3.0T MRI彌散加權(quán)成像對腦膠質(zhì)瘤分級的診斷價值分析

李鴻波，程春紅，張波

武漢市第六醫(yī)院（江漢大學(xué)附屬醫(yī)院）1放射科，2功能科，武漢 430015 00

腦膠質(zhì)瘤是常見的原發(fā)性腫瘤，2016年世界衛(wèi)生組織（WHO）中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)中描述，對Ⅰ～Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤患者進(jìn)行局部切除治療并配合放療或化療，患者多能獲得良好的預(yù)后，而Ⅲ～Ⅳ級腦膠質(zhì)瘤的切除范圍廣泛，即使對患者進(jìn)行綜合治療，患者的預(yù)后仍較差[1]。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）作為經(jīng)典的影像學(xué)手段，其在腦膠質(zhì)瘤的應(yīng)用中雖然能夠有效地定位腫瘤，準(zhǔn)確地反映腫瘤侵犯的程度，并幫助臨床初步明確腫瘤組織類型，但是對腫瘤組織學(xué)分級和微觀組織狀態(tài)的定量描述仍需依賴術(shù)后組織病理學(xué)檢查；又因高級別的腦膠質(zhì)瘤合并Ⅱ～Ⅳ級連續(xù)的組織學(xué)特征，因此，活檢取樣部位也會影響腫瘤的分級，不利于治療方案的選擇，從而影響患者預(yù)后[2]。MRI彌散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）通過水分子擴散運動測量小分子物質(zhì)在組織內(nèi)的布朗運動情況，從微觀角度體現(xiàn)腫瘤的病理狀態(tài)，并通過表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值對擴散情況進(jìn)行量化分析[3]。為了進(jìn)一步探討DWI在腦膠質(zhì)瘤分級中的應(yīng)用價值，本研究對124例腦膠質(zhì)瘤患者的臨床資料進(jìn)行回顧性分析，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2013年1月至2017年12月武漢市第六醫(yī)院（江漢大學(xué)附屬醫(yī)院）收治的腦膠質(zhì)瘤患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合腦膠質(zhì)瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]，且經(jīng)手術(shù)病理學(xué)檢查證實；②術(shù)前行頭顱MRI平掃、增強掃描和DWI檢查，且相關(guān)影像學(xué)資料保存完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有放療史或化療史；②檢查時間與行腦膠質(zhì)瘤手術(shù)切除的時間間隔≥1周；③圖像質(zhì)量不佳（如有運動偽影）。根據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，本研究共納入124例腦膠質(zhì)瘤患者。其中，男72例，女52例；年齡為20～65歲，平均年齡為（39.27±5.25）歲；低級別腦膠質(zhì)瘤60例，高級別腦膠質(zhì)瘤64例；腫瘤直徑為14～65 mm，平均腫瘤直徑為（33.14±10.25）mm。

1.2 設(shè)備與方法

1.2.1 MRI掃描設(shè)備掃描設(shè)備選擇Discovery MRI 750 3.0T磁共振掃描儀（美國GE公司），配備8通道頭部相控表面線圈。具體掃描方法：全部患者均先行常規(guī)平掃，掃描橫斷面T1加權(quán)成像（T1 weighted imaging，T1WI）、T2加權(quán)成像（T2 weighted imaging，T2WI）、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)（fluid-attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）及橫斷面T1WI增強序列；橫斷面DWI掃描采用平面回波（echo planer imaging，EPI）序列。掃描參數(shù)設(shè)置：重復(fù)時間（repetition time，TR）2300 ms，回波時間（echo time，TE）65.5ms，b=1000s/mm2，視野（field of view，F(xiàn)OV）24 cm×24 cm，矩陣160×160，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm，共采集4次，擴散梯度方向選取x、y、z三個方向。

1.2.2 ADC值測量將所采集數(shù)據(jù)傳送至AW4.1工作站進(jìn)行后處理，后處理軟件為Functool 2.0，影像資料由2位以上高年資醫(yī)師采用雙盲法閱片，分別獨立測量腦膠質(zhì)瘤的ADC值，并結(jié)合橫斷面T2WI、FLAIR序列及橫斷面T1WI增強序列進(jìn)行定位，在定位時，應(yīng)盡可能地避開腫瘤邊緣、壞死、囊變、出血、鈣化及偽影區(qū)域，并在腫瘤直徑最大層面的實性均勻部位選擇3個面積相同的感興趣區(qū)域，即面積范圍為50～100 mm2的圓形區(qū)域，并測量其ADC值；并隔日重復(fù)上述步驟再次測量ADC值。若兩次均值變異系數(shù)范圍﹤10%則取均值作為最終的ADC值，若兩次均值變異系數(shù)范圍≥10%則需重新重復(fù)上述步驟再次測量。

1.3 手術(shù)病理分級診斷標(biāo)準(zhǔn)

參照2007年WHO制定的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)[4]及彭令榮等[5]研究中的低級別及高級別腦膠質(zhì)瘤的ADC最佳臨界值對腫瘤進(jìn)行病理分級：Ⅰ級惡性程度較低，主要有毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤、室管膜下巨細(xì)胞星形細(xì)胞瘤等；Ⅱ級為多形性黃色星形細(xì)胞瘤或彌漫性星形細(xì)胞瘤等，可進(jìn)展至Ⅲ級膠質(zhì)細(xì)胞瘤，且腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞核具有一定的異型性，伴或不伴有核分裂、微囊變性，患者的生存期通常長于5年；Ⅲ級則為間變性星形細(xì)胞瘤、間變性少突膠質(zhì)瘤等，患者的生存期僅為2～5年，瘤體密度高，且腫瘤細(xì)胞普遍存在核分裂現(xiàn)象；Ⅳ級則為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、膠質(zhì)肉瘤等，患者的平均生存期不足1年，腫瘤細(xì)胞排列密集，血管內(nèi)可見柵欄樣、凝固性壞死，并可見血栓形成，惡性程度最高。其中，Ⅰ～Ⅱ級為低級別腦膠質(zhì)瘤，以ADC值1.11×10-3mm2/s為最佳臨界點；Ⅲ～Ⅳ級為高級別腦膠質(zhì)瘤，以ADC值0.93×10-3mm2/s為最佳臨界點。

1.4 觀察指標(biāo)

靈敏度=真陽性例數(shù)/（真陽性+假陰性）例數(shù)×100%；特異度=真陰性例數(shù)/（真陰性+假陽性）例數(shù)×100%；準(zhǔn)確率=（真陽性+真陰性）例數(shù)/總例數(shù)×100%；陽性預(yù)測值=真陽性例數(shù)/（真陽性+假陽性）例數(shù)×100%；陰性預(yù)測值=真陰性例數(shù)/（真陰性+假陰性）例數(shù)×100%。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。計數(shù)資料以例數(shù)和率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。以P﹤0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 ADC值對低級別和高級別腦膠質(zhì)瘤的診斷效能分析

以ADC值1.11×10-3mm2/s為最佳臨界點，ADC值≥1.11×10-3mm2/s即為低級別腦膠質(zhì)瘤，3.0T MRI DWI診斷低級別腦膠質(zhì)瘤的靈敏度為93.33%，特異度為93.75%，準(zhǔn)確率為93.55%，陽性預(yù)測值為93.33%，陰性預(yù)測值為93.75%。以ADC值0.93×10-3mm2/s為最佳臨界點，ADC值﹤0.93×10-3mm2/s即為高級別腦膠質(zhì)瘤。3.0T MRI DWI診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的靈敏度為81.25%，特異度為93.33%，準(zhǔn)確率為87.10%，陽性預(yù)測值為92.86%，陰性預(yù)測值為82.35%。兩種ADC值診斷腦膠質(zhì)瘤的靈敏度比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=4.023，P﹤0.05）。（表1、表2）

表1 ADC值與手術(shù)病理對低級別腦膠質(zhì)瘤診斷結(jié)果對照

表2 ADC值與手術(shù)病理對高級別腦膠質(zhì)瘤的診斷結(jié)果對照

2.2 影像學(xué)資料

2.2.1 病例1女，34歲，經(jīng)手術(shù)病理明確診斷為節(jié)細(xì)胞腦膠質(zhì)瘤，參照2007年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分級標(biāo)準(zhǔn)為低級別腦膠質(zhì)瘤Ⅰ級，MRI掃描可見T2WI呈均勻稍高信號，DWI呈等信號或稍高信號，ADC值為1.276×10-3mm2/s。（圖1）

圖1 34歲女性節(jié)細(xì)胞腦膠質(zhì)瘤患者的MRI平掃圖像

2.2.2 病例2 男，61歲，經(jīng)手術(shù)病理明確診斷為典型的腦膠質(zhì)瘤，參照2007年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分級標(biāo)準(zhǔn)為高級別腦膠質(zhì)瘤Ⅳ級，MRI可見T2WI及DWI均呈不均勻高信號，并具有明顯占位效應(yīng)，ADC值為0.717×10-3mm2/s。（圖2）

圖2 61歲男性高級別腦膠質(zhì)瘤患者的MRI平掃圖像

3 討論

DWI的ADC值能夠反映水分子的運動情況[6]。因腦膠質(zhì)瘤區(qū)域的正常腦組織被腫瘤細(xì)胞侵襲，因此，隨著腫瘤細(xì)胞的增多、瘤體的增大，細(xì)胞間隙亦發(fā)生變化并最終影響水分子的擴散運動，因此，腫瘤細(xì)胞構(gòu)成比及細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的平均截面積比值均可能導(dǎo)致ADC值下降。腫瘤細(xì)胞的惡性程度以及腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移能力均與腫瘤細(xì)胞的增殖、構(gòu)成和密度密切相關(guān)[7]。2012年的中國中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)瘤診斷和治療指南[8]亦指出，低級別腦膠質(zhì)瘤患者僅需接受外科手術(shù)切除，術(shù)后無需接受放化療便可獲得良好的預(yù)后，而高級別腦膠質(zhì)瘤具有明顯的侵襲性，腫瘤以浸潤性生長的方式向周圍組織擴散，難以對腫瘤組織及正常腦組織進(jìn)行有效區(qū)分，因此，即使行外科手術(shù)切除也難以獲得滿意的預(yù)后，因為，此類患者多需給予外科手術(shù)切除、術(shù)后放化療并聯(lián)合替莫唑胺進(jìn)行綜合治療。由此可見，如何對腦膠質(zhì)瘤的分級進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，對于患者的治療方案、預(yù)后等均具有重要的價值[9-10]。

DWI作為彌散成像技術(shù)中最簡單的一種成像手段，可通過對組織各方向的彌散運動平均值即ADC值描述腦組織的彌散情況，因其組織中的腫瘤細(xì)胞數(shù)量相對較少，且細(xì)胞有絲分裂和血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖均不明顯，因此，細(xì)胞間隙大，水分子擴散快，從而導(dǎo)致ADC值上升；而高級別腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞異型性明顯，血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖速度快，腫瘤細(xì)胞的密度大，因此，細(xì)胞間隙少，水分子擴散受限，從而導(dǎo)致ADC值下降[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，分別以ADC值1.11×10-3mm2/s、0.93×10-3mm2/s作為診斷低級別腦膠質(zhì)瘤和高級別腦膠質(zhì)瘤的診斷臨界值時，其診斷低級別腦膠質(zhì)瘤的靈敏度為93.33%，特異度為93.75%，準(zhǔn)確率為93.55%，陽性預(yù)測值為93.33%，陰性預(yù)測值為93.75%；其診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的靈敏度為81.25%，特異度為93.33%，準(zhǔn)確率為87.10%，陽性預(yù)測值92.86%，陰性預(yù)測值82.35%，這與彭令榮等[5]的報道相符；而Hu等[12]以1.115×10-3mm2/s為低級別腦膠質(zhì)瘤診斷的最佳臨界值，診斷的靈敏度和特異度分別為82.70%、85.20%，略低于本研究中低級別腦膠質(zhì)瘤的診斷靈敏度和特異度，分析原因可能是由于進(jìn)行MRI掃描時b值的選擇差異所致，本研究僅應(yīng)用1個b值（1000 s/mm2），而Hu等[12]的研究則采用了多個b值；但是，亦可發(fā)現(xiàn)，ADC值對腦膠質(zhì)瘤分級的診斷價值依然是較高的，值得臨床重視。

綜上所述，ADC值對腦膠質(zhì)瘤分級的診斷具有重要的價值。但是，本研究亦存在一定的局限性，如樣本量較小，且DWI用于腦膠質(zhì)瘤分級的診斷時，雖然能夠通過對腫瘤細(xì)胞形態(tài)學(xué)、功能學(xué)特點的描述輔助觀察腫瘤的微觀構(gòu)造，從而提供高價值的影像學(xué)資料，但是，也有部分低級別或高級別腦膠質(zhì)瘤在進(jìn)行ADC值測量時存在一定的重疊現(xiàn)象，加之受腫瘤細(xì)胞內(nèi)部出現(xiàn)囊變、出血及壞死等因素的影響，往往出現(xiàn)磁場不均勻，而DWI對磁場不均勻尤其敏感，因此，極容易造成ADC值出現(xiàn)誤差；另外，目前診斷低級別及高級別腦膠質(zhì)瘤的ADC最佳臨界點并未見權(quán)威且統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)將其規(guī)范化，因此，使用DWI評價腦膠質(zhì)瘤的分級還存在巨大的深入探究空間，仍需進(jìn)行大樣本、多中心的研究予以佐證。