擴(kuò)散加權(quán)成像鑒別診斷惡性膠質(zhì)瘤與單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的b值優(yōu)化

王 萍 WANG Ping

翟昭華2 ZHAI Zhaohua

唐光才1 TANG Guangcai

韓福剛1 HAN Fugang

舒 健1 SHU Jian

2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科 四川南充637000

惡性膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤是腦內(nèi)常見腫瘤，患病率和病死率均很高。當(dāng)腦轉(zhuǎn)移瘤為單發(fā)時，其臨床及常規(guī)影像學(xué)表現(xiàn)與惡性膠質(zhì)瘤相似，難以鑒別[1-3]。然而由于惡性膠質(zhì)瘤與腦轉(zhuǎn)移瘤的治療方案及預(yù)后不同，影像學(xué)鑒別診斷有助于為患者制訂合理的治療方案。擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）高b值能夠敏感、準(zhǔn)確地反映更加微小的水分子運(yùn)動，對惡性腫瘤的敏感性增加[4]。本研究擬探討不同b值對惡性膠質(zhì)瘤與單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷價值，以尋找鑒別兩者的最佳b值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2011-10～2013-03川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院經(jīng)手術(shù)病理證實的25例惡性膠質(zhì)瘤和經(jīng)手術(shù)病理、隨訪證實的15例單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤。25例惡性膠質(zhì)瘤患者中，男13例，女12例；年齡13～70歲，平均（51.80±16.89）歲；WHO分級：II～I(xiàn)II級3例，III級5例，III～I(xiàn)V級 9例，IV級8例。15例單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤患者中，男7例，女8例；年齡40～79歲，平均（61.1±11.2）歲；原發(fā)灶：5例病理證實為肺低分化腺癌，1例病理證實為肺小細(xì)胞內(nèi)分泌癌，1例病理證實的腦轉(zhuǎn)移性乳頭狀腺瘤原發(fā)病灶不明，6例隨訪證實為肺癌，2例隨訪證實為胃腸道腫瘤。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T超導(dǎo)MRI儀，32通道頭部線圈。掃描范圍：自聽眶線至顱頂，眉間線位于線圈橫軸中心。掃描參數(shù)：平掃：T1WI液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（FLAIR）橫斷面及矢狀面成像：TR 1955.7 ms，TE 21.1 ms，視野（FOV）22 cm×22 cm，矩陣384×256，層厚6 mm，層間距1 mm；T2WI快速自旋回波（FSE）：TR 4911.0 ms，TE 108.9 ms，F(xiàn)OV 22 cm×22 cm，矩陣384×256，層厚6 mm，層間距1 mm；T2WI FLAIR：TR 8000.0 ms，TE 147.4 ms，F(xiàn)OV 22 cm×22 cm，矩陣320×224，層厚6 mm，層間距1 mm；DWI：TR 6000 ms，TE 114 ms，b值取1000、3000、5000 s/mm2時，激勵次數(shù)分別為2、4、4，F(xiàn)OV 22 cm×22 cm，矩陣128×128，層厚6 mm，層間距1 mm；MR增強(qiáng)行T1WI FLAIR橫斷面、矢狀面及冠狀面成像，對比劑采用釓噴酸葡胺注射液（469 mg/ml）10 ml，注射速度為2.5 ml/s，造影劑注入5 s后開始掃描。

1.3 圖像分析 由2名放射學(xué)診斷醫(yī)師對瘤體及瘤周區(qū)域表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）值進(jìn)行測定。瘤體區(qū)域定義為T2WI及T2WI FLAIR高信號，增強(qiáng)掃描明顯強(qiáng)化區(qū)域，避開囊變、壞死、出血、顱骨及偽影區(qū)域；瘤周區(qū)域定義為T2WI及T2WI FLAIR高信號，增強(qiáng)掃描未見強(qiáng)化，且距離瘤體1 cm以內(nèi)的區(qū)域；選擇瘤體最大層面，每個層面瘤體及瘤周區(qū)域分別選擇3個感興趣區(qū)進(jìn)行測量，并取平均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 13.0軟件，對惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤瘤體及瘤周區(qū)域ADC值行方差齊性檢驗和成組t檢驗，并繪制不同b值瘤周ADC值的ROC曲線，選取鑒別惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的最佳截點，計算其敏感度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 瘤體及瘤周區(qū)域ADC值比較 b值取1000、3000、5000 s/mm2時，惡性膠質(zhì)瘤瘤周ADC值均顯著小于單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（t=－6.355、－2.972、－2.392, P＜0.05），瘤體ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=0.484、1.025、0.948, P＞0.05），見表1及圖1、2。

表1 不同b值DWI惡性膠質(zhì)瘤與單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤瘤體及瘤周區(qū)域ADC值比較（×10-3 mm2/s）

圖1 男，63歲，原發(fā)灶不明的右枕葉腦轉(zhuǎn)移性乳頭狀腺瘤。A～C分別為b值取1000、3000、5000 s/mm2時的DWI信號圖，D～F分別為對應(yīng)的ADC圖，隨b值升高，腫瘤瘤體區(qū)域（箭）顯示更加明顯，瘤周區(qū)域顯示減弱；T1WI FLAIR增強(qiáng)掃描示病灶明顯不均勻強(qiáng)化（箭，G）；病理鏡下見形似腺樣結(jié)構(gòu)生長的腫瘤細(xì)胞（箭），腫瘤細(xì)胞（箭）小，胞質(zhì)少，有乳頭形成（HE, ×100, H）

圖2 女，67歲，右頂葉膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，WHO IV級。A～C分別為b值取1000、3000、5000 s/mm2的DWI信號圖，D～F分別為對應(yīng)的ADC圖，隨b值升高，腫瘤瘤體（箭）顯示更加明顯，對瘤周區(qū)域的顯示能力減弱；T1WI FLAIR增強(qiáng)掃描圖像可見病灶實性部分明顯強(qiáng)化，中心見囊變壞死區(qū)，腫瘤明顯不均勻強(qiáng)化（箭，G）；病理鏡下見腫瘤細(xì)胞（箭）分化較差，細(xì)胞呈多形性，并見血管增生（HE, ×200, H）

2.2 b值的選擇 根據(jù)瘤周ADC值繪制ROC曲線，取敏感度、特異度均最高的點作為對惡性膠質(zhì)瘤及單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的鑒別點，當(dāng)b值取1000 s/mm2時曲線下面積最大，為0.98，敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為100.0%、88.0%、79.0%、100.0%，見表2及圖3。

表2 不同b值DWI惡性膠質(zhì)瘤與單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤瘤周ADC值ROC曲線分析

3 討論

圖3 不同b值DWI惡性膠質(zhì)瘤與單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤瘤周ADC值ROC曲線

3.1 不同b值DWI ADC值對惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷 本研究中b值取1000 s/mm2時惡性膠質(zhì)瘤瘤周ADC值均低于腦轉(zhuǎn)移瘤，與Pavlisa等[5]和Server等[6]的研究結(jié)果相似。本研究同時運(yùn)用高b值DWI時亦得出惡性膠質(zhì)瘤瘤周ADC值均低于單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤，其原因可能為：①轉(zhuǎn)移瘤瘤周區(qū)域水腫較惡性膠質(zhì)瘤更明顯，水分子擴(kuò)散增加，ADC值增高。孤立的腦轉(zhuǎn)移瘤腫瘤組織血管內(nèi)皮與其腦外起源組織相似，無血-腦屏障，通透性高，且為窗孔型厚薄不均的血管內(nèi)皮基膜，易導(dǎo)致液體滲出；腦轉(zhuǎn)移瘤由于常發(fā)生于皮髓交界區(qū)，無靜脈瓣的大腦引流靜脈易受壓迫發(fā)生引流受阻，從而產(chǎn)生廣泛的繼發(fā)性水腫[7,8]。②惡性膠質(zhì)瘤瘤周區(qū)域細(xì)胞增多，導(dǎo)致ADC值降低。惡性膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤瘤周區(qū)域組織病理成分不同，腦轉(zhuǎn)移瘤腫瘤細(xì)胞通常不向瘤周區(qū)域呈侵襲性生長，而惡性膠質(zhì)瘤腫瘤細(xì)胞則會沿著瘤周的白質(zhì)纖維束或血管間隙浸潤，導(dǎo)致瘤周區(qū)域細(xì)胞密度較轉(zhuǎn)移瘤大，水分子擴(kuò)散運(yùn)動較轉(zhuǎn)移瘤受限，引起ADC值降低[7,9]。這種惡性膠質(zhì)瘤的侵襲作用隨著與瘤體距離的增加而減弱[8]，故本研究中選擇距瘤體1 cm以內(nèi)的近瘤區(qū)域作為瘤周區(qū)域，以更好地鑒別惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤。瘤體區(qū)域ADC值在不同b值時相近，不能對這兩種腫瘤進(jìn)行鑒別，與Muccio等[10]及Hayashida等[11]的研究結(jié)果一致，推測可能與腦轉(zhuǎn)移瘤原發(fā)病灶的病理和組織學(xué)類型多種多樣有關(guān)。當(dāng)原發(fā)灶不同時，細(xì)胞密度差異大，導(dǎo)致同組間ADC值分布區(qū)間廣，與其他類型的腫瘤鑒別困難。本組15例單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤中，原發(fā)灶類型較多，是導(dǎo)致本研究中瘤體ADC值無顯著差異的主要原因。對特定原發(fā)灶的單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的收集尚需進(jìn)一步研究。

3.2 對惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤鑒別診斷的b值優(yōu)化本研究得出隨著b值升高，ADC值對這兩種腫瘤瘤周區(qū)域的鑒別診斷作用減弱，而并非隨b值的升高鑒別能力增強(qiáng)，最佳的鑒別b值為1000 s/mm2，其鑒別診斷惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的ROC曲線下面積最大為0.98，高于b值為3000、5000 s/mm2時對惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤鑒別的ROC曲線下面積0.74及0.70，敏感度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為100.0%、88.0%、79.0%、100.0%，其原因可能為生物組織內(nèi)的水分有快速擴(kuò)散成分和慢速擴(kuò)散成分，但其意義目前尚無定論[12,13]。Maier等[13]用雙指數(shù)模型研究生物組織內(nèi)的水衰減情況，快速擴(kuò)散成分所占比例在瘤周較瘤體區(qū)域升高明顯；慢速擴(kuò)散成分所占比例在瘤周水腫區(qū)域下降，而瘤體區(qū)域明顯增高。李玉華等[14]認(rèn)為快速擴(kuò)散成分和慢速擴(kuò)散成分分別與細(xì)胞外水和細(xì)胞內(nèi)水密切相關(guān)：當(dāng)b值較小時，DWI圖像上主要反映了快速擴(kuò)散成分，代表細(xì)胞外成分；而隨著b值升高，快速擴(kuò)散成分信號被過濾掉，DWI圖像上主要反映了慢速擴(kuò)散的細(xì)胞內(nèi)水分。瘤周區(qū)域的血漿自新生異常毛細(xì)血管壁滲出增加，細(xì)胞外水分增多，主要為快速擴(kuò)散的水分，在較低b值時對瘤周水腫顯示更好，即對瘤周水腫病理差異的鑒別能力更強(qiáng)。本研究得出惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤瘤周區(qū)域ADC值鑒別的最佳截點為1.40×10-3mm2/s，當(dāng)瘤周區(qū)域ADC值≥1.40×10-3mm2/s時腦轉(zhuǎn)移瘤可能性大。

總之，隨著b值升高，ADC值在惡性膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤瘤周區(qū)域的鑒別能力逐漸降低，當(dāng)b值取1000 s/mm2時，ADC值對瘤周區(qū)域的鑒別能力最強(qiáng)。

[1] Stupp R, Tonn JC, Brada M, et al. High-grade malignant glioma: ESMO clinical practice guidelines for diagnosis,treatment and follow-up. Ann Oncol, 2010, 21(5): v190-v193.

[2] Upadhyay N, Waldman AD. Conventional MRI evaluation of gliomas. Br J Radiol, 2011, 84(2): S107-S111.

[3] Wang QJ, Wang Y, Xu X, et al. Efficacy of gadobenate dimeglumine vs gadopentetate dimeglumine in contrastenhanced magnetic resonance imaging for diagnosis of solitary brain metastases. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao, 2011,31(12): 1968-1973.

[4] 李世杰, 王鑫坤, 王佳, 等. 高b值DWI對前列腺癌和前列腺炎的鑒別診斷價值. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2012,20(12): 887-889.

[5] Pavlisa G, Rados M, Pavlisa G, et al. The differences of water diffusion between brain tissue inf i ltrated by tumor and peritumoral vasogenic edema. Clin Imaging, 2009, 33(2): 96-101.

[6] Server A, Kulle B, Maehlen J, et al. Quantitative apparent diffusion coefficients in the characterization of brain tumors and associated peritumoral edema. Acta Radiol, 2009, 50(6):682-689.

[7] 范光明, 沈金丹, 沈桂權(quán), 等. 瘤周水腫區(qū)擴(kuò)散加權(quán)成像在膠質(zhì)瘤分級中的應(yīng)用價值. 中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2009, 25(1):58-61.

[8] Pàez-Ribes M, Allen E, Hudock J, et al. Antiangiogenic therapy elicits malignant progression of tumors to increased local invasion and distant metastasis. Cancer Cell, 2009, 15(3):220-231.

[9] Hygino da Cruz LC Jr, Vieira IG, Domingues RC. Diffusion MR imaging: an important tool in the assessment of brain tumors.Neuroimaging Clin N Am, 2011, 21(1): 27-49.

[10] Muccio CF, Esposito G, Bartolini A, et al. Cerebral abscesses and necrotic cerebral tumours: differential diagnosis by perfusion-weighted magnetic resonance imaging. Radiol Med,2008, 113(5): 747-757.

[11] Hayashida Y, Hirai T, Morishita S, et al. Diffusion-weighted imaging of metastatic brain tumors: comparison with histologic type and tumor cellularity. Am J Neuroradiol, 2006, 27(7):1419-1425.

[12] Shinmoto H, Oshio K, Tanimoto A, et al. Biexponential apparent diffusion coeff i cients in prostate cancer. Magn Reson Imaging, 2009, 27(3): 355-359.

[13] Maier SE, Bogner P, Bajzik G, et al. Normal brain and brain tumor multicomponent apparent diffusion coeff i cient line scan imaging. Radiology, 2001, 219(3): 842-849.

[14] 李玉華, 陸建平, 段秀杰, 等. 多b值DWI在兒童腦腫瘤中的初步研究. 放射學(xué)實踐, 2012, 27(2): 159-163.