磁共振DTI與DTT在星形細(xì)胞瘤分級(jí)診斷中的應(yīng)用價(jià)值

魏 璇，金國宏，哈若水

(1寧夏人民醫(yī)院，銀川750002;2寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院)

星形細(xì)胞瘤是顱內(nèi)最常見的腫瘤之一，約占膠質(zhì)瘤的75%以上［1］。擴(kuò)散張量成像(DTI)和腦白質(zhì)纖維束成像(DTT)是一種新興磁共振成像技術(shù)，可以用來檢測(cè)腦實(shí)質(zhì)內(nèi)水彌散的各向異性及彌散程度，較常規(guī)MRI可以更清晰地顯示腦白質(zhì)纖維的走行，并能通過對(duì)相關(guān)值的分析了解腫瘤特性［2，3］。通過對(duì)星形細(xì)胞瘤表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)及各向異性分?jǐn)?shù)(FA)的測(cè)量分析，觀察腫瘤對(duì)白質(zhì)纖維束形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，探討DTI及DTT在星形細(xì)胞瘤分級(jí)診斷中的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)外科術(shù)前擬定手術(shù)方案、判斷術(shù)中腫瘤的可切除程度及制定術(shù)后治療方案有一定的幫助和指導(dǎo)意義。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2010年10月～2011年8月在寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院經(jīng)治的30例星形細(xì)胞瘤的臨床資料，均經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)。30例患者中，男17例、女 13例，年齡 26～79(49.2±12.9)歲。根據(jù)WHO 2007年腦腫瘤的分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［4］，Ⅰ～Ⅱ級(jí)(低級(jí)別)星形細(xì)胞瘤14例，Ⅲ～Ⅳ級(jí)(高級(jí)別)星形細(xì)胞瘤16例;其中毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤8例，彌漫型星形細(xì)胞瘤6例，間變型星形細(xì)胞瘤9例，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤7例。腫瘤位于幕上22例，小腦5例，腦干3例。累及額葉13例、顳葉或額顳葉5例、頂枕葉6例、基底節(jié)區(qū)1例。

1.2 DTI、DTT檢查及圖像處理 采用GE公司(美國)生產(chǎn)的Signa Excite 3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描儀，30例均行 MRI平掃、增強(qiáng)及 DTI檢查［5］。采用ADW 4.3工作站Functool 2.0軟件對(duì)DTI原始圖像進(jìn)行分析處理，構(gòu)建平均ADC圖、部分FA圖。根據(jù)傳統(tǒng)T1WI、T2WI及T1WI增強(qiáng)圖像的信號(hào)特點(diǎn)確定出腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)(增強(qiáng)后最明顯的部分;無增強(qiáng)的低級(jí)別星形細(xì)胞瘤，T2WI信號(hào)最高處)、瘤周區(qū)(腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)外1.5 cm的范圍)。分別于腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周區(qū)、對(duì)應(yīng)側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)各選擇感興趣區(qū)(ROI)，選取面積不小于約50 mm2的ROI，用校正功能對(duì)圖像進(jìn)行修剪，去除回波平面成像(EPI)圖像偽影及失真，行降噪處理，最后計(jì)算得到腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周區(qū)及相對(duì)應(yīng)健側(cè)區(qū)的ADC值及FA值，每個(gè)區(qū)域選取相同面積的ROI測(cè)量3次，取均值。FA值和ADC值的測(cè)量均在軸位DTI圖像上進(jìn)行，要求盡可能包括病灶、病灶周圍水腫帶及對(duì)側(cè)相應(yīng)正常腦白質(zhì)區(qū)，避開出血、囊變、壞死及周圍腦脊液等，免除部分容積效應(yīng)、磁化率、運(yùn)動(dòng)偽影等。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件。所有計(jì)量資料數(shù)據(jù)ˉx±s表示，比較采用獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)和兩樣本配對(duì)t檢驗(yàn)。P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DTI及 DTT

2.1.1 DTI 星形細(xì)胞瘤 DTI表現(xiàn)見圖1。FA圖上均能清晰顯示健側(cè)大腦半球白質(zhì)纖維束及患側(cè)斷裂或缺失不全的白質(zhì)纖維束。與健側(cè)正常腦組織比較，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)腫瘤區(qū)呈藍(lán)綠色，F(xiàn)A值下降，呈等或低信號(hào);瘤周水腫區(qū)表現(xiàn)為等或稍低信號(hào)。ADC圖呈黃綠色，ADC值下降，呈等或混雜信號(hào)。低級(jí)別星形細(xì)胞瘤FA、ADC信號(hào)特點(diǎn):FA圖上腫瘤信號(hào)略減低，瘤周區(qū)多呈等或稍低信號(hào);在ADC圖上腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)多呈等信號(hào)。高級(jí)別星形細(xì)胞瘤FA、ADC圖信號(hào)特點(diǎn):FA圖上腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)均呈等、低信號(hào)，囊變壞死區(qū)呈低信號(hào);ADC圖呈黃綠色，ADC值下降，通常呈等或混雜信號(hào)，囊變壞死區(qū)呈高信號(hào)。

圖1 Ⅱ、Ⅲ級(jí)星形細(xì)胞瘤DTI表現(xiàn)

2.1.2 DTT 星形細(xì)胞瘤DTT表現(xiàn)見圖2。14例低級(jí)別星形細(xì)胞瘤中，纖維束整體形態(tài)大多完整，代表纖維束密度的顏色略變淺，對(duì)周圍腦白質(zhì)纖維束主要產(chǎn)生壓迫作用，白質(zhì)纖維束可見變形、移位，粗細(xì)變化不明顯，2例可見稀疏;16例高級(jí)別星形細(xì)胞瘤中，6例周圍白質(zhì)纖維束變細(xì)，受推擠移位，10例周圍白質(zhì)纖維束雜亂無序，有推移浸潤、斷裂稀疏和缺失，色彩較健側(cè)明顯變淺，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)腦白質(zhì)纖維束呈稀疏、中斷、缺如的表現(xiàn)。

圖2 Ⅱ、Ⅲ級(jí)星形細(xì)胞瘤DTT表現(xiàn)

2.2 低、高級(jí)別星形細(xì)胞瘤FA值、ADC值 低、高級(jí)別星形細(xì)胞瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周區(qū)及正常腦組織FA、ADC值比較見表1。由表1得知，星形細(xì)胞瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值低于瘤周區(qū)(P＜0.05)，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)及瘤周區(qū)的FA值、ADC值均低于正常腦組織(P均 ＜0.05)，高級(jí)別星形細(xì)胞瘤腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)及瘤周區(qū)的FA值低于低級(jí)別者(P均＜0.05)，高級(jí)別腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值低于低級(jí)別者(P＜0.05)，低、高級(jí)別星形細(xì)胞瘤瘤周區(qū)ADC值相近(P＞0.05)。

表1 低、高級(jí)別組星形細(xì)胞瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周區(qū)及正常腦組織FA、ADC值比較(ˉx±s)

3 討論

3.1 擴(kuò)散張量纖維束成像在星形細(xì)胞瘤分級(jí)中的應(yīng)用 本研究中30例星形細(xì)胞瘤患者累及多條白質(zhì)纖維束，白質(zhì)纖維束隨病灶累及的位置而改變，額、頂葉的星形細(xì)胞瘤多累及上縱束和放射冠，當(dāng)病灶位置較深時(shí)，則可累及內(nèi)、外囊及胼胝體等纖維束;當(dāng)腫瘤在顳葉深部時(shí)，往往累及下縱束。依據(jù)腫瘤大小不同，大的腫瘤往往可累及多條纖維束。

DTT技術(shù)可以很好地顯示腫瘤與瘤周白質(zhì)纖維束的關(guān)系。本研究中通過重組的纖維束可發(fā)現(xiàn)，低級(jí)別的星形細(xì)胞瘤主要呈膨脹性生長，邊緣的白質(zhì)纖維束在形態(tài)上相對(duì)完好，對(duì)鄰近的白質(zhì)纖維束主要表現(xiàn)為部分浸潤和推移作用，可有輕度的擠壓和破壞;而高級(jí)別的星形細(xì)胞瘤主要呈浸潤性生長，對(duì)毗鄰的纖維束主要表現(xiàn)為完全浸潤或者完全破壞。其原因可能與腫瘤的惡性程度有關(guān)，高級(jí)別星形細(xì)胞瘤較低級(jí)別星形細(xì)胞瘤具有更強(qiáng)的侵襲性，其生長速度相對(duì)較快，浸潤程度較深，對(duì)瘤周白質(zhì)纖維束造成的推擠作用較大，腫瘤細(xì)胞對(duì)瘤周纖維束的浸潤較多，所以纖維束破壞較為嚴(yán)重。綜上所述，DTT可以判定不同級(jí)別星形細(xì)胞瘤的浸潤范圍。

3.2 FA值、ADC值在星形細(xì)胞瘤分級(jí)中的應(yīng)用

3.2.1 FA值在高、低級(jí)別星形細(xì)胞瘤實(shí)質(zhì)區(qū)及瘤周區(qū)的應(yīng)用 FA值反映擴(kuò)散的方向，是擴(kuò)散各向異性成分占整個(gè)擴(kuò)散張量總值的比例，受多種因素的影響，如腫瘤細(xì)胞密度、神經(jīng)細(xì)胞膜成分及結(jié)構(gòu)、細(xì)胞外間隙、神經(jīng)細(xì)胞軸突直徑、白質(zhì)纖維髓鞘完整性等。

本研究結(jié)果表明高、低級(jí)別腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)及瘤周區(qū)FA值明顯降低，且前者FA值后者更低，在FA圖上，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)呈低信號(hào)，原因可能為:①與腫瘤細(xì)胞密度及浸潤程度有關(guān)。由于高級(jí)別星形細(xì)胞瘤腫瘤區(qū)發(fā)生囊變壞死的幾率較大，因此正常神經(jīng)元的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和神經(jīng)纖維軸突受到破壞，致使水分子擴(kuò)散的各向異性程度降低;②高級(jí)別星形細(xì)胞瘤中心壞死區(qū)白質(zhì)髓鞘丟失，有髓纖維束微觀結(jié)構(gòu)的完整性遭到破壞，致FA值降低。Kinoshita等［6］對(duì)15例Ⅱ～Ⅳ級(jí)星形細(xì)胞瘤和5例惡性淋巴瘤腫瘤中心進(jìn)行穿刺活檢，結(jié)果表明FA值與腫瘤細(xì)胞密度呈正相關(guān)。這與本研究結(jié)論相符。

腫瘤瘤周區(qū)域的構(gòu)成在組織學(xué)上大多以水腫為主，是顱內(nèi)腫瘤對(duì)周圍組織繼發(fā)的一種病理生理學(xué)改變。本研究結(jié)果顯示，在高、低級(jí)別星形細(xì)胞瘤中，瘤周區(qū)FA值較健側(cè)明顯降低，F(xiàn)A圖上瘤周區(qū)呈等或稍低信號(hào)，表明腫瘤細(xì)胞的浸潤越明顯，白質(zhì)破壞及髓鞘脫失越嚴(yán)重，F(xiàn)A值越降低。因此我們可以認(rèn)為，F(xiàn)A值在星形細(xì)胞瘤分級(jí)中有一定的鑒別價(jià)值，高級(jí)別星形細(xì)胞瘤腫瘤區(qū)及瘤周水腫區(qū)表現(xiàn)出較低級(jí)別星形細(xì)胞瘤更低的數(shù)值，因此可以在術(shù)前預(yù)測(cè)星形細(xì)胞瘤的分級(jí)，了解腫瘤周圍浸潤的情況。這與國外的研究結(jié)果［7］相一致。

3.2.2 ADC值在高、低級(jí)別星形細(xì)胞瘤實(shí)質(zhì)區(qū)及瘤周區(qū)的應(yīng)用 ADC值即平均擴(kuò)散值是細(xì)胞內(nèi)外間隙水分子向各個(gè)方向擴(kuò)散的平均值，反映擴(kuò)散的幅度，受細(xì)胞內(nèi)外間隙水分子含量、腫瘤細(xì)胞密度、膠質(zhì)成分的影響，其中腫瘤細(xì)胞密度是最主要的影響因素。既往研究表明［8］，隨著星形細(xì)胞瘤惡性程度的增加，ADC值有下降趨勢(shì)。原因是腫瘤惡性程度越高，細(xì)胞數(shù)目越多，細(xì)胞增殖比例加大，細(xì)胞外間隙則變小，再加之細(xì)胞異型性隨惡性度增高，核漿比例加大，導(dǎo)致水分子彌散運(yùn)動(dòng)受限，ADC值降低。本研究結(jié)果顯示，高、低級(jí)別星形細(xì)胞瘤腫瘤區(qū)ADC值均降低，且高級(jí)別者ADC值較低級(jí)別者低，表明腫瘤級(jí)別越高，水分子彌散受限越明顯，這與文獻(xiàn)［9］報(bào)道的結(jié)果相符。本研究結(jié)果同樣表明，高、低級(jí)別星形細(xì)胞瘤實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值均較健側(cè)腦白質(zhì)ADC值明顯減低，其原因?yàn)槟[瘤組織血供較正常組織豐富，側(cè)枝循環(huán)及微循環(huán)豐富，循環(huán)血量增加，致細(xì)胞外間隙縮小，使水分子彌散速度受限，ADC值減低。有學(xué)者［10］認(rèn)為，隨著腫瘤級(jí)別的增高，ADC值逐漸降低。因此，對(duì)腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值的測(cè)量可用于術(shù)前預(yù)測(cè)高級(jí)別與低級(jí)別的星形細(xì)胞瘤。膠質(zhì)細(xì)胞瘤的平均擴(kuò)散系數(shù)值還同細(xì)胞外間隙有關(guān)［11］。低級(jí)別星形細(xì)胞瘤細(xì)胞增殖及有絲分裂不明顯，因此水分子易于沿著寬大的細(xì)胞外間隙擴(kuò)散，使其ADC值高于高級(jí)別星形細(xì)胞。

本研究還發(fā)現(xiàn)，低、高級(jí)別星形細(xì)胞瘤瘤周區(qū)的ADC值相近，說明低、高級(jí)別星形細(xì)胞瘤瘤周區(qū)分子擴(kuò)散能力近似，因此我們認(rèn)為ADC值在一定程度上可以用來區(qū)分腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)與瘤周區(qū)的組織結(jié)構(gòu)。但有待于大樣本的影像資料及病理結(jié)果來進(jìn)一步證實(shí)。

3.3 DTI、DTT技術(shù)對(duì)星形細(xì)胞瘤分級(jí)診斷的意義

DTI和DTT技術(shù)對(duì)高、低級(jí)別星形細(xì)胞瘤的鑒別有一定的指導(dǎo)意義。結(jié)合FA值與ADC值［12］，對(duì)于明確星形細(xì)胞瘤的分級(jí)具有十分顯著的作用，同時(shí)對(duì)臨床術(shù)前界定腫瘤的范圍及術(shù)中評(píng)價(jià)和術(shù)后隨訪具有指導(dǎo)作用［13］，可設(shè)計(jì)出使患者最耐受、侵襲性最小的手術(shù)路徑，降低術(shù)后致殘率;同時(shí)可以進(jìn)行術(shù)中導(dǎo)航，做到精確切除腫瘤殘留組織;在術(shù)后隨訪中，可以通過3D DTI即DTT圖來進(jìn)一步判斷星形細(xì)胞瘤切除術(shù)后腦組織的逐步恢復(fù)情況，以此來評(píng)價(jià)星形細(xì)胞瘤患者術(shù)后的生活質(zhì)量。

本研究尚存在不足之處。首先，受課題時(shí)間的限制，病例數(shù)較少，對(duì)兩個(gè)參數(shù)的測(cè)量在一定程度上存在誤差，故未對(duì)星形細(xì)胞瘤做較為詳細(xì)的分級(jí)，因此需要擴(kuò)大樣本量和樣本收集范圍做進(jìn)一步研究;其次，DTI采集所用的EPI序列對(duì)磁場不均勻性和頭部運(yùn)動(dòng)敏感，易導(dǎo)致圖像變形和偽影的發(fā)生，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量參數(shù)的不穩(wěn)定。

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