磁共振DWI及T2*DSC PWI在腦膠質(zhì)瘤診斷中的價值

郭麗麗，付　曠，趙　明，周　麗

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 磁共振成像診斷科，黑龍江 哈爾濱150086)

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磁共振DWI及T2*DSC PWI在腦膠質(zhì)瘤診斷中的價值

郭麗麗，付曠*，趙明，周麗

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 磁共振成像診斷科，黑龍江 哈爾濱150086)

摘要：目的探討3.0T磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)彌散加權(quán)成像DWI(Diffusion Weighted Imaging)及T2*動態(tài)磁敏感對比增強灌注加權(quán)成像(dynamic susceptibility contrast Perfusion Weighted Imaging，DSC PWI)在腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級中的價值。方法 回顧性分析術(shù)前行常規(guī)MRI掃描、DWI掃描及T2*DSC PWI掃描并經(jīng)手術(shù)病理證實的患者磁共振圖像38例，分別測量腦膠質(zhì)瘤患者腫瘤實質(zhì)區(qū)的表觀彌散系數(shù)(Apparent Diffusion Coefficients，ADC)值、rADC值及腫瘤實質(zhì)區(qū)和瘤周水腫區(qū)的rCBV值，并進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果(1)在腫瘤實質(zhì)區(qū)，低級別膠質(zhì)瘤的ADC值(1.55±0.33)×10(-3)mm2/s高于高級別膠質(zhì)瘤ADC值(1.08±0.19)×10(-3)mm2/s；低級別膠質(zhì)瘤的rADC值(1.89±0.35)高于高級別膠質(zhì)瘤rADC值(1.35±0.21)，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。(2)在腫瘤實質(zhì)區(qū)，低級別膠質(zhì)瘤的rCBV值(2.29±0.56)低于高級別膠質(zhì)瘤rCBV值(5.12±1.49)；在瘤周水腫區(qū)，低級別膠質(zhì)瘤的rCBV值(0.89±0.29)低于高級別膠質(zhì)瘤的rCBV值(1.32±0.24)，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論彌散加權(quán)成像及灌注加權(quán)成像作為無創(chuàng)性的評價手段聯(lián)合常規(guī)MR掃描，可以提高腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：腦膠質(zhì)瘤；彌散加權(quán)成像(DWI)；表觀彌散系數(shù)(ADC)；灌注加權(quán)成像(PWI)

(ChinJLabDiagn,2016,20:0396)

腦膠質(zhì)瘤屬于神經(jīng)上皮組織起源的腫瘤，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的原發(fā)性腫瘤。術(shù)前對其正確的分級具有重要的意義，對臨床上正確治療方案的制定極為關(guān)鍵，且能明顯改善患者的生存質(zhì)量。磁共振彌散加權(quán)成像[1]作為一種可以反映水分子運動狀態(tài)的功能磁共振成像方法，通過DWI圖像分析及ADC值的測量，為高、低級別腦膠質(zhì)瘤的鑒別提供了重要的影像價值。磁共振灌注加權(quán)成像[2]能夠通過計算灌注參數(shù)反映組織血流灌注及血管生成情況，對灌注加權(quán)圖像及參數(shù)進(jìn)行分析，可為膠質(zhì)瘤的分級及鑒別診斷提供更多的血流動力學(xué)信息。本研究將DWI及T2*DSC PWI掃描聯(lián)合應(yīng)用于腦膠質(zhì)瘤患者，明顯提高了腦膠質(zhì)瘤患者治療前分級的準(zhǔn)確程度。

1資料與方法

1.1研究對象

選擇2013年6月-2015年6月在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院術(shù)前行常規(guī)MRI掃描、DWI掃描及T2*DSC PWI掃描并經(jīng)手術(shù)病理證實的患者38例，其中18例女性，20例男性。年齡在29-71歲之間，平均年齡為52歲。臨床癥狀表現(xiàn)為局灶性或全身性癲癇發(fā)作、運動障礙及顱內(nèi)壓增高等。根據(jù)2000年世界衛(wèi)生組織(WHO)中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分級標(biāo)準(zhǔn)，低級別膠質(zhì)瘤21例，高級別膠質(zhì)瘤17例。

1.2掃描方法

采用Philips Achieva 3.0T雙梯度超導(dǎo)磁共振掃描儀，頭部8通道正交鳥籠式線圈，進(jìn)行常規(guī)MRI平掃和DWI成像。具體掃描參數(shù)如下所述：

(1)常規(guī)掃描參數(shù)：層厚：6 mm，層間距：1 mm。采用18層覆蓋全腦進(jìn)行掃描。 T1WI軸位：TR=220 ms，TE=2.2ms，矩陣128×128，視野(FOV)230 mm×182 mm×125 mm，反轉(zhuǎn)角度(Flip angle)：75°。激勵次數(shù)：1。T2WI軸位：TR = 2 505 ms，TE = 80 ms，矩陣 128×128 ，視野(FOV)230 mm ×182 mm×125 mm,反轉(zhuǎn)角度(Flip angle)：90°，激勵次數(shù)：1。FLAIR軸位：TR = 7 000 ms，IR(反轉(zhuǎn)恢復(fù)時間)=2 200 ms，TE = 107 ms。

(2)DWI掃描參數(shù)：應(yīng)用單次激發(fā)回波平面成像序列(SS-EPI)，行橫軸位掃描：TR = 2 500 ms，TE = 89 ms。激勵次數(shù)：1次。在相互垂直的X、Y、Z軸3個不同方向上施加彌散敏感梯度場，分別取2個b值(b=0 s/mm2，b= 1 000 s/mm2)。DWI圖像后處理采用Philips工作站，Extended MR workspace軟件進(jìn)行后處理,軟件自動產(chǎn)生ADC圖，在橫斷面ADC圖上進(jìn)行感興趣區(qū)的選取，進(jìn)行ADC值測量。

(3)T2*DSC PWI掃描：在常規(guī)增強掃描前掃描，選擇脂肪抑制快速自旋回波-平面回波(FE-EPI)技術(shù)，TR =1 500 ms，TE=40 ms，反轉(zhuǎn)角度(Flip angle)：30°，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣128×128，激勵次數(shù)：1，依據(jù)T2WI圖像所見，采用30個層面，層厚：4 mm，層間距：1 mm，覆蓋全病灶，40個時相，共68s，產(chǎn)生420或480幅灌注圖像。掃描前自動勻場，使用MR配套高壓注射器，Gd-DTPA劑量0.1 mmol/kg，注射速率3.5 ml/s，在第5個掃描時相時經(jīng)高壓注射器肘前靜脈團(tuán)注Gd-DTPA，后以相同速率注射20 ml生理鹽水。

(4)常規(guī)MR增強掃描：T1WI軸位和矢狀位增強掃描。

1.3圖像后處理

DWI掃描完成后機器自動生成ADC圖。結(jié)合T2WI、FLAIR、增強圖像及DWI原始圖像在ADC圖上取感興趣區(qū)( regions of interest，ROI)，分別在腫瘤實質(zhì)區(qū)和對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)選擇感興趣區(qū)，計算其ADC值。感興趣區(qū)的設(shè)定法：盡量選取病變所在最大層面，且信號均勻，選取的ROI直徑要小于病灶范圍，設(shè)定ROI為30-40 mm2左右。感興趣區(qū)的選擇盡量避開出血、鈣化、囊變等信號不均勻的區(qū)域。腫瘤實質(zhì)區(qū)測量4次，取其均值；對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)測量4次，取其均值。分別計算腫瘤實質(zhì)區(qū)的ADC值及rADC值。

T2*DSC PWI掃描完成后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡?，使用Philip工作站提供的后處理軟件對灌注原始圖像進(jìn)行后處理，得到CBV偽彩圖，選取腦血容量灌注最大層面，分別在瘤體最大灌注區(qū)、瘤周水腫區(qū)和對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)選擇四個感興趣區(qū)(ROI，30-40 mm2)，計算其CBV值，取平均值，以對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)CBV值為參照，分別計算腫瘤實質(zhì)區(qū)和瘤周水腫區(qū)的rCBV值。結(jié)合常規(guī)T2WI、FLAIR、增強圖像及原始灌注圖像以識別腫瘤附近血管,以免誤將ROI置于其上，并且盡量避開出血、鈣化、囊變等信號不均勻的區(qū)域。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析

數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用t檢驗進(jìn)行數(shù)據(jù)間比較。采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理。設(shè)定P<0.05統(tǒng)計學(xué)上有意義。

2結(jié)果

2.1DWI診斷結(jié)果分析

低級別膠質(zhì)瘤的ADC值及rADC值在腫瘤實質(zhì)區(qū)均高于高級別膠質(zhì)瘤，兩者間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表1)。

表1　各組腫瘤實質(zhì)區(qū)ADC值及rADC值

2.2T2*DSC PWI診斷結(jié)果分析

低級別膠質(zhì)瘤的rCBV值在腫瘤實質(zhì)區(qū)和瘤周水腫區(qū)均低于高級別膠質(zhì)瘤的rCBV值，兩者間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表2)。

表2　各組腫瘤實質(zhì)區(qū)及瘤周水腫區(qū)rCBV值

3討論

腦膠質(zhì)瘤具有發(fā)病率，復(fù)發(fā)率及死亡率高和治愈率低的典型特點。此類腫瘤組織異質(zhì)性高，腫瘤血管生成豐富，呈浸潤性生長，不同級別的膠質(zhì)瘤手術(shù)方案的選擇及預(yù)后情況有明顯差異，因此臨床治療前準(zhǔn)確的分級及鑒別診斷成為目前研究的熱點[3]。

彌散加權(quán)成像是臨床上不可或缺的診斷顱腦疾病的檢查手段，表觀彌散系數(shù)為其主要參數(shù)。DWI圖像經(jīng)過工作站后處理，自動生成ADC圖及eADC圖，彌散系數(shù)可用于衡量水分子的彌散程度，彌散系數(shù)越大，表明分子運動越活躍，水分子單位時間彌散距離就越大，即當(dāng)病變區(qū)域水分子擴散程度增高時，DWI表現(xiàn)為低信號，ADC表現(xiàn)為高信號。MR彌散加權(quán)成像對腦腫瘤進(jìn)行定性、定量分析是近年來的研究熱點。

本文研究得出，低級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的ADC值為(1.55±0.33) ×10-3mm2/s，高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的ADC值為(1.08±0.19) ×10-3mm2/s。本文增加測量ADC 的相對值rADC，能減少隨機測量誤差，也能提高診斷的敏感性和特異性，得出低級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的 rADC值為1.89±0.35，高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的 rADC 值為1.35±0.21。低級別與高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū) ADC 值及rADC在統(tǒng)計學(xué)上均有統(tǒng)計學(xué)差異，與相關(guān)文獻(xiàn)報道一致。本研究中低級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的 ADC 值及rADC 明顯高于高級別膠質(zhì)瘤，是由于膠質(zhì)瘤惡性度越高，腫瘤細(xì)胞數(shù)目越多，細(xì)胞間隙越小，水分子彌散更受限所致。

基于Folkman[4]提出的腫瘤生長血管依賴性學(xué)說以及各種影像診斷技術(shù)在腫瘤血管方面的研究，腫瘤的微血管密度以及血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)可為區(qū)別腫瘤的良惡性提供準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)，使得反映膠質(zhì)瘤血管病理生理方面信息的MR灌注成像技術(shù)不斷發(fā)展，T2*DSC PWI作為一種無創(chuàng)性的灌注成像方法，利用對比劑首過技術(shù)，對腫瘤血管進(jìn)行間接的評估、診斷及鑒別診斷，為臨床治療方案的選擇提供了一系列可靠的科學(xué)依據(jù)。通過靜脈團(tuán)注造影劑，在病變區(qū)域可測得相對腦血流量(rCBF)、相對腦血容量(rCBV)和平均通過時間(MTT)。相關(guān)研究顯示[5]，上述三個參數(shù)值中，rCBV值與其呈正性相關(guān)。

本文研究得出，低級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的rCBV值為2.29±0.56，高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的rCBV值為5.12±1.49。低級別膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)的rCBV值為0.89±0.29，高級別膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)的rCBV 值為1.32±0.24。低級別與高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)及瘤周水腫區(qū)的rCBV值在統(tǒng)計學(xué)上均有統(tǒng)計學(xué)差異，與相關(guān)文獻(xiàn)報道一致[6,7]。本研究中高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)及瘤周水腫區(qū)的rCBV值明顯高于低級別膠質(zhì)瘤，是由于高級別膠質(zhì)瘤呈浸潤性生長，瘤周水腫區(qū)有腫瘤血管形成及腫瘤細(xì)胞浸潤所致。

總之，DWI及T2* DSC PWI作為一種無創(chuàng)的影像學(xué)診斷手段[8]，對腦膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級有較大的臨床意義，彌散參數(shù)ADC、rADC及灌注參數(shù)rCBV可作為腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級診斷的重要指標(biāo)。在后續(xù)研究中隨著病例數(shù)的增加和研究的深入，DWI及T2* DSC PWI在腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級方面會有更進(jìn)一步的臨床價值。

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The value of DWI and T2*DSC PWI in the diagnosis of gliomas

GUOLi-li,FUKuang,ZHAOMing,etal.

(DepartmentofMRI,theSecondAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150086,China)

Abstract:ObjectiveTo evaluate the value of MR diffusion-weighted imaging(DWI) and T2* dynamic susceptibility contrast perfusion-weighted imaging (T2*DSC PWI) of 3.0T in grading brain gliomas and differential diagnosis of gliomas.MethodsRetrospectively analysis the MRI,DWI and T2*DSC PWI imagings in 21cases of low-grade gliomas ,17 cases of high-grade gliomas.All cases were pathologically proved after operation.The ADC and rADC values in the tumor parenchyma area are calculated and statistically analyzed.The rCBV value in the tumor parenchyma area and the peritumoral edema area are calculated and statistically analyzed.Results(1)In the tumor parenchyma area ,the ADC value of low-grade gliomas was (1.55±0.33) ×10(-3) mm2/s ,which was higher than (1.08±0.19) ×10(-3) mm2/s of high-grade gliomas; the rADC value of low-grade gliomas was (1.89±0.35) ,which was higher than (1.35±0.21) of high-grade gliomas(P<0.05) .(2)In the tumor parenchyma area ,the rCBV value of low-grade gliomas was (2.29±0.56) ,which was lower than (5.12±1.49) of high-grade gliomas (P<0.05) .In the peritumoral edema area,the rCBV value of low-grade gliomas was (0.89±0.29) ,which was lower than (1.32±0.24) of high-grade gliomas (P<0.05).ConclusionDWI and T2*DSC PWI can be combined with the routine MRI scaning in grading brain gliomas as a noninvasive means.

Key words:Glioma;DWI;ADC;T2*DSC PWI

(收稿日期：2015-06-06)

作者簡介：郭麗麗(1984-)，女，主治醫(yī)師，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院，研究方向：磁共振成像診斷；付曠(1970-)，男，教授，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院，研究方向：磁共振成像診斷。

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：R739.41

文章編號：1007-4287(2016)03-0396-03

*通訊作者

基金項目：黑龍江省自然科學(xué)基金面上項目(H201453)