表觀擴(kuò)散系數(shù)在判斷顱內(nèi)腦膜瘤致密程度的作用

禹智波，張?jiān)迫?，李錦青 (解放軍第324 醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，重慶400020)

腦膜瘤是成人常見的顱內(nèi)良性腫瘤，常源自蛛網(wǎng)膜的內(nèi)皮細(xì)胞。隨著影像學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，檢測小的腦膜瘤的能力也迅速上升，導(dǎo)致腦膜瘤的發(fā)病率明顯增加［1-3］。有明顯臨床癥狀的腦膜瘤首選的治療方法是外科切除，腦膜瘤的致密程度是選擇手術(shù)方式和開窗大小需要考慮的一個重要因素。致密度低的軟性腦膜瘤很容易被吸刮，只需要開小窗;而致密度高的腦膜瘤不容易被吸刮，常常需要開大窗，才能盡可能避免對周圍腦組織的損壞［4-5］。因此，需要一種無創(chuàng)技術(shù)在術(shù)前對腦膜瘤的致密程度進(jìn)行評估，為手術(shù)方式方法的選擇提供支持，優(yōu)化工作流程，盡量減輕對患者的傷害［6-7］。腦膜瘤的常規(guī)MRI 檢查，其影像無特征性表現(xiàn)，不能很好地判斷腦膜瘤的致密程度。擴(kuò)散加權(quán)圖像(diffusion weighted image，DWI)和表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖可以提供組織的水分子的擴(kuò)散信息，間接反應(yīng)組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)信息。神經(jīng)膠質(zhì)瘤的研究表明，ADC 值與腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的相關(guān)性，與世界衛(wèi)生組織(WHO)腫瘤的分級、治療效果和預(yù)后評價(jià)也有很強(qiáng)的相關(guān)性［8］，有研究報(bào)道ADC 值與纖維組織的數(shù)量十分相關(guān)［9-10］。因此，腦膜瘤瘤體實(shí)質(zhì)的ADC 值與腦膜瘤的致密程度顯著相關(guān)性研究很有意義。本研究的目的是探討最小ADC 值與不同部位不同亞型腦膜瘤致密程度的相關(guān)性，為外科手術(shù)方式的選擇提供影像學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取本院2012 年4 月至2014 年11 月MR 檢查診斷為腦膜瘤的患者23 例共25 個腦膜瘤作為研究對象，年齡31 ～84歲，平均55.7 歲;女18 例，男5 例。所有患者接受手術(shù)治療并進(jìn)行了組織活檢，病理學(xué)結(jié)果和影像診斷相一致。25 個腦膜瘤中，7 個位于蝶骨嵴、5 個位于橋小腦角、4 個位于大腦凸面、4 個位于大腦鐮旁、3 個位于鞍結(jié)節(jié)、2 個位于巖骨斜坡。依據(jù)世界衛(wèi)生組織分級標(biāo)準(zhǔn)對25 個腦膜瘤進(jìn)行組織學(xué)亞型分型。23 個為腦膜瘤Ⅰ級(良性)，包括11 個腦膜上皮細(xì)胞型、4 個過渡型、3 個血管瘤型、3 個成纖細(xì)胞型、1 個砂粒體型和1 個分泌型;2 個為腦膜瘤Ⅱ級(非典型/惡性)。

1.2 常規(guī)MRI 及DWI 掃描方法

采用Siemens 1.5T 超導(dǎo)型磁共振裝置、頭正交線圈。先行常規(guī)MRI 平掃，DWI 采用單次激發(fā)自旋回波平面成像序列，參數(shù):TR =2 900 ms，TE =98 ms，視野230 mm ×230 mm，矩陣128 ×128，層厚與層間距同常規(guī)掃描，在X，Y，Z 3 個方向施加擴(kuò)散梯度，取擴(kuò)散敏感系數(shù)b=0 s/mm2、b=1 000 s/mm2。

1.3 DWI 資料分析計(jì)算ADC 值

DWI 視覺判斷通常與正常腦白質(zhì)相比分為高信號、等信號或低信號，將b=0 s/mm2和b=1 000 s/mm2所得的DWI 輸入配套工作站生成以像素為基礎(chǔ)的ADC 圖，在ADC 圖采用手動勾畫瘤體實(shí)質(zhì)區(qū)感興趣區(qū)截面圖，盡量避開囊變及壞死區(qū)，為避免手動誤差，每個層面勾畫3 次，連續(xù)勾畫3 個層面，測量出最低ADC 值(ADCmin)和最高ADC 值(ADCmax)，然后計(jì)算出平均ADC 值(ADCmean)。

1.4 腦膜瘤致密度的評定

本研究的25 個腦膜瘤手術(shù)切除術(shù)均由同一名有15 年神經(jīng)外科手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師完成，手術(shù)醫(yī)師在不知ADC 值的情況下，依據(jù)術(shù)中所見和手術(shù)方式對腦膜瘤的致密程度進(jìn)行盲評分組，將腦膜瘤分為致密程度低和致密程度高2 組，手術(shù)時只需要用探針吸刮的方法就能完全將腫瘤切除的為致密程度低，反之為致密程度高。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與評定標(biāo)準(zhǔn)

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 22.0 版統(tǒng)計(jì)軟件，對不同致密程度的2 組腦膜瘤瘤體的ADC 值進(jìn)行比較分析，采用配對樣本的t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α 為0.05。敏感性和特異性的計(jì)算采用受試者工作特征(receiver operating characteristics，ROC)曲線的曲線下面積進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)及病理學(xué)結(jié)果

通過手術(shù)醫(yī)生盲評分析，所有25 個腦膜瘤分為15 個致密程度高的和10 個致密程度低的2 組。經(jīng)病理學(xué)檢查，致密程度高的腦膜瘤包括8 個腦膜上皮細(xì)胞型、2 個成纖維細(xì)胞型、2 個過渡型、1 個砂粒體型、1 個血管瘤型和1 個分泌型;致密程度低的腦膜瘤包括3 個腦膜上皮細(xì)胞型、2 個血管瘤型、2 個過渡型、1 個成纖維細(xì)胞型和2 個非典型型。

2.2 常規(guī)MRI 結(jié)果和DWI 結(jié)果

在常規(guī)MRI 影像上，T1WI、T2WI 腦膜瘤瘤體實(shí)質(zhì)顯示不同強(qiáng)度信號，腫瘤實(shí)體組織通常在T2WI 顯示明亮的高信號(圖1a、圖2a)，而在T1WI 顯示黑暗的低信號(圖1b、圖2b)。腦膜瘤DWI 的信號是多變的，可表現(xiàn)為低信號，也可表現(xiàn)為高信號(圖1c、圖2c)。15 個致密程度高的腦膜瘤，在b 值為1 000 s/mm2的DWI，12 例顯示低信號、3 例顯示等信號(圖1d);10 個致密程度低的腦膜瘤在b 值為1 000 s/mm2的DWI，6 例顯示低信號、3 例顯示等信號、1 例顯示高信號(圖2d)。

圖1 左橋小腦角區(qū)致密程度高的成纖維細(xì)胞型腦膜瘤常規(guī)MRI、DWI 及ADC 圖表現(xiàn)

圖2 右大腦鐮旁致密程度低的血管瘤型腦膜瘤常規(guī)MRI、DWI 及ADC 圖表現(xiàn)

2.3 腦膜瘤的ADCmin、ADCmax和ADCmean值及范圍

各組腦膜瘤的ADCmin、ADCmax和ADCmean值及范圍如表1所示，23 例患者的25 個腦膜瘤中，最大ADC(ADCmax)值為3.509 ×10－3mm2/s，是位于橋小腦角區(qū)的成纖維細(xì)胞型腦膜瘤，也是致密程度高組的最大ADC 值;最小ADC(ADCmin)值為0.131 ×10－3mm2/s，是位于鞍結(jié)節(jié)腦膜上皮細(xì)胞型腦膜瘤，也是致密程度高組的最小ADC 值。10 例致密程度低組腦膜瘤中ADCmax值為3.017 ×10－3mm2/s，是位于蝶骨嵴的非典型腦膜瘤;ADCmin值為0.517 ×10－3mm2/s，是位于橋小腦角的腦膜上皮細(xì)胞型腦膜瘤。從表1 和圖3 可以看出:致密程度高的腦膜瘤的ADCmin值和范圍明顯小于致密程度低的ADCmin值和范圍(P ＜0.01)，即腦膜瘤的ADCmin值越小表示該腦膜瘤的致密程度可能越高，反之亦然;雖然致密程度高的腦膜瘤的ADCmax和ADCmean值比致密程度低的腦膜瘤的ADCmax和ADCmean值都要低，但其致密程度高的腦膜瘤和致密程度低的腦膜瘤的ADCmax和ADCmean值的范圍無明顯差別(P ＞0.05)，因而不能依據(jù)ADCmax值和ADCmean值來判斷腦膜瘤的致密程度。

表1 各組腦膜瘤的ADCmin、ADCmax和ADCmean的值及范圍(×10 －3 mm2/s)

圖3 2 組腦膜瘤的ADCmin值比較箱圖

3 討論

腦膜瘤DWI 的信號是多變的，可表現(xiàn)為低信號，也可表現(xiàn)為高信號，信號的這種可變性取決于腫瘤內(nèi)鈣化、纖維組織、壞死及血管的數(shù)量和細(xì)胞的組織學(xué)類型［11］。最近，Hoover 等［12］、Sitthinamsuwan 等［13］和Maiuri等［6］研究發(fā)現(xiàn)磁共振信號強(qiáng)度與腦膜瘤的致密程度有顯著相關(guān)性，證實(shí)了T2WI 信號強(qiáng)度和膜瘤致密程度的顯著相關(guān)性。本研究中致密程度低的腦膜瘤T2WI呈高信號，質(zhì)子密度加權(quán)像為略高信號，推測腦膜瘤的水分子含量是其致密程度的一個重要因素。與大腦皮質(zhì)相比，致密程度較低的腦膜瘤的T2WI 呈高信號，通常是血管豐富、富含合胞體或血管母細(xì)胞的血管瘤型腦膜瘤亞型;而與大腦皮質(zhì)相比，T2WI 呈低信號的腦膜瘤其致密程度較高，通常為成纖維細(xì)胞亞型。因此，本研究認(rèn)為水分子或纖維組織的含量導(dǎo)致腦膜瘤的致密程度的高低的一個重要因素，水分子含量高纖維細(xì)胞含量低的致密程度低，在T2WI 呈高信號，水分子含量低纖維組織含量高的致密程度高，在T2WI 呈低信號。但本研究和Tropine 等［14］的研究并不完全一致，Tropine 等認(rèn)為雖然致密程度高的腦膜瘤成纖維細(xì)胞亞型不太可能出現(xiàn)T2WI 呈高信號，但是并沒有發(fā)現(xiàn)磁共振信號強(qiáng)度與腦膜瘤致密程度有顯著相關(guān)性。

腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)和纖維組織含量是腫瘤致密程度的重要因素［15］。腦膜瘤細(xì)胞具有與連接復(fù)合體和細(xì)胞外池交錯對插結(jié)合的特點(diǎn)，據(jù)此推測腦膜瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的細(xì)胞粘附。纖維組織和密集細(xì)胞結(jié)構(gòu)的核質(zhì)比率較低，導(dǎo)致T2WI 信號強(qiáng)度降低，而細(xì)胞外空間組織液可能使T2WI 信號強(qiáng)度增加。這些不同的機(jī)制可以導(dǎo)致不同的T2WI 信號強(qiáng)度，因此限制利用T2WI信號強(qiáng)度來判斷腦膜瘤的致密程度。因此，有研究［16］提出ADC 值與腫瘤的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和不同類腫瘤中纖維組織的數(shù)量呈負(fù)相關(guān)，推測腫瘤包括腦膜瘤ADC 值較低的其致密程度較高。本研究的致密程度高的腦膜瘤的ADCmin值明顯低于致密程度低的腦膜瘤的ADCmin值，與這一推測相符合。另一方面腦膜瘤相關(guān)的組織學(xué)亞型研究發(fā)現(xiàn)，致密程度高的腦膜瘤和致密程度低的腦膜瘤的ADCmax值和ADCmean值之間無顯著差異。這可能和本研究腦膜瘤致密程度的分類標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，本研究的依據(jù)是手術(shù)時是否只需要用探針吸刮的方法就能完全將腫瘤切除，如只需要用探針吸刮的方法就能完全將腫瘤切除的其致密程度低，反之致密程度高。依據(jù)這個分類標(biāo)準(zhǔn)，如果腦膜瘤的絕大部分致密程度低的可以被探針吸刮，而僅僅只有一小部分無法采用探針吸刮的方法清除，也會被認(rèn)為致密程度高。

盡管一些研究［17］報(bào)道擴(kuò)散張量成像的有用性和磁共振彈性成像預(yù)測腫瘤的致密性，但這些先進(jìn)技術(shù)需要特殊的設(shè)備和軟件，因而至今仍不能在臨床工作中常規(guī)應(yīng)用。相比之下，Hoover 等［12］報(bào)道，采用T1WI和T2WI 信號輕度值預(yù)測腦膜瘤致密程度，但是沒有指出DWI 和ADC 圖與腦膜瘤致密程度的對應(yīng)關(guān)系，僅僅進(jìn)行了定性分析而沒有測量衡量腦膜瘤的ADC值。本研究對腦膜瘤實(shí)質(zhì)區(qū)使用RIO 進(jìn)行了定量分析，這些RIO 的選擇避免囊性變性區(qū)、流空效應(yīng)區(qū)、顱骨和磁敏感偽影區(qū)，因而可以更好地反映整個腫瘤組織的基本特征。本研究也有一些局限性。首先本研究的樣本量較小;其次，RIO 的選取是人工繪制的，導(dǎo)致ADC 值可能會一定程度上受人為因素影響。最后，目前還沒有各種組織的標(biāo)準(zhǔn)ADC 值，因而不能闡明ADC值的主要影響因素是由細(xì)胞密集所致還是纖維組織增加所致。

本研究表明，最低ADC 值可以用來判斷顱內(nèi)腦膜瘤的致密程度，腦膜瘤的最低ADC 值越低其致密程度越高。術(shù)前準(zhǔn)確判斷腦膜瘤的致密程度，有利于手術(shù)方式方法的準(zhǔn)確選擇，盡可能減少對患者的損傷。最低ADC 值可作為判斷腦膜瘤致密程度的臨床使用。

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