磁共振動態(tài)對比增強聯(lián)合擴散峰度成像在腦膠質(zhì)瘤分級中的價值分析

黃鼎祥，艾信平

（潛江市中心醫(yī)院，武漢大學(xué)人民醫(yī)院潛江醫(yī)院，長江大學(xué)潛江臨床醫(yī)學(xué)院CT/MRI室，湖北潛江 433199）

0 引言

腦膠質(zhì)瘤是一種臨床較為常見的顱腦惡性腫瘤疾病，其根據(jù)病理學(xué)檢查惡性程度分為低級別（Ⅰ、Ⅱ級）和高級別（Ⅲ、Ⅳ級），不同級別的腦膠質(zhì)瘤患者在病情發(fā)展速度、治療方案選擇以及術(shù)后預(yù)后情況等方面均存在較大的差異性，故準確對腦膠質(zhì)瘤分級具有十分重要的臨床意義[1]。磁共振動態(tài)對比增強（dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI）是通過動態(tài)監(jiān)測造影劑在機體吸收和代謝期間獲得的血流動力學(xué)指標，進而在細胞分子功能水平上反映組織血管分布、血流灌注狀態(tài)的影像學(xué)檢測技術(shù)[2]。擴散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）則是擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）以及擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）等影像學(xué)檢測技術(shù)的拓展，其可反映水分子擴散的非高斯分布狀態(tài)，故反映組織結(jié)構(gòu)微觀變化的準確性更高[3-4]。由于腦膠質(zhì)瘤級別與血管分布、組織異型性之間存在直接的聯(lián)系，故上述2種技術(shù)均有助于腦膠質(zhì)瘤的分級。本研究擬分析DCE-MRI聯(lián)合DKI在腦膠質(zhì)瘤分級中的價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇本院2016年1月至2018年12月期間住院治療的47例腦膠質(zhì)瘤患者作為研究對象，根據(jù)術(shù)后病理組織檢查分為高級別腦膠質(zhì)瘤組和低級別腦膠質(zhì)瘤組。高級別腦膠質(zhì)瘤組（n=25例）：男15例、女10例，年齡22～71歲，平均年齡（42.7±14.6）歲，腫瘤病灶直徑（4.4±1.5）cm；低級別腦膠質(zhì)瘤組（n=22例）：男14例、女8例，年齡20～70歲，平均年齡（43.5±12.9）歲，腫瘤病灶直徑（4.6±1.2）cm。高、低級別腦膠質(zhì)瘤患者在年齡、性別、腫瘤病灶直徑等方面比較無顯著性差異（P＞0.05）。本研究方案已通過醫(yī)院倫理委員會審核和批準，所有患者均知曉研究方案并簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

所有患者入院后均行DCE-MRI及DKI檢查，檢查設(shè)備為GE公司的Discovery MR 750 3.0T MR儀。

1.2.1 DCE-MRI檢查方法

采取軸位快速容積成像（liver acceleration volume acquisition，LAVA）序列掃描檢查，首先行 T1原始值圖（T1map）掃描，翻轉(zhuǎn)角為 3、6、9、12、15°，其他參數(shù)設(shè)置為：重復(fù)時間（repetition time，TR）3.6 ms，回波時間（echo time，TE）2.2 ms，矩陣 160×128，層厚4.0 mm；然后予以DCE-MRI檢查，參數(shù)設(shè)置為：翻轉(zhuǎn)角 15°，TR 3.6 ms，TE 2.2 ms，矩陣 160 ×128，層厚4.0 mm，單期掃描檢查時間為6 s，共40期。第2個時相結(jié)束后靜脈注射造影劑（釓噴酸葡胺），注射速率為3 ml/s，注射劑量為0.1 mmol/kg，同時以相同速度注射20ml生理鹽水沖洗導(dǎo)管。圖像分析：將數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入定量分析軟件，獲得相應(yīng)的時間-濃度曲線，在圖像最大病灶區(qū)域勾畫感興趣區(qū)域（region of interest，ROI），注意避開囊性病變、壞死病變、出血病灶及正常血管，確保為病灶增強部位，獲取轉(zhuǎn)運常數(shù)（Ktrans）、血管外細胞外容積分數(shù)（Ve）和速率常數(shù)（Kep），上述參數(shù)值均測量5次取平均值作為最終數(shù)值。

1.2.2 DKI檢查方法

MRI掃描序列主要為常規(guī)MRI序列，軸位T1WI、T2WI、T2-FLAIR 及矢狀位 T2WI，軸位、冠狀位、矢狀位T1WI增強掃描序列。增強掃描檢查時需靜脈注射造影劑（釓噴酸葡胺），注射劑量為0.4 mmol/kg，速率為2.5～3.5 ml/s。DKI掃描檢查選擇自旋回波成像序列，在30個方向施加擴散敏感梯度場，擴散敏感因子b分別為0、1 000、2 000 s/mm2，其他參數(shù)設(shè)置為 TR 5000ms，TE 103 ms，視野（filed of view，F(xiàn)OV）230 mm，體素 2.0 mm×2.0 mm×2.0 mm，層厚 2 mm，層間距 0，層數(shù)70，掃描時間為355 s。圖像分析：影像學(xué)圖像采用DKE后處理軟件予以分析，獲得平均擴散峰度（mean kurtosis，MK）、平均擴散系數(shù)（mean diffusivity，MD）和各向異性分數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）圖。根據(jù)常規(guī)MRI圖像確定腫瘤病灶實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)以及對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)，分別在相應(yīng)區(qū)域勾畫ROI，獲得MK值、MD值和FA值，上述參數(shù)值均測量3次取平均值作為最終數(shù)值。將數(shù)值除以對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)得到相對擴散各向異性分數(shù)（ratio of FA，rFA）、相對平均擴散系數(shù)（ratio of MD，rMD）、相對平均擴散峰度（ratio of MK，rMK）。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

所有研究數(shù)據(jù)資料均采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件分析，2組參數(shù)值比較采用獨立樣本t檢驗。采用ROC曲線分析各參數(shù)鑒別診斷高、低級別腦膠質(zhì)瘤的敏感度、特異度和曲線下面積（area under curve,AUC），以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組患者DCE-MRI定量參數(shù)比較

高級別腦膠質(zhì)瘤組Ktrans、Ve值均明顯高于低級別腦膠質(zhì)瘤組（P＜0.05），而2組Kep值比較無顯著性差異（P＞0.05），見表 1，如圖 1、2 所示。

2.2 2組患者DKI參數(shù)及標準化參數(shù)比較

高級別腦膠質(zhì)瘤組MK及rMK均明顯高于低級別腦膠質(zhì)瘤組（P＜0.05），而 2 組 MD、FA、rMD、rFA 比較無顯著性差異（P＞0.05），見表 2，如圖 3、4所示。

表1 2組患者DCE-MRI定量參數(shù)比較

圖1 高級別腦膠質(zhì)瘤（Ⅲ級）的DCE-MRI成像

圖2 低級別腦膠質(zhì)瘤（Ⅰ級）的DCE-MRI成像

表2 2組患者DKI參數(shù)及標準化參數(shù)比較

圖3 高級別腦膠質(zhì)瘤（Ⅲ級）的DKI成像

2.3 ROC曲線分析

DCE-MRI聯(lián)合DKI診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的AUC、敏感度、特異度均高于DCE-MRI、DKI單一診斷，見表3，如圖5所示。

圖4 低級別腦膠質(zhì)瘤（Ⅱ級）的DKI成像

表3 DCE-MRI聯(lián)合DKI診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的ROC曲線分析結(jié)果

圖5 ROC曲線分析圖

3 討論

DCE-MRI是采用重復(fù)成像技術(shù)追蹤造影劑在臟器組織中彌散、代謝的情況，從而反映微血管通透程度的影像學(xué)診斷技術(shù)，其可在血流動力學(xué)、細胞水平等方面評估腫瘤病灶組織的血流灌注狀態(tài)、微血管通透程度以及微血管組織生成情況[5-6]。腦膠質(zhì)瘤生長期間血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）大量分泌和釋放，使得微血管密度明顯升高，同時伴隨有基底膜缺損、血管通透性增加等現(xiàn)象，且微血管密度與腦膠質(zhì)瘤分級存在明顯的正相關(guān)性關(guān)系，故DCE-MRI可用于腦膠質(zhì)瘤分級[7-8]。本研究顯示，高級別腦膠質(zhì)瘤組Ktrans、Ve值均明顯高于低級別腦膠質(zhì)瘤組（P＜0.05），而2組Kep值比較無顯著性差異（P＞0.05），提示Ktrans、Ve值在腦膠質(zhì)瘤分級中具有一定的價值。分析原因在于：Ktrans反映造影劑從血管至腫瘤病灶間隙組織的跨內(nèi)皮細胞轉(zhuǎn)運狀態(tài)；Ve反映腫瘤血管外細胞外的容積水平；Kep則為造影劑返回至血管組織內(nèi)的反向轉(zhuǎn)運常數(shù)[9]。Ktrans、Ve數(shù)值越高，提示微血管組織生成越多，血管通透性越高，故腦膠質(zhì)瘤級別越高[10]。本研究還發(fā)現(xiàn)，Ktrans診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的AUC大于Ve，提示Ktrans是DCE-MRI鑒別診斷高、低級別膠質(zhì)瘤敏感度和特異度最高的參數(shù)，與相關(guān)研究相符[11]。

DKI影像學(xué)診斷技術(shù)主要通過四階張量描述水分子運動的非高斯分布狀態(tài)，與DTI比較，其對于組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的描述更趨于真實[12]。較多研究認為[13-15]，DKI在腦積水、高級別腦膠質(zhì)瘤與單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤鑒別診斷以及宮頸癌病理分級等方面具有一定的臨床價值。本研究顯示，高級別腦膠質(zhì)瘤組MK及rMK均明顯高于低級別腦膠質(zhì)瘤組（P<0.05），而2組MD、FA、rMD、rFA 比較無顯著性差異（P>0.05），提示MK在腦膠質(zhì)瘤分級中具有一定的價值。分析原因在于：高級別腦膠質(zhì)瘤組織結(jié)構(gòu)較低級別腦膠質(zhì)瘤更為復(fù)雜，細胞密度顯著性增加，且存在較多的細胞異型性和多形性表現(xiàn)，同時還伴隨有血管組織增生、壞死等病變，進而導(dǎo)致水分子擴散運動受到一定的限制，最終MK值明顯升高[16-17]。研究還發(fā)現(xiàn)，rMK診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的AUC大于MK，分析原因可能為腫瘤組織對正常腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)造成一定損傷，使得MK值有所下降，通過標準化處理去除白質(zhì)對MK值的影響因素，可更準確反映組織的異型性[18-19]。

2種影像學(xué)檢查方法聯(lián)合應(yīng)用可彌補相互存在的缺陷，因此本研究選擇Ktrans、rMK作為診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的主要參數(shù)，通過ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)，Ktrans聯(lián)合rMK診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的AUC、敏感度、特異度均高于DCE-MRI定量參數(shù)、DKI參數(shù)單一診斷。綜上所述，DCE-MRI（Ktrans）聯(lián)合擴散峰度成像（rMK）在腦膠質(zhì)瘤分級中具有較高的臨床價值。本研究也存在一些不足之處：（1）病例數(shù)較少，尚需進一步擴大研究病例數(shù)；（2）滲透性參數(shù)均選擇了平均值進行比較，無法準確反映腫瘤的異質(zhì)性，還需對腫瘤實質(zhì)異型性進行研究；（3）勾畫ROI時可能存在偏差，而腫瘤的壞死、囊變及水腫等適應(yīng)性變化與微血管通透性存在一定的關(guān)系。