MR擴(kuò)散峰度成像在鑒別高級別膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤中的價值

劉培政，沈曉君，李 軍，耿軍祖

（濱州醫(yī)學(xué)院煙臺附屬醫(yī)院放射科，山東 煙臺 264100）

MR擴(kuò)散峰度成像在鑒別高級別膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤中的價值

劉培政，沈曉君，李 軍，耿軍祖

（濱州醫(yī)學(xué)院煙臺附屬醫(yī)院放射科，山東 煙臺 264100）

目的：探討磁共振擴(kuò)散峰度成像（DKI）中的多個參數(shù)（MK值、MD值和FA值）在鑒別腦內(nèi)原發(fā)性高級別膠質(zhì)瘤與單發(fā)腦實質(zhì)內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤的價值。方法：收集2013年1月—2015年5月在我院就診并經(jīng)病理確診的高級別膠質(zhì)瘤13例，顱內(nèi)單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤12例。所有患者均采用常規(guī)MRI序列及DKI序列，在腫瘤實質(zhì)部分及腫瘤周圍水腫區(qū)分別設(shè)置感興趣區(qū)，測量其MK值、MD值和FA值，并與對側(cè)正常腦白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正處理，得到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)值MK'值、MD'值、FA'值，采用獨立樣本t檢驗對高級別膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤兩組中實質(zhì)區(qū)和瘤周區(qū)的DKI各參數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果：高級別膠質(zhì)瘤的腫瘤實質(zhì)區(qū)和瘤周區(qū)MK值、MD值和FA值分別為0．84±0．21、（1．28±．30）×10-3mm2/s、0．26±0．17；1．19±0．26、（1．07±0．22）×10-3mm2/s、0．28±0．12。顱內(nèi)不典型轉(zhuǎn)移瘤的腫瘤實質(zhì)區(qū)和瘤周區(qū)的MK值、MD值和FA值分別為0．80±0．20、（1．48±0．45）×10-3mm2/s、0．17±0．12；0．86± 0．18、（1．54±0．46）×10-3mm2/s、0．22±0．14。腫瘤實質(zhì)區(qū)的DKI參數(shù)值在膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，瘤周區(qū)MK值和MD值在兩者間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0．05），F(xiàn)A值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。矯正后的MK'值、MD'值在瘤周區(qū)兩種腫瘤間具有明顯差異（P均＜0．01），其他矯正后參數(shù)均未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)差異。結(jié)論：瘤周水腫區(qū)MK值、MD值在鑒別高級別膠質(zhì)瘤與腦轉(zhuǎn)移瘤中具有重要的價值。

神經(jīng)膠質(zhì)瘤；腦腫瘤；磁共振成像

膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤是腦內(nèi)最常見的惡性腫瘤，兩者的臨床病程、治療方案及預(yù)后相差較大，術(shù)前明確診斷對臨床治療具有重要的指導(dǎo)意義。但在臨床工作中，高級別膠質(zhì)瘤與單發(fā)不典型的轉(zhuǎn)移瘤應(yīng)用常規(guī)磁共振檢查序列很難鑒別。擴(kuò)散峰度成像（DKI）是基于擴(kuò)散張量成像（DTI）技術(shù)上的延伸，更準(zhǔn)確的反映組織內(nèi)非正態(tài)分布水分子運動的狀態(tài)，更好的體現(xiàn)組織微觀結(jié)構(gòu)的變化[1-2]。筆者旨在探討DKI在鑒別高級別膠質(zhì)瘤和顱內(nèi)單發(fā)不典型轉(zhuǎn)移瘤中的價值。

1 資料與方法

1．1 一般資料

收集2013年1月—2015年5月在我院就診并經(jīng)病理證實的13例高級別膠質(zhì)瘤（WHOⅢ～Ⅳ）和12例顱內(nèi)單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤。13例高級別膠質(zhì)瘤中，男7例，女6例，年齡31～60歲，平均42．5歲。12例轉(zhuǎn)移瘤中，男8例，女4例，年齡51～75歲，平均62．5歲。所有患者均為首次檢查并確診，之前未做任何干預(yù)治療。

1．2 掃描方法

MR掃描序列包括常規(guī)MR序列、軸位T1WI、T2WI、T2-FLAIR及矢狀位T2WI、三方位T1WI增強(qiáng)掃描。增強(qiáng)掃描采用高壓注射器推注對比劑GD-DTPA（每千克體質(zhì)量0．2mmol，注射速度為2．5mL/s）。DKI掃描采用橫軸位單次激發(fā)自旋回波成像（Single shot spin echo-echo planar imaging，SS-SE-EPI）序列掃描，在30個方向上施加擴(kuò)散敏感梯度場，3個擴(kuò)散敏感因子b（分別是b=0 s/mm2、b=1 000 s/mm2、b=2 000 s/mm2），重復(fù)時間 （TR）5 000ms，回波時間（TE）103ms，視野（Field of view，F(xiàn)OV）大小為230mm，體素大小2．0mm×2．0mm×2．0mm，層厚2mm，層間距0，層數(shù)為70層，掃描時間355 s。

1．3 圖像后處理

DKI原始圖像采用DKE后處理軟件進(jìn)行處理，得出相應(yīng)的MK圖、MD圖和FA圖 （圖1，2）。由2名高年資放射科醫(yī)生根據(jù)常規(guī)MRI圖像確定腫瘤的實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)和對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)，分別在相應(yīng)的區(qū)域設(shè)置感興趣區(qū) （ROI），測量其MK值、MD值和FA值，3次測量后取平均值作為最終的參數(shù)值。

1．4 統(tǒng)計學(xué)方法

2組組內(nèi)DKI參數(shù)行方差齊性檢驗，然后行組間獨立樣本t檢驗，分別比較腫瘤的實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)和對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)的MK值、MD值和FA值間是否有統(tǒng)計學(xué)差異。統(tǒng)計軟件采用SPSS 18．0，P＜0．05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

顱內(nèi)高級別膠質(zhì)瘤和不典型轉(zhuǎn)移瘤的腫瘤實質(zhì)區(qū)（表1）和瘤周水腫區(qū)（表2）的MK值、MD值和FA值。經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，腫瘤瘤周水腫區(qū)的MK值和MD值在膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t分別為3．5、-3．2，P＜0．05）。

表1 膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤的實質(zhì)區(qū)DKI參數(shù)值比較

表2 膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤的瘤周區(qū)DKI參數(shù)值比較

在對側(cè)正常腦白質(zhì)矯正后的DKI參數(shù)中，瘤周水腫區(qū)的MK'值、MD'值在兩種腫瘤組間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t分別為3．8、-3．7，P均＜0．01），其他參數(shù)組間差異未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學(xué)意義。

3 討論

膠質(zhì)瘤是腦內(nèi)最常見的惡性腫瘤，可分為低級別和高級別膠質(zhì)瘤，其中高級別膠質(zhì)瘤常伴有明顯的囊變、壞死，注入對比劑后呈環(huán)形強(qiáng)化，水腫帶大小不一，與不典型轉(zhuǎn)移瘤很難區(qū)分。運用磁共振新技術(shù)如MRI動態(tài)強(qiáng)化、DTI、擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）、磁共振波普成像（MRS）及磁敏感加權(quán)成像（SWI）等鑒別上述2種病變一直是近年來磁共振研究的熱點[3-9]。

在磁共振擴(kuò)散成像的研究中發(fā)現(xiàn)，瘤周水腫區(qū)ADC值在鑒別高級別膠質(zhì)瘤和腦內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤方面具有重要診斷價值，與本研究的結(jié)果一致。這主要與兩種腫瘤不同的生物學(xué)行為和病理基礎(chǔ)有關(guān)，腦內(nèi)膠質(zhì)瘤一般為原發(fā)病灶，呈浸潤性生長，因此瘤周水腫區(qū)多伴有大量的腫瘤細(xì)胞，但這些腫瘤細(xì)胞向周圍浸潤時常沿血管周圍間隙和神經(jīng)纖維束，而不破壞血管的基底膜，血腦屏障多保持完整。而轉(zhuǎn)移瘤多為腦外腫瘤通過血行傳播擴(kuò)散到腦實質(zhì)內(nèi)，多呈膨脹性生長，瘤周水腫多是由于腫瘤因子和瘤體本身對周圍引流靜脈的阻塞和壓迫所致，因此轉(zhuǎn)移瘤的瘤周水腫區(qū)不含有腫瘤細(xì)胞，僅為單純的血源性水腫。因此與膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)相比，轉(zhuǎn)移瘤瘤周水腫區(qū)水分子的擴(kuò)散受限程度減低，MD值相應(yīng)升高。

FA值反映組織內(nèi)水分子運動的各向異性程度，主要與纖維束的完整性、方向的一致性和排列的緊密程度相關(guān)。膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤實質(zhì)區(qū)、纖維束的完整性均遭到破壞，各向異性減弱，F(xiàn)A值較正常腦白質(zhì)減低，且兩者間的瘤體區(qū)FA值未發(fā)現(xiàn)明顯統(tǒng)計學(xué)差異。瘤周水腫區(qū)，因瘤體本身的壓迫和腫瘤細(xì)胞的侵蝕，纖維束方向發(fā)生改變，兩者間FA值也未發(fā)現(xiàn)具有統(tǒng)計學(xué)差異。盡管如此，但根據(jù)FA值得到的纖維示蹤呈現(xiàn)可以形象直觀的顯示腫瘤周圍白質(zhì)纖維束的受壓和累及狀況，為臨床醫(yī)生手術(shù)方案的制定提供重要的影像學(xué)依據(jù)。

DKI是在DTI技術(shù)上的延伸和完善。DTI技術(shù)成像的基礎(chǔ)是以單室模型設(shè)定水分子的運動，即水分子以自由、非受限的理想狀態(tài)進(jìn)行擴(kuò)散，呈高斯分布。但在人體中，組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水分子運動在不同組織中受限程度不同，其整體的擴(kuò)散位移呈非高斯分布。DKI技術(shù)可以量化真實水分子擴(kuò)散與理想狀態(tài)下的擴(kuò)散位移偏離的大小，以此來反映水分子擴(kuò)散的程度和擴(kuò)散的不均質(zhì)性。其中MK值是DKI中最重要的參數(shù)，也是較DTI技術(shù)的完善之處，其可以更加敏感的反映組織結(jié)構(gòu)的不同，更早期的發(fā)現(xiàn)疾病發(fā)生時組織結(jié)構(gòu)的微觀變化。目前對DKI技術(shù)的研究已經(jīng)應(yīng)用在膠質(zhì)瘤的分級、多發(fā)性硬化及阿爾茲海默病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷和鑒別診斷等方面[10-14]，在鑒別腦內(nèi)膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤方面未見相關(guān)文獻(xiàn)報道。

圖1 女，53歲，病理證實為高級別膠質(zhì)瘤。圖1a～1f分別為FLAIR、T1WI、DCE、MK、MD、FA圖。 圖2 女，48歲，病理證實為不典型轉(zhuǎn)移瘤。圖2a～2f分別為FLAIR、T1WI、DCE、MK、MD、FA圖。

Figure 1.Female，53 years old，high-grade glioma confirmed by pathology．Figure 1a～1f:FLAIR，T1WI，DCE，MK，MD，F(xiàn)A．Figure 2.Female，48 years old，atypical metastasis tumor confirmed by pathology．Figure 2a～2f:FLAIR，T1WI，DCE，MK，MD，F(xiàn)A．

MK值真實反映水分子擴(kuò)散位移與理想的高斯分布的水分子擴(kuò)散位移間的偏離，當(dāng)人體組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，感興趣區(qū)內(nèi)的差異越大，其水分子的位移偏離越大，MK值越大。在譚艷等[10]對膠質(zhì)瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，高級別膠質(zhì)瘤實質(zhì)內(nèi)的MK值明顯大于低級別膠質(zhì)瘤。其主要原因是高級別膠質(zhì)瘤細(xì)胞核異型性大，腫瘤血管增殖，腫瘤發(fā)生囊變、壞死，對周圍組織浸潤性增強(qiáng)所致。相對低級別膠質(zhì)瘤來說，其腫瘤實質(zhì)內(nèi)組織結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，水分子偏離高斯分布的位移更大，MK值相應(yīng)增大。

本研究中，轉(zhuǎn)移瘤因來自不同原發(fā)病灶，其自身腫瘤細(xì)胞的差異性較大，腫瘤實質(zhì)區(qū)MK均值與膠質(zhì)瘤間差異未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)意義。但兩者瘤周區(qū)膠質(zhì)瘤MK值大于轉(zhuǎn)移瘤，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，主要原因為膠質(zhì)瘤瘤周區(qū)大量腫瘤細(xì)胞的浸潤，血管周圍間隙及神經(jīng)纖維束的擴(kuò)散受限程度發(fā)生改變，組織復(fù)雜程度增高；而轉(zhuǎn)移瘤瘤周區(qū)多為單純血管源性水腫，與膠質(zhì)瘤相比，其復(fù)雜程度改變較低。因此DKI序列的MK值和MD值在鑒別診斷膠質(zhì)瘤和不典型轉(zhuǎn)移瘤中具有重要價值。

本研究的局限性主要有以下幾個方面：首先，本研究納入的病例數(shù)目相對較少，雖然結(jié)論較為理想，但在具體的數(shù)值上難免會有一定的偏差。其次，在對DKI參數(shù)圖像處理時，感興趣區(qū)畫取的偏差對結(jié)果的影響較大，因此我們用2名資深放射科醫(yī)生采取多次測量取均值的方法，盡量縮小誤差對結(jié)果的影響。另外DKI序列采用的是GRE序列，對磁場的均一性要求較高，病人的DKI圖像處理時也發(fā)現(xiàn)個體差異較大，在最終的DKI結(jié)果處理時，我們采取了與對側(cè)正常腦白質(zhì)矯正的方法，盡量避免個體差異影響最終的結(jié)果。

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The value of magnetic resonance diffusion kurtosis imaging in differential diagnosis of high grade gliomas and metastatic tumor

LIU Pei-zheng,SHEN Xiao-jun,LI Jun,GENG Jun-zu (Department of Radiology,Yantai Affiliated Hospital of Binzhou Medical University,Yantai Shandong 264100,China)

Objective:To investigate the value of magnetic resonance diffusion kurtosis imaging(DKI)in differential diagnosis of intracerebral primary high-grade gliomas and single intracerebral metastasis tumor through multiple parameters including MK value，MD value and FA value．Methods:Thirteen cases of high-grade gliomas and 12 cases of single intracerebral metastasis tumors confirmed by pathology were collected from January 2013 to May 2015．All patients underwent conventional MRI sequences and DKI sequence．Region of interest was located at both the solid area and the surrounding edema zone of the tumors respectively，and MK，MD，F(xiàn)A values were measured．Standardized corrections were performed for contralateral normal brain white matter．Then corresponding standard parameters of MK'，MD'，and FA'values were obtained．Independent samples t test was performed to compare DKI parameters of both solid area and edema region for high grade gliomas and metastasis tumors．Results:MK，MD and FA values in the solid area and surrounding region of high grade glioma tumor were 0．84±0．21，(1．28±．30)×10-3mm2/s，0．26±0．17;1．19±0．26，(1．07±0．22)×10-3mm2/s，0．28±0．12 respectively．The DKI values of above-mentioned regions of intracranial atypical metastases were 0．80±0．20，(1．48±0．45)×10-3mm2/s，0．17±0．12;0．86±0．18，(1．54±0．46)×10-3mm2/s，0．22±0．14 respectively．There was no statistical difference for DKI parameters of the solid region between gliomas and metastasis．There was significant difference for MK and MD values of the surrounding region between gliomas and metastasis(P＜0．05)，however there was no significant difference for the FA value．After the correction，there was significant difference for the MK'，MD'values of surrounding region between two kinds of tumors(P＜0．01)，and there was no statistical difference for other corrected parameters．Conclusion:The MK and MD values of surrounding edema region have important value in differential diagnosis of high-grade gliomas and cerebral metastasis．

Glima;Brain neoplasms;Magnetic resonance imaging

R739．41；R730．264；R445．2

A

1008-1062（2015）12-0841-03

2015-06-09；眼

2015-07-13

劉培政（1974-），男，山東煙臺人，主治醫(yī)師。