1個(gè)月)，隨訪診斷為膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā);4例患者在隨訪中強(qiáng)化病灶的范圍及占位效應(yīng)明顯縮小，周圍水腫明顯減輕，臨床癥狀好轉(zhuǎn)，隨訪診斷為放射性腦損傷 (隨訪5個(gè)月);1例患者在臨床隨訪的13個(gè)月中，病灶大小及強(qiáng)化方式未見(jiàn)明顯變化，隨訪診斷為放射性腦損傷。

MRI檢查 所有檢查均采用GE Signa 3.0T磁共振儀，高分辨率八通道頭相控線圈，掃描序列包括常規(guī)檢查、DWI檢查和增強(qiáng)掃描。檢查前患者頭部?jī)蓚?cè)進(jìn)行軟物填充，盡可能減少患者頭部運(yùn)動(dòng)。

常規(guī)檢查:顱腦常規(guī)MRI平掃包括橫軸位T1flair/T1WI(TR/TE=2054/7 ms，TI=860 ms)，F(xiàn)SE/T2WI(TR/TE=5000/115 ms，TI=2100 ms)，冠狀位flair/T2WI(TR/TE=9602/106 ms)。層厚6 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣320×224。MRI增強(qiáng)掃描:靜脈注射0.1 mmol/kg Gd-DTPA(馬根維顯，拜耳先靈)后行橫軸位、冠狀位和矢狀位掃描，脂肪抑制T1flair序列，層厚6 mm，層間距1 mm。

DWI檢查及后處理:DWI采用EPI序列(TR/TE=6000/68 ms)，X、Y、Z這3個(gè)空間軸上同時(shí)施加彌散加權(quán)梯度場(chǎng)，b值1000 s/mm2，矩陣128×128，單次激發(fā)，層厚6 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，掃描時(shí)間24 s。DWI原始數(shù)據(jù)傳至后處理工作站，利用Functool軟件進(jìn)行處理測(cè)值。在軟件應(yīng)用原始數(shù)據(jù)自動(dòng)生成ADC圖后，手工繪制感興趣區(qū) (regions of interest，ROIs)，ROI的選擇參考增強(qiáng)橫軸位圖像，在均勻增強(qiáng)的病灶內(nèi)放置ROI(20～50 mm2)，避開(kāi)出血、液化壞死等區(qū)域，所選ROIs的 ADC值由Functool軟件自動(dòng)計(jì)算獲得，為了減少誤差，本研究測(cè)量了強(qiáng)化病灶內(nèi)10個(gè)不同ROI的ADC值，計(jì)算其平均ADC值，并同時(shí)獲得最大ADC值和最小ADC值。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件包，組間比較采用分組t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

23例患者中，10例為膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)，13例為放射性腦損傷。膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組和放射性腦損傷組患者的平均ADC值 ［(1.33±0.55)×10-3mm2/s比 (1.36±0.34)×10-3mm2/s，P=0.862］和最大 ADC值［(1.46±0.65)×10-3mm2/s比 (1.60±0.40) ×10-3mm2/s，P=0.871］間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組患者的ADC最小值為 (0.82±0.35) ×10-3mm2/s，明顯低于放射性腦損傷組的 (1.14±0.23) ×10-3mm2/s(P=0.016)。膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷的典型MRI表現(xiàn)分別見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 患者，男，37歲，手術(shù)病理證實(shí)為膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)Fig 1 Man，37 years old，pathologically confirmed glioma recurrence

圖2 患者，男，32歲，手術(shù)病理證實(shí)為放射性腦損傷Fig 2 Men，32 years old，pathologically confirmed for the radiation brain injury

討 論

放射性腦損傷通常包括以深部白質(zhì)為主的壞死和皮質(zhì)的壞死 (深層皮質(zhì)受累為主)。在放射性腦損傷發(fā)生的早期，壞死腦組織周圍的血管壁會(huì)出現(xiàn)纖維蛋白樣壞死，病變后期血管的改變還包括管壁增厚、玻璃樣變性和毛細(xì)血管擴(kuò)張。在壞死腦組織的周圍通?？梢钥吹綇V泛的膠質(zhì)增生。放射性腦損傷的發(fā)生及嚴(yán)重程度和放射劑量呈正比。放射性腦損傷由于導(dǎo)致血腦屏障破壞，從而在常規(guī)MRI平掃和增強(qiáng)掃描時(shí)也可以表現(xiàn)為在原術(shù)區(qū)或放療野內(nèi)出現(xiàn)新的異常強(qiáng)化病灶，伴有或不伴有水腫，可有占位效應(yīng)，使其影像學(xué)表現(xiàn)與膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)很難鑒別。

與常規(guī)MRI不同，DWI能夠觀察活體組織中水分子的微觀彌散運(yùn)動(dòng)，使MRI對(duì)人體的研究深入到了微觀的水平，反映了人體組織的空間組成信息及病理生理狀態(tài)下各組織成分之間水分子交換的功能狀況［8-9］。DWI檢查對(duì)微觀運(yùn)動(dòng)很敏感，如微循環(huán)中血流、脈搏、呼吸及組織灌注等都會(huì)引起信號(hào)衰減和偽影，因此測(cè)量活體中水分子彌散必須采用快速成像的方法，以去除生理活動(dòng)對(duì)彌散運(yùn)動(dòng)測(cè)量的影響，EPI技術(shù)是目前臨床使用MRI領(lǐng)域最快的成像方法。水分子在活體組織內(nèi)的彌散受多種因素影響，包括能量依賴性水分子轉(zhuǎn)運(yùn)、膜結(jié)構(gòu)的分布 (細(xì)胞膜、基底膜、軸突走形等)、核漿比以及胞漿內(nèi)大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)的分布等。一般用綜合了上述因素的ADC值來(lái)代表D(彌散系數(shù))值。ADC值是通過(guò)DWI取2個(gè)不同的b值計(jì)算得到，能夠定量研究分子的彌散程度，公式為:ADC=In(S2/S1)/(b2-b1)，其中S2和S1分別是不同擴(kuò)散敏感系數(shù) (b)值條件下的信號(hào)強(qiáng)度，b為常數(shù)。ADC值可代表水分子在組織內(nèi)的擴(kuò)散能力，水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，ADC值越大。應(yīng)用高b值可以增加EPI成像序列對(duì)彌散運(yùn)動(dòng)的敏感性，但高b值會(huì)降低圖像的信噪比，目前DWI檢查b值通常采用1000 s/mm2。

本研究結(jié)果顯示，膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組的平均ADC值、最大ADC值及最小ADC值均小于放射性腦損傷組，這些結(jié)果與之前關(guān)于腦內(nèi)病變ADC值的文獻(xiàn)報(bào)道一致。Chen等［10］使用ADC值對(duì)不同級(jí)別膠質(zhì)瘤進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)最小ADC值在鑒別高級(jí)別與低級(jí)別膠質(zhì)瘤中有較大價(jià)值，低級(jí)別膠質(zhì)瘤的最小ADC值平均為1.057×10-3mm2/s，高級(jí)別膠質(zhì)瘤的最小ADC值平均為0.773×10-3mm2/s，該研究高級(jí)別膠質(zhì)瘤的最小ADC值與本研究中膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組的最小ADC值 (0.82±0.35)×10-3mm2/s非常相近，提示最小ADC值在反映膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)上具有較大作用。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于使用ADC值鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷的報(bào)道不多。Zeng等［11］研究了55例患者，膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)強(qiáng)化區(qū)的平均ADC值為 (1.20±0.08)×10-3mm2/s，放射性腦損傷強(qiáng)化區(qū)的平均ADC值為(1.39±0.09)×10-3mm2/s，認(rèn)為膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組的ADC值明顯低于放射性腦損傷，這可能是由于腫瘤細(xì)胞數(shù)目較多，細(xì)胞間隙較小，而且細(xì)胞核漿比大，導(dǎo)致水分子彌散更加受限，ADC值降低。Hein等［12］研究結(jié)果顯示，腫瘤復(fù)發(fā)組的ADC值為 (1.18±0.13)×10-3mm2/s，明顯低于放射性腦損傷組的(1.40±0.17)×10-3mm2/s，但在膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組中，二次手術(shù)病理證實(shí)為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和間變型膠質(zhì)瘤的ADC值間差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩者分別為(1.20±0.14)×10-3mm2/s和 (1.13±0.13)×10-3mm2/s。本研究顯示，膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組的平均ADC值為 (1.33±0.55)×10-3mm2/s，而放射性腦損傷組的平均ADC值為 (1.36±0.34)×10-3mm2/s，兩組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組的最小ADC值 (0.82±0.35)×10-3mm2/s明顯低于放射性腦損傷組的最小ADC值 (1.14±0.23)×10-3mm2/s，表明最小ADC值在鑒別診斷中具有重要意義。

本研究中1例放射性腦損傷患者的ADC平均值為0.67×10-3mm2/s，明顯低于放射性腦損傷組的ADC平均值 (1.36±0.34)×10-3mm2/s，該患者的最小ADC值為0.54×10-3mm2/s，這可能與放療后腦組織的損傷有關(guān)，如腦組織壞死、膠質(zhì)增生、纖維瘢痕組織及肉芽組織形成等，當(dāng)然也可能同時(shí)存在灶性腫瘤復(fù)發(fā)。由于膠質(zhì)瘤本身具有浸潤(rùn)性生長(zhǎng)的特點(diǎn)，很難通過(guò)手術(shù)完全徹底清除，因此理論上腫瘤殘留、復(fù)發(fā)是難以避免的，在放射性腦損傷病灶中同時(shí)存在腫瘤復(fù)發(fā)也是事實(shí)，但關(guān)鍵是確認(rèn)導(dǎo)致癥狀的主要原因 (如放射性腦損傷)，同時(shí)應(yīng)仔細(xì)對(duì)影像進(jìn)行分析，檢出具有不同影像特征的病灶(如局灶性腫瘤復(fù)發(fā))。

總之，本研究結(jié)果顯示膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)組的平均ADC值、最大ADC值及最小ADC值均小于放射性腦損傷組，其中最小ADC值在兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，最小ADC值在兩者的鑒別中具有較大意義。

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Application Value of Apparent Diffusion Coefficient in Differentiation of Brain radiation-injuries and Glioma Recurrence

WANG Yu-lin1，LIU Meng-yu2，LI Jin-feng1，ZHANG Jun3，SUN Lu4，F(xiàn)ENG Feng2，MA Lin1

1Department of Radiology，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China2Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China3Department of Neurosurgery，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China4Department of Pathology，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China

MA Lin Tel:010-66939592，E-mail:cjr.malin@vip.163.com

ObjectiveTo evaluate application value of apparent diffusion coefficient(ADC)in differentiating brain radiation-injuries and glioma recurrence.MethodsTotally 23 patients［18 men and 5 women aged 32 to 67 years(mean:47 years)］with previously resected and irradiated glioma were examined by using a 3.0T MR Scanner，including conventional and diffusion weighted image(DWI)sequences.All the cases were proved by pathology or clinical follow-up.Postprocessing of ADC maps was performed by using Functool software(AW 4.3，GE Healthcare)，and the regions of interest(ROIs)were manually drawn on ADC maps in the area corresponding to the contrast-enhancing area on post-contrast axial T1-weighted images，avoiding the hemorrhage or necrosis.The ADC values were calculated automatically.ADC values were measured 10 times in order to reduce errors，and mean ADC value，maximum ADC value，and minimum ADC value were acquired.ResultsBoth recurrent glioma and irradiated necrosis tended to have hemorrhage，necrosis，and edema.The mean ADC value and maximum ADC value were lower in the recurrent tumor group than in the radiation-injuries group，but no statistical difference was achieved.However，the minimum ADC value was significantly lower in the recurrent tumor group than in the radiation-injuries group(P=0.016).ConclusionThe minimum ADC value can be used as an useful tool in differentiating tumor recurrence from radiation-injuries.

diffusion weighted imaging;magnetic resonance imaging;apparent diffusion coefficient;radiation injuries;glioma recurrence

Acta Acad Med Sin，2012，34(4):396-400

馬 林 電話:010-66939592，電子郵件:cjr.malin@vip.163.com

R814

A

1000-503X(2012)04-0396-05

10.3881/j.issn.1000-503X.2012.04.016

2012-02-15)

·論 著·