聯(lián)合灌注加權(quán)和彌散加權(quán)成像鑒別毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤與高級別星形細(xì)胞瘤

李玉萍，陳群林，曹代榮，佘德君，楊謝鋒，鄭穎彥

毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤（pilocytic astrocytomas，PA）是中樞神經(jīng)系統(tǒng) WHOⅠ級的良性腫瘤，治療方法以手術(shù)切除為主，預(yù)后較好。PA的典型影像學(xué)表現(xiàn)為小腦半球囊性病變伴有明顯強(qiáng)化壁結(jié)節(jié)，但部分可表現(xiàn)為完全實性、邊界不清且伴有明顯瘤周水腫，易與高級別星形細(xì)胞瘤（high－grade astrocytomas，HGA）混淆［1－7］。研究表明，灌注加權(quán)成像（perfusion－weighted imaging，PWI）和彌散加權(quán)成像（diffusion－weighted imaging，DWI）是評價腦腫瘤的快速有效的新型磁共振成像技術(shù)，可用于顱內(nèi)腫瘤的鑒別診斷、膠質(zhì)瘤的分級以及腫瘤預(yù)后評估等［8－12］。本研究通過回顧性分析PA與 HGA的PWI和DWI表現(xiàn)，探討PWI和DWI對二者的鑒別診斷價值。

1 對象與方法

1.1 對象 收集2013年6月－2017年2月行常規(guī)MR、PWI和DWI檢查，并經(jīng)手術(shù)和病理證實為PA與HGA的患者共63例。PA患者22例，男性14例，女性8例，年齡中位數(shù)17.6歲（3～49歲）；HGA患者41例（間變星形細(xì)胞瘤14例，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤27例），男性25例，女性16例，年齡中位數(shù)44.9歲（4～75歲）。63例均為初發(fā)病例，且均為單發(fā)病灶；均成功行DWI及PWI檢查，未出現(xiàn)影響圖像分析的嚴(yán)重偽影。

1.2 方法 采用Siemens Verio 3.0T超導(dǎo)型磁共振成像系統(tǒng)8通道頭顱線圈對所有患者行常規(guī)MR平掃、增強(qiáng)和PWI、DWI掃描。常規(guī)MR掃描序列包括 橫 斷 位 GRE flash T1WI （TR 250ms，TE 2.48ms ），TSE T2WI（TR 6 000ms，TE 96ms），T2－FLAIR（TR 9 000ms，TE 94ms，TI 2 500ms），掃 描 野 220mm×220mm，層 厚5mm，層間距1mm。采用自旋－平面回波成像行DWI檢查（TR 6 000ms，TE 60ms），翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV 240mm×240mm，矩陣128×128，激勵次數(shù)2，層厚5mm，層間距1mm，在相互垂直的3個方向上施加擴(kuò)散敏感梯度，取 b＝0s／mm2和b＝1 000s／mm2。采用梯度回波－平面回波成像行PWI檢查（TR 1 500ms，TE 30ms），其余參數(shù)與常規(guī)MR平掃一致，共掃描20層，每層面60個時相，共1 200幅圖像，總成像時間98s，掃描至PWI第2時相時，采用高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈注射對比劑 Gd－DTPA，流率 3～5mL／s，總劑量按照0.1mmol／kg計算，之后再以相同流率注射20mL生理鹽水。PWI掃描結(jié)束后，行橫斷位、矢狀位和冠狀位T1WI（TR 250ms，TE 2.48ms）增強(qiáng)掃描。

1.3 圖像后處理

1.3.1 計算腦血容量值（cerebral blood volume，CBV）與相對腦血容量 值 （relative cerebral blood volume，rCBV） 將PWI圖像傳輸至Siemens Syngo MR B19后處理工作站（版本 NUMARIS／4）的Perfusion MR軟件。在圖像信號強(qiáng)度變化最大的時相，將ROI（大小30～40mm2）置于血管層面，繪制動脈流入效應(yīng)圖，設(shè)定對比劑首過的時間范圍（將3個時間點(diǎn)分別置于PWI掃描第1時相、對比劑首過之前和對比劑首過之后），利用動脈流入效應(yīng)圖重建CBV圖。將重建出CBV圖導(dǎo)入Mean Curve軟件，以增強(qiáng)T1WI和T2WI為參考，選擇腫瘤強(qiáng)化實性成分層面，將4～5個ROI（大小30～40mm2）置于CBV圖腫瘤實性強(qiáng)化區(qū)域血供最豐富區(qū)域，從而獲得腫瘤最大CBV值（CBVmax）。ROI的放置應(yīng)避開腫瘤的囊變、壞死、瘤內(nèi)或瘤周血管、出血、鈣化等區(qū)域。此外，將4～5個ROI（大小30～40mm2）置于病灶對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)，測量4～5個CBV，取平均值（CBVcon）。計算rCBV值：

1.3.2 計算表觀彌散系數(shù)值（apparent diffusion coefficient，ADC）及相對ADC值（relative apparent diffusion coefficient，rADC） 應(yīng)用Siemens Syngo MR B19后處理工作站（版本NUMARIS／4）行后處理。首先觀察DWI圖像，分析腫瘤實質(zhì)的信號特點(diǎn)，將4～5個ROI（30～40mm2）置于腫瘤實性強(qiáng)化區(qū)域，尋找ADC圖上呈相對低信號區(qū)域，獲得病灶最小ADC值（ADCmin）。ROI的放置應(yīng)避開腫瘤的囊變、壞死、瘤內(nèi)或瘤周血管、出血、鈣化等區(qū)域。以同樣大小ROI測量對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)，取得4～5個ADC后取平均值（ADCcon）。計算rADC值：

2 結(jié) 果

22例 PA 中，10例（10／22，45.5%）發(fā)病年齡＞18歲；發(fā)生于幕下13例（13／22，59.1%），發(fā)生于幕上9例（9／22，40.9%）（其中2例發(fā)生于鞍上視交叉）。41例 HGA 中，發(fā)生于幕下 3 例（3／41，7.3%），發(fā)生于幕上38例（38／31，92.7%）。PA 和HGA的rCBV和rADC值比較見表1。在CBV偽彩圖上，6例PA（6／22，27.3%）的灌注低于對側(cè)正常白質(zhì)區(qū)，余16例PA（16／22，72.7%）呈斑片狀稍高灌注（圖1A）；HGA的灌注均呈明顯不均勻高灌注，均高于對側(cè)正常白質(zhì)區(qū)（圖1B）。在ADC圖上，PA除1例外，余21例（21／22，95.5%）的信號均低于對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)（圖1C）；HGA患者中，26例（26／41，63.4%）的 信 號 低 于 對 側(cè) 正 常 白 質(zhì) 區(qū)（圖1D），15例（15／41，36.6%）等于或稍高于對側(cè)正常白質(zhì)區(qū)。ROC曲線分析結(jié)果見表2和圖2，AUCrCBV和AUCrADC分別為0.97及0.92，二者差別不具有統(tǒng)計學(xué)意義（Z＝1.112，P＝0.266）。

表1 PA和HGA的rCBV和rADC值比較Tab 1 Comparison of rCBV and rADC values between PA and HGA

圖1 PA或HGA患者的CBV圖及ADC圖Fig 1 CBV image and ADC map of PA or HGA patients

表2 rCBV和rADC值鑒別診斷PA和HGA的ROC分析Tab 2 Analysis of ROC of rCBV and rADC for distinguishing PA from HGA

圖2 rCBV和rADC鑒別診斷PA和HGA的ROC曲線Fig 2 Diagnostic performance of ROC curves of rCBV and rADC for differentiating PA from HGA

3 討 論

PA是兒童后顱窩常見腫瘤之一，屬于WHO分類為Ⅰ級腫瘤，預(yù)后良好。HGA包括間變性星形細(xì)胞瘤、間變性多形性黃色星形細(xì)胞瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，WHO分類為Ⅲ級或Ⅳ級，多發(fā)生于成人幕上，預(yù)后差。部分研究顯示，PA也可發(fā)生于幕上，也可見于成人［1－2，4－7］。此外，在常規(guī) MRI上不典型的PA也可表現(xiàn)為明顯強(qiáng)化實性腫瘤伴有明顯瘤周水腫，與HGA鑒別困難。本研究中，10例PA發(fā)生于成人（年齡＞18歲），9例PA發(fā)生于幕上腦實質(zhì)，表現(xiàn)為明顯強(qiáng)化，容易誤診為HGA。

目前大多數(shù)研究均將WHOⅠ級PA和Ⅱ級的彌漫型星形細(xì)胞瘤歸納為低級別膠質(zhì)瘤，與HGA鑒別；或者僅僅針對彌漫型星形細(xì)胞瘤和高級別膠質(zhì)瘤進(jìn)行鑒別診斷。然而彌漫型星形細(xì)胞瘤是一種彌漫生長的低級別膠質(zhì)瘤，增強(qiáng)均無明顯強(qiáng)化，與高級別膠質(zhì)瘤的不均勻強(qiáng)化形成強(qiáng)烈對比［13－16］。而PA雖然是良性腫瘤，但在常規(guī)MRI上PA增強(qiáng)一般表現(xiàn)為明顯強(qiáng)化，與高級別膠質(zhì)瘤類似。目前，PWI和DWI作為新興的磁共振診斷成像技術(shù)，已常規(guī)應(yīng)用于顱內(nèi)腫瘤的鑒別診斷及膠質(zhì)瘤的分級［12－16］。因此，本研究使用PWI和DWI單獨(dú)對PA和HGA進(jìn)行對比研究。

PWI是研究正常器官和病變組織的血流灌注情況的一種功能成像，對術(shù)前鑒別診斷膠質(zhì)瘤以及膠質(zhì)瘤的分級具有重要臨床意義。rCBV是PWI的一個常用的血流動力學(xué)參數(shù)，主要反映組織內(nèi)的新生微血管數(shù)量。研究顯示，rCBV可以用于準(zhǔn)確對膠質(zhì)瘤進(jìn)行分級診斷［15－17］。本研究結(jié)果顯示，PA的rCBV值明顯低于HGA，差別有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01），與文獻(xiàn)報道一致［13，17］。PA含有腎小球樣或血管瘤樣新生腫瘤血管，HGA含有新生腫瘤血管、形態(tài)扭曲、結(jié)構(gòu)不成熟且通透性高［17］。PA與HGA在MR增強(qiáng)上的強(qiáng)化均與新生血管有關(guān)。Uematsu等發(fā)現(xiàn)，PA間質(zhì)里血管稀少，而在HGA間質(zhì)里發(fā)現(xiàn)大量血管，故HGA的平均血管密度指數(shù)高于PA；且根據(jù)電鏡對內(nèi)皮細(xì)胞間質(zhì)聯(lián)接的研究發(fā)現(xiàn)，PA與 HGA的血腦屏障完整性相似［18］。而腦腫瘤常規(guī)MR的強(qiáng)化程度與腫瘤血管的豐富程度、腫瘤血管發(fā)育情況及病變有無血腦屏障或血腦屏障受損等有關(guān)。Uematsu等的這2個發(fā)現(xiàn)從組織病理學(xué)上解釋了PA與HGA在MR增強(qiáng)表現(xiàn)相似、而PWI不同的原因。因此，筆者認(rèn)為，rCBV是鑒別診斷PA和HGA的有效指標(biāo)，即相對于正常腦白質(zhì)區(qū)，PA呈稍低或稍高灌注，而HGA呈較明顯高灌注。

DWI是通過檢測人體組織中水分子擴(kuò)散運(yùn)動受限制的程度等信息，從而反映組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息、病理生理狀態(tài)下各組織間水分子交換的功能狀況。ADC值是其量化指標(biāo)，通過反映腫瘤的細(xì)胞密度判斷腫瘤的良惡性。有文獻(xiàn)報道，ADC值與細(xì)胞密度和腫瘤的良惡性有很高的相關(guān)性，惡性腫瘤的細(xì)胞密度越大，ADC值越低，而良性腫瘤ADC值則相對偏高［14，16］。因此，腫瘤組織的最低 ADC值的區(qū)域相當(dāng)于腫瘤組織最高的細(xì)胞構(gòu)成區(qū)域，代表了腫瘤分化的最高級別。此外，由于壞死區(qū)的ADC值會出現(xiàn)假性增高，本研究亦選擇避開壞死區(qū)，采用實性強(qiáng)化部分的最小ADC值進(jìn)行分析，并與對側(cè)正常腦白質(zhì)對比，計算出rADC值，從而消除個體差異。本研究結(jié)果顯示，PA的rADC值明顯高于HGA（P＜0.01）。PA是 WHO Ⅰ級良性腫瘤，腫瘤細(xì)胞密集程度不如高級別膠質(zhì)瘤，因此PA在DWI上呈等或稍低信號，而高級別膠質(zhì)瘤多為稍高或明顯高信號。

本研究ROC曲線結(jié)果顯示，rCBV和rADC值均能準(zhǔn)確、定量鑒別PA和HGA，且二者的診斷效能無明顯差別。

綜上所述，PWI和DWI有助于術(shù)前鑒別診斷PA和HGA，其量化指標(biāo)rCBV、rADC是鑒別診斷PA與HGA的有效指標(biāo)。