小兒MB、PA和室管膜細胞瘤的灰度直方圖分析

雷新軍，王慧梅，藍海源，封偉順，吳玲秀，應尚峰，張永平

(1.麗水市中醫(yī)院放射科，浙江 麗水 323000；2.麗水市人民醫(yī)院外科，浙江 麗水 323000；3.麗水市人民醫(yī)院放射科，浙江 麗水 323000)

在兒童時期中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中以顱腦腫瘤多見，其高于90%[1]，其中約50%的小兒顱內腫瘤位于顱后窩，常見腫瘤包括髓母細胞瘤(medulloblast oma，MB)、室管膜細胞瘤及毛細胞星形細胞瘤(pilocytic astrocytoma，PA)三種類型[2]。因小兒后顱窩腫瘤并無典型的臨床癥狀，且無明顯的早期體征，使得臨床誤診和漏診率較高。雖常規(guī)磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是目前臨床評估后顱窩腫瘤的主要影像學檢查手段[3]，但其對腫瘤組織類型和分級的鑒別價值較低。既往研究通過擴散加權成像全腫瘤直方圖特征分析對腫瘤異質性進行評估[4]，但有關T2加權像(T2-weighted image，T2WI)全域灰度直方圖在小兒后顱窩腫瘤中的相關研究報道并不多見。本文通過回顧性研究，分析T2WI全域灰度直方圖在鑒別小兒MB、PA和室管膜細胞瘤中的診斷價值。

1資料與方法

1.1一般資料

采用回顧性研究，收集2014年1月至2018年7月在浙江省麗水市中醫(yī)院、麗水市人民醫(yī)院就診的72例后顱窩腫瘤患兒，按病情分為MB組(27例)、PA組(19例)、室管膜細胞瘤組(26例)。納入標準：于浙江省麗水市中醫(yī)院、麗水市人民醫(yī)院行腦部MRI檢查，且均經(jīng)病理檢查證實為后顱窩腫瘤；具備完整的臨床資料和影像學資料。排除標準：伴有顱腦損傷史、腦器質性和軀體疾??；伴有昏迷史；伴有糖尿病或心腦血管疾病等慢性病史；MRI圖像不清；精神狀態(tài)不佳。在MB組中，男19例，女8例；年齡為2～13歲，平均(7.04±1.74)歲。在PA組中，男12例，女7例；年齡為1～12歲，平均(6.87±1.94)歲。在室管膜細胞瘤組中，男16例，女10例；年齡為2～14歲，平均(7.14±1.55)歲。三組患兒性別和年齡的比較，差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。本研究內容已通過浙江省麗水市中醫(yī)院和麗水市人民醫(yī)院醫(yī)學倫理部門審核批準。

1.2方法

1.2.1 MRI檢查

檢查儀器為3.0 T MR掃描儀(美國GE公司，Discovery750型)，采用32通道頭線圈。常規(guī)MRI檢查包括平掃軸面和矢狀面T1加權像(T1-weighted image，T1WI)、軸面T2WI、軸面擴散加權成像及液體衰減反轉恢復序列。對相關掃描參數(shù)進行設置，其中T1WI：重復時間250ms，回波時間2.50ms；T2WI：重復時間3 700ms，回波時間92ms；擴散加權成像：自旋回波-回波平面成像序列，重復時間3 600ms，回波時間118ms，b值取0和1 000s/mm2，層間距0.5mm，層厚3mm，視野24cm×24cm，層數(shù)20；液體衰減反轉恢復序列：重復時間4 500ms，回波時間92ms。增強掃描序列包括軸位、矢狀位及冠狀位T1WI，以釓噴酸葡胺為MR造影劑，劑量0.30mmol/kg，掃描參數(shù)與平掃T1WI一致。

1.2.2圖像處理

調整MR圖像窗位和窗寬，使之保持一致，確保圖像分析的可靠性，對軸面T2WI圖像全域直方圖進行分析。以軸面T1WI和軸位、矢狀位及冠狀位增強圖像為參照，采用Mazda 軟件沿病變軸面T2WI圖像全腫瘤邊緣對各層感興趣區(qū)進行勾畫，并對各病變圖像參數(shù)的均值進行計算。由軟件自動生成感興趣區(qū)的灰度直方圖，獲取T2WI灰度全域直方圖各項參數(shù)，包括峰度、均值、偏度和腫瘤變異度等。

1.3統(tǒng)計學方法

2結果

2.1三組患兒T2WI灰度全域直方圖各項參數(shù)的比較情況

三組患兒T2WI灰度全域直方圖峰度、均值、偏度和變異度比較差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)，其中，室管膜細胞瘤組T2WI灰度全域直方圖均值和變異度較MB組均明顯升高(t值分別為5.04、44.97，均P<0.01)，峰度和偏度較MB組均明顯下降(t值分別為6.87、8.83，均P<0.01)；PA組變異度較MB組明顯升高(t=35.07，P<0.01)，峰度(絕對值)和偏度較MB組均明顯下降(t值分別為9.78、7.64，均P<0.01)；室管膜細胞瘤組峰度和變異度較PA組均明顯升高(t值分別為3.16、10.25，均P<0.05)，偏度(絕對值)較PA組明顯下降(t=3.37，P<0.05)，見表1。各組患兒軸面T2WI圖像見圖1。

表1三組患兒T2WI灰度全域直方圖各項參數(shù)的比較結果

注：*與MB組比較，P<0.05；#與PA組比較，P<0.05。

注：A為MB，B為PA，C為室管膜細胞瘤。

圖1小兒后顱窩腫瘤軸面T2WI圖像

Fig.1AxisT2WIimageofposteriorfossatumorsinchildren

2.2 T2WI灰度全域直方圖參數(shù)在鑒別小兒MB、PA和室管膜細胞瘤中的診斷效能

峰度在鑒別和診斷小兒MB與室管膜細胞瘤中的ROC曲線下面積最大為0.92，其敏感度為88.46%，特異度為92.59%，見表2；峰度在鑒別和診斷小兒MB與PA中的ROC曲線下面積最大為0.96，其敏感度為96.30%，特異度為94.74%，見表3；偏度在鑒別和診斷小兒PA與室管膜細胞瘤中的ROC曲線下面積最大為0.75，其敏感度為73.68%，特異度為73.08%，見表4。

表2T2WI灰度全域直方圖參數(shù)在鑒別小兒MB與室管膜細胞瘤中的診斷效能

Table2DiagnosticefficacyofT2WIglobalgrayhistogramparametersindifferentiatingpediatricMBfromependymoma

參數(shù)曲線下面積閾值敏感度(%)特異度(%)峰度0.921.9288.4692.59偏度0.840.6576.9285.19變異度0.81515.2080.7777.78

表3T2WI灰度全域直方圖參數(shù)在鑒別小兒MB與PA中的診斷效能

Table3DiagnosticefficacyofT2WIglobalgray

histogram parameters in differentiating MB from PA

表4T2WI灰度全域直方圖參數(shù)在鑒別小兒PA與室管膜細胞瘤中的診斷效能

Table4DiagnosticefficacyofT2WIglobalgrayhistogramparametersindifferentiatingpediatricPA fromependymoma

參數(shù)曲線下面積閾值敏感度(%)特異度(%)峰度0.61-0.3568.4269.23偏度0.75-0.0973.6873.08變異度0.671690.3363.1665.38

3討論

3.1全域灰度直方圖分析對后顱窩腫瘤的鑒別和診斷具有可靠性和準確性

通過腫瘤的MRI全域灰度直方圖特征，對腫瘤病變MRI圖像感興趣區(qū)各層面的像素值進行分析，并對均值進行計算，以獲取腫瘤實質部分的相關數(shù)據(jù)，分析腫瘤灰度分布狀況，為鑒別疾病類型及其分級提供了可靠的影像學數(shù)據(jù)，可定量分析腫瘤的組織類型、分級狀況。已有研究報道，MRI全域灰度直方圖分析在鑒別和診斷子宮[5]、膀胱[6]、頭頸部[7]等部位腫瘤中具有重要作用。臨床MRI圖像特征可用于鑒別小兒后顱窩腫瘤的不同類型，是目前臨床術前鑒別小兒后顱窩腫瘤的重要診斷方法。但因MB、PA及室管膜細胞瘤的MRI圖像表現(xiàn)存在一定相似性，如三者發(fā)病部位相似，均存在明顯強化征，容易出現(xiàn)囊變等，因而容易混淆。T2WI灰度全域直方圖分析可消除基于T2圖像特征鑒別和診斷上述三種腫瘤類型的不足，既往直方圖研究往往選取一層或數(shù)層感興趣區(qū)進行分析，僅提供腫瘤的局部影像學信息，因而數(shù)據(jù)分析的代表性和科學性較差。全域灰度直方圖分析可提供病變感興趣區(qū)不同層面的整體數(shù)據(jù)，同時可避免因勾畫局部區(qū)域感興趣區(qū)而引起的抽樣誤差，因而對后顱窩腫瘤的鑒別和診斷更為準確、可靠。

3.2全域灰度直方圖均值和變異度在鑒別小兒不同后顱窩腫瘤中的診斷價值

均值可反映病變特征值平均大小的情況。本研究中，室管膜細胞瘤組T2WI全域灰度直方圖均值較MB組明顯升高，結果表明相比MB，室管膜細胞瘤的T2WI信號強度更高。此外，本研究結果顯示，MB與PA、室管膜細胞瘤與PA直方圖均值的比較并無明顯差異，結果表明MB與PA、室管膜細胞瘤與PA的T2WI信號強度比較并無顯著性差異。變異度可反映病變特征值均值的分散程度，該值越小，則說明數(shù)據(jù)越接近于均值，提示病變越均勻。本研究發(fā)現(xiàn)，三組患兒T2WI全域灰度直方圖變異度比較存在明顯差異，其中，室管膜細胞瘤組T2WI全域灰度直方圖變異度較MB、PA組明顯升高，究其原因可能因室管膜細胞瘤的腫瘤欠均勻、成分復雜，而MB與PA實質部分相對較均勻，使得室管膜細胞瘤的變異度較MB、PA明顯增大。

3.3全域灰度直方圖峰度在鑒別小兒不同后顱窩腫瘤中的診斷價值

既往研究通過擴散張量成像直方圖分析，同樣成功鑒別MB、PA和室管膜細胞瘤三種小兒后顱窩腫瘤的類型[8]。直方圖的形狀及不對稱性的改變可揭示腫瘤組成的功能與微觀結構的不同之處。峰度可體現(xiàn)直方圖的峰值情況，可揭示相比正態(tài)分布某一范圍的相對平坦度或尖銳度。若峰度為正值，則說明與正態(tài)分布相比的分布較尖銳；若峰度為負值，則說明與正態(tài)分布相比的分布較平坦。本研究發(fā)現(xiàn)，三組患兒T2WI全域灰度直方圖峰度值比較存在明顯差異，其中，室管膜細胞瘤組T2WI全域灰度直方圖峰度值較MB組明顯下降；PA組峰度值較MB組明顯下降；室管膜細胞瘤組峰度值較PA組明顯下降；其中，相比PA組、室管膜細胞瘤組，MB組峰度值明顯升高。分析其原因，可能因MB腫瘤細胞分布較均勻，結構致密，而室管膜細胞瘤與PA腫瘤細胞成分較混雜而引起。此外，本研究經(jīng)ROC曲線分析結果顯示，峰度在鑒別和診斷小兒MB與室管膜細胞瘤中的ROC曲線下面積最大為0.92，其敏感度為88.46%，特異度為92.59%；峰度在鑒別和診斷小兒MB與PA中的ROC曲線下面積最大為0.96，其敏感度為96.30%，特異度為94.74%，提示峰度在鑒別小兒MB與室管膜細胞瘤、小兒PA與室管膜細胞瘤中均具有較高的診斷價值，可作為臨床輔助診斷。

3.4全域灰度直方圖偏度在鑒別小兒不同后顱窩腫瘤中的診斷價值

偏度可反映直方圖的不對稱性，若偏度為正值則提示分布的不對稱尾部趨向于更多較大值，分布的主體多處于右側；若偏度為負值則表示相反，說明分布的不對稱尾部趨向于更多較小值。換而言之，偏度的絕對值越大，說明分布形態(tài)的偏移程度越大。本研究發(fā)現(xiàn)，三組患兒T2WI全域灰度直方圖偏度值比較存在明顯差異，室管膜細胞瘤組T2WI全域灰度直方圖偏度值較MB組明顯下降；PA組偏度值較MB組明顯下降；室管膜細胞瘤組偏度值較PA組(絕對值)明顯下降，其中PA患兒的偏度值偏向于負值，而室管膜細胞瘤患兒的偏度值傾向為正值，且PA偏度值的絕對值較室管膜細胞瘤顯著增高。相對而言，PA實質成分較均勻，其偏度值變化幅度較大；而室管膜細胞瘤囊變和壞死較多發(fā)，導致曲線分布偏向于右側。本研究經(jīng)ROC曲線分析結果顯示，偏度在鑒別和診斷小兒PA與室管膜細胞瘤中的ROC曲線下面積最大為0.75，其敏感度為73.68%，特異度為73.08%。

綜上所述，T2WI全域灰度直方圖分析是鑒別與診斷小兒MB、PA和室管膜細胞瘤的重要方法，峰度在鑒別小兒MB與室管膜細胞瘤中具有較高的診斷價值，偏度、變異度在MB與PA中具有較高的診斷價值，而偏度在小兒PA與室管膜細胞瘤中的診斷價值較高，因此可作為臨床鑒別小兒后顱窩腫瘤的新型診斷方法，對后續(xù)治療方案的選擇及預后評估具有重要意義。