彌散加權(quán)成像在腦腫瘤診療中的應(yīng)用現(xiàn)狀

唐 潔(綜述)，趙新湘，閆 東(審校)

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院磁共振室，昆明 650101)

顱腦腫瘤是除腦血管病外神經(jīng)系統(tǒng)最常見的疾病，是影像和臨床醫(yī)師共同關(guān)心和研究的對象[1]。顱腦腫瘤種類較多，危害很大，手術(shù)切除是目前治療的首選方法，但手術(shù)的成功與否與腫瘤的大小、惡性程度、腫瘤生物學(xué)邊界的確定以及腫瘤與周圍結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，腫瘤本身或者手術(shù)過程均可致殘，這些因素均會影響手術(shù)方案的制訂[2]。因此，術(shù)前正確評估腫瘤生長情況顯得尤為重要。隨著影像學(xué)的發(fā)展，新的成像技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對腦腫瘤的診斷、惡性程度分級、隨訪有很大幫助。磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)基于平面回波成像技術(shù)，由于掃描時間短，可以在不延長掃描時間的情況下獲得多層圖像的數(shù)據(jù)，后處理簡單，不僅能提供形態(tài)學(xué)信息，而且能顯示分子微觀運動，并可利用表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值量化分析活體組織中水分子的擴散運動狀態(tài)，無創(chuàng)性地反映活體組織在生理和病理生理狀態(tài)下水分子微觀運動的情況，間接了解細胞的密度、功能狀態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)的改變，更適于臨床常規(guī)應(yīng)用。

1 DWI在腦腫瘤鑒別診斷中的應(yīng)用

1.1在腫瘤與非腫瘤中的鑒別診斷價值 在臨床工作中，腦膿腫是常見的感染性疾病，其在膿腫包膜形成后CT和磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)增強掃描時多呈環(huán)狀強化，環(huán)壁厚薄較均一，而不典型者環(huán)壁可厚薄不均且不規(guī)則，有的還可伴有結(jié)節(jié)狀強化。腦膠質(zhì)瘤或轉(zhuǎn)移瘤可表現(xiàn)為厚薄不均的花環(huán)樣強化，囊變的星形細胞瘤表現(xiàn)為環(huán)壁厚薄較均一的強化。通過常規(guī)MRI特征鑒別腦膿腫、腦膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤有一定困難，而DWI在腦內(nèi)環(huán)狀強化病變良、惡性鑒別診斷中具有直觀、特征性的應(yīng)用價值。腦膿腫的環(huán)狀強化病變在DWI上多直觀表現(xiàn)為高信號，而腦膠質(zhì)瘤或轉(zhuǎn)移瘤的環(huán)狀強化病變多顯示為低信號[3]。腦膿腫ADC值顯著低于腦腫瘤囊變壞死灶A(yù)DC值[4]。Alam等[5]研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合常規(guī)MRI信息，DWI鑒別腦膿腫和腦腫瘤的靈敏度為94.73%，特異度為94.44%，準確度為94.5%，陽性預(yù)測值為94.73%，陰性預(yù)測值為94.44%。而黃敏華等[6]研究發(fā)現(xiàn)，腦膿腫包膜期DWI為高信號，ADC值低，與壞死囊變腦轉(zhuǎn)移瘤DWI及ADC值正好相反，但吸收期及腦炎期腦膿腫DWI為低信號或等信號，而ADC值高信號或等信號，與壞死囊變腦轉(zhuǎn)移瘤正好相類似，DWI及ADC值有助于鑒別包膜期腦膿腫與壞死囊變腦轉(zhuǎn)移瘤，對吸收期腦膿腫與壞死囊變腦轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷無明顯意義。

1.2在不同腦腫瘤中的鑒別診斷價值

1.2.1高級別膠質(zhì)瘤與淋巴瘤 淋巴瘤對放化療比較敏感，手術(shù)后的生存期與膠質(zhì)母細胞瘤不同，但在臨床工作中，由于這兩種腫瘤可能存在高細胞密度、高血供以及伴發(fā)的囊變壞死等相似的特質(zhì)，常規(guī)MRI鑒別診斷仍存在難度。張德輝等[7]回顧性研究發(fā)現(xiàn)，12例淋巴瘤腫瘤實質(zhì)在DWI上呈稍高或高信號，ADC值顯著低于對側(cè)正常白質(zhì)；而15例膠質(zhì)母細胞瘤體實性部分的DWI多為等或稍低信號，ADC值顯著高于對側(cè)正常白質(zhì)；淋巴瘤與膠質(zhì)母細胞瘤間的ADC值以及rADC(相對ADC值)(病變組織的ADC值/對側(cè)正常腦組織的ADC值)具有明顯差異。以ADC值為0.805×10-3mm2/s作為鑒別淋巴瘤與膠質(zhì)母細胞瘤的界值，其靈敏度為100%，特異度為92%，準確度為96%；而rADC的界值取1.08時，靈敏度為100%，特異度為95%，準確度為100%，定量測量腫瘤實質(zhì)ADC值有助于腦淋巴瘤及膠質(zhì)母細胞瘤的鑒別診斷，可以作為常規(guī)MRI檢查的補充手段。但也有研究表明，淋巴瘤與高級別膠質(zhì)瘤的ADC值和rADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義[8]。

1.2.2高級別膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤 顱腦高級別膠質(zhì)瘤與多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤較易鑒別，但與單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤鑒別較困難，DWI成像可增加診斷信息。有研究指出,腦轉(zhuǎn)移瘤瘤周主要為血管源性水腫，ADC值顯著高于瘤周有腫瘤細胞浸潤的高級別膠質(zhì)瘤[9]。葉愛華等[10]研究顯示，高級別膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤瘤中心的ADC值相近，而轉(zhuǎn)移瘤瘤周水腫區(qū)ADC值顯著高于高級別膠質(zhì)瘤，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，有助于兩者間的鑒別。陳鑫等[11]研究發(fā)現(xiàn)，瘤灶區(qū)rADC值在單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤與惡性膠質(zhì)瘤之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，瘤周區(qū)rADC腦轉(zhuǎn)移瘤高于惡性膠質(zhì)瘤。何曉鵬等[12]研究發(fā)現(xiàn)，DWI上36例惡性膠質(zhì)瘤邊緣毛糙，其中27例呈“暈”狀改變；28例腦轉(zhuǎn)移瘤邊緣清楚，4例稍毛糙但無“暈”狀改變。惡性膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤近瘤水腫帶的ADC值和rADC值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，而遠瘤水腫帶差異無統(tǒng)計學(xué)意義；惡性膠質(zhì)瘤近、遠瘤水腫帶的ADC值和rADC值的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義；腦轉(zhuǎn)移瘤近、遠瘤水腫帶的ADC值和rADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

1.2.3不同病理類型膠質(zhì)瘤的鑒別 研究表明，ADC值還有助于低級別的少枝膠質(zhì)腫瘤、混合性少枝星形細胞瘤和低級別星形細胞瘤間的鑒別[13]，但是不同研究者得出的ADC閾值存在較大差別。另外，腫瘤的快速生長導(dǎo)致的血液供應(yīng)相對不足而使腫瘤缺血也是ADC值降低的原因之一[14]。少枝膠質(zhì)腫瘤的細胞密度一般較大，且不同級別和不同基因亞型的少枝膠質(zhì)腫瘤細胞密度也不相同，最新的研究顯示，ADC與1p/19q 基因狀態(tài)有一定關(guān)系[15]。

2 DWI在膠質(zhì)瘤分級中的應(yīng)用

ADC值反映水分子的擴散運動，而水分子的擴散受組織細胞結(jié)構(gòu)，包括細胞密度、核漿比例、細胞膜通透性、細胞外間隙、擴散介質(zhì)的黏滯性、溫度以及毛細血管的軸流狀況等多種因素影響。惡性級別高的腫瘤組織內(nèi)，細胞增殖周期短，細胞異型，核分裂明顯，核漿比高，細胞密集而細胞外間隙小，水分子不易擴散，ADC值低；惡性級別低的腫瘤細胞較少，結(jié)構(gòu)稀疏，細胞外間隙大，水分子容易擴散，ADC值高，因此ADC值與細胞密度呈明顯的負相關(guān)[16-17]。許多學(xué)者對良、惡性膠質(zhì)瘤進行定量的擴散測量表明，低級別膠質(zhì)瘤實質(zhì)部分ADC值顯著高于高級別膠質(zhì)瘤實質(zhì)部分ADC值，有助于判斷低、高級別膠質(zhì)瘤[18-19]。張玉東等[20]測量經(jīng)手術(shù)病理證實的36例膠質(zhì)瘤低、中、高b值(600 s/mm2、1000 s/mm2、3000 s/mm2)DWI圖像中不同級別膠質(zhì)瘤的腫瘤實性區(qū)域與對側(cè)相應(yīng)部位正常腦白質(zhì)區(qū)的信號強度和ADC值,計算腫瘤與正常區(qū)信號強度的比值，即相對信號強度和ADC的比值，即rADC，發(fā)現(xiàn)高b值DWI較中、低b值DWI對膠質(zhì)瘤分級更有價值。

3 DWI在腫瘤邊界確定中的應(yīng)用

惡性度高的膠質(zhì)瘤多無明確的邊界，瘤周有許多非強化成分浸入正常腦組織，常規(guī)MRI所顯示的腫瘤范圍常小于術(shù)中實體所見。在結(jié)合常規(guī)MRI平掃及增強表現(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過瘤周ADC值的測量與分析,在界定瘤體邊界方面對常規(guī)MRI無疑是一種有益的補充，從而有助于指導(dǎo)手術(shù)切除范圍和確定放療靶區(qū)。但是目前這方面研究較少。

4 DWI在腦腫瘤療效評價中的應(yīng)用

4.1早期評價療效 常規(guī)影像學(xué)主要通過觀察腫瘤的大小及形態(tài)的變化來判斷治療效果，由于腫瘤化療、放療、伽瑪?shù)读Ⅲw定向放射治療或基因治療后，分子或細胞水平的變化要早于腫瘤體積的變化，從細胞水平反映組織變化可為臨床評價治療反應(yīng)或早期預(yù)測療效提供有價值的預(yù)測指標(biāo)。腦腫瘤經(jīng)過伽瑪?shù)吨委熀蠡蚣毎拘运幬飩δ[瘤細胞后，首先改變細胞膜的完整性及通透性，腫瘤細胞發(fā)生變性壞死，密度降低，造成細胞外間隙擴大，進而會提高受損傷腫瘤組織中水的擴散[21]。Tomura等[22]分析了20例腦腫瘤立體定向放療前后的ADC值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，治療后2～4周腫瘤的rADC值(病變組織的ADC值/對側(cè)正常腦組織的ADC值)為1.91±1.67，顯著高于治療前的1.40±0.99，而腫瘤周圍組織放射治療后2～4周rADC較治療前沒有顯著改變[(1.29±0.69) vs (1.59±1.92)]；治療后8～12 周再次測量rADC，發(fā)現(xiàn)治療有效組rADC與治療無效組rADC有顯著差異[(2.52±1.93) vs (1.00±0.36)]，rADC值可以早期預(yù)測腫瘤立體定向放射治療的效果。Huang等[23]通過分析21例腦轉(zhuǎn)移瘤的ADC值發(fā)現(xiàn)，腦轉(zhuǎn)移瘤立體定向放療后1周腫瘤實質(zhì)的ADC值可較治療前顯著升高，并且呈持續(xù)升高，表明腫瘤對治療反應(yīng)良好，腫瘤生長已得到控制。

4.2鑒別腫瘤復(fù)發(fā)與放療后壞死 放射性壞死常發(fā)生于放療后3個月至1年多，組織學(xué)上與壞死一致，表現(xiàn)為白質(zhì)和細胞壞死、內(nèi)皮細胞凋亡、血管通透性增加、水腫和膠質(zhì)細胞增生，不會很快消退[24-26]。早期鑒別腦腫瘤復(fù)發(fā)與放射性腦壞死，關(guān)系到腦腫瘤再次治療方案的選擇和預(yù)后的評估。但由于兩者有相似的表現(xiàn)，強化灶、水腫、占位效應(yīng)，以及局部壞死囊變[27-29]。目前，多數(shù)研究者認為普通CT或常規(guī)MRI難以鑒別腦腫瘤復(fù)發(fā)與放射性腦壞死。而且腦腫瘤體積的縮小，也不能作為評價腫瘤治療后反應(yīng)的可靠指標(biāo)，而結(jié)合ADC值的測量可望能達到準確評價的目的。腫瘤復(fù)發(fā)，DWI呈高信號，ADC值下降，而放射性腦損傷通常存在不同程度的水腫、組織壞死含水量增加，細胞密度小，擴散受限少，DWI呈低信號，ADC值升高。Matsusue等[30]研究發(fā)現(xiàn),腫瘤復(fù)發(fā)平均ADC值(0.75～1.3)低于放療后改變(1.29～2.06)，ADC臨界值取1.30時，診斷準確度為86.7%。但是，DWI的敏感性和特異性還有待進一步研究，而且受周圍水腫干擾。

5 小 結(jié)

DWI的分析結(jié)果受擴散敏感系數(shù)(b值)、感興趣區(qū)的選取的影響，如何選取合適的參數(shù)，還有待進一步探索；另外DWI圖像分辨率較低，對小病變顯示不清，也有待進一步研究。但隨著MRI硬件的改善、新技術(shù)的應(yīng)用和圖像后處理方法的提高和推廣，DWI技術(shù)有望在顱腦腫瘤的診斷、分級、療效評估、隨訪中發(fā)揮更大的優(yōu)勢。

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