周健,程敬亮,陳晨,張勇,謝珊珊
中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤(central neurocytoma,CN)起源于透明隔膜或側(cè)腦室壁,多位于側(cè)腦室Monro孔周圍,并可延伸到第三腦室[1]。中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的臨床病程較短,主要表現(xiàn)為顱內(nèi)壓增高及非特異性實驗室結(jié)果引起的相應(yīng)癥狀[2],由于臨床癥狀和影像表現(xiàn)與側(cè)腦室內(nèi)室管膜瘤相似,在臨床治療前,中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤常需與室管膜瘤進(jìn)行鑒別診斷。由于中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤與室管膜瘤的生物學(xué)、組織學(xué)性質(zhì)的差異,兩者的治療策略和預(yù)后變化也不盡相同。中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤較室管膜瘤血供豐富[3],術(shù)前需進(jìn)行預(yù)防性栓塞以防術(shù)中出血較多。中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤完全切除后通常預(yù)后良好,而室管膜瘤由于粘連和腫瘤的浸潤性質(zhì)更具侵襲性,可能沿腦脊液播散而致預(yù)后不良[4-5]。因此,兩者術(shù)前鑒別診斷具有重要臨床意義。目前,直方圖分析作為新興的非侵入性圖像分析方法,通過描述圖像中像素灰度空間分布,獲得多個體現(xiàn)腫瘤異質(zhì)性的直方圖參數(shù),可為腫瘤的鑒別或分級提供更多定量信息。直方圖分析在頭[6]、乳腺[7]、直腸[8]、睪丸[9]等部位腫瘤的應(yīng)用已有報道。本研究通過對側(cè)腦室內(nèi)經(jīng)手術(shù)病理證實的14例中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤和10例室管膜瘤的MRI圖像進(jìn)行分析,研究這兩種腫瘤的ADC灰度直方圖的參數(shù)差異,旨在探討ADC灰度直方圖分析對這兩種側(cè)腦室腫瘤的鑒別診斷價值。
1.一般資料
回顧性分析本院2012年4月-2019年4月經(jīng)手術(shù)病理證實的發(fā)生于側(cè)腦室的室管膜瘤10例,中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤14例,男16例,女8例,年齡2~66歲,平均25.3歲。臨床表現(xiàn)主要為頭痛、惡心、嘔吐等。納入標(biāo)準(zhǔn):術(shù)前于我院行常規(guī)MRI檢查,成像序列包括橫軸面T1WI、T2WI、T2FLAIR、DWI及 動 態(tài) 增 強(qiáng)T1WI,圖像質(zhì)量好;通過術(shù)后病理證實為室管膜瘤和中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤。本研究經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn),研究對象均簽署知情同意書。
2.磁共振成像方法
采用德國Simens Skyra 3.0T磁共振掃描儀和32通道頭線圈。受檢者仰臥位,自然放松,額面部呈水平位,鼻根部位于線圈中線。平掃行橫軸面及矢狀面T1WI、橫軸面T2WI、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(FLAIR)序列和橫軸面DWI。掃描參數(shù):T1WI,TR 260.0ms,TE 2.46ms;T2WI,TR 3800.0ms,TE 93.0ms;FLAIR,TR 4500.0ms,TE 93.0ms;DWI掃描采用SE-EPI序 列,b值 取0及1000s/mm2,TR 3500.0ms,TE 119.0ms,F(xiàn)OV 23cm×23cm,層間距0.3mm,層厚5.0mm,層數(shù)20。增強(qiáng)掃描行矢狀面、冠狀面及橫軸面T1WI,對比劑采用釓噴替酸葡胺(Gd-DTPA),劑量0.2mmol/kg,增強(qiáng)掃描參數(shù)同平掃T1WI。
3.?dāng)?shù)據(jù)處理
將所有患者的MR圖像以BMP格式從PACS工作站導(dǎo)出,導(dǎo)出時調(diào)整窗寬、窗位,使所有圖像窗寬、窗位均保持一致,存于硬盤中。使用MaZda軟件在導(dǎo)出的橫軸面T1WI增強(qiáng)圖像上沿腫瘤邊緣手動勾畫興趣區(qū)(ROI),計算直方圖參數(shù),包括平均值、方差、偏度、峰度、百分位數(shù)值。直方圖特征計算及評估過程如下:由一名醫(yī)師沿病變前后邊緣手動勾畫ROI,避開囊變壞死區(qū),并用紅色填充腫瘤區(qū)域(圖1、2),軟件可自動生成ROI的灰度直方圖。勾畫過程由2名經(jīng)驗豐富的影像診斷專家進(jìn)行指導(dǎo)。
4.統(tǒng)計學(xué)方法
采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布采用兩獨立樣本t檢驗比較兩種直方圖各參數(shù)的差異。不符合正態(tài)分布的采用Wilcoxon秩和檢驗,P<0.05具有統(tǒng)計學(xué)意義。繪制受試者工作特征(ROC)曲線,計算曲線下面積(AUC),預(yù)測腦室內(nèi)室管膜瘤與中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的最佳閾值(CI)。
室管膜瘤和中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤ADC灰度直方圖各參數(shù)見表1。結(jié)果顯示,兩組間平均值、方差、第1百分位數(shù)(Perc.01%)、第10百分位數(shù)(Perc.10%)、第50百 分 位 數(shù)(Perc.50%)、第90百 分 位 數(shù)(Perc.90%)、第99百分位數(shù)(Perc.99%)差異有統(tǒng)計學(xué)意義;兩組間偏度、峰度差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
平均 值、方差、Perc.01%、Perc.10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%的ROC曲線數(shù)據(jù)見表2,ROC曲線見圖3。平均值、方差、Perc.01%、Perc.10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%對于室管膜瘤和中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的鑒別具有較高的鑒別效能(AUC均>0.7)。
表1 室管膜瘤與中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤ADC灰度直方圖參數(shù)統(tǒng)計分析
表2 直方圖參數(shù)對室管膜瘤和中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的鑒別效能
圖1 室管膜瘤的ROI選取選取。
圖2 中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的ROI
中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤是一種好發(fā)于側(cè)腦室的少見的神經(jīng)元腫瘤,由Hassoun等[10]于1982年首次提出,占所有中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的0.25%~0.5%,好發(fā)于20~40歲的青年人群[11]。MRI常呈等T1等或稍長T2信號,增強(qiáng)后腫瘤呈明顯不均勻強(qiáng)化[12]。典型囊變區(qū)呈“氣泡”樣改變[13]。室管膜瘤多位于第四腦室,也可見于側(cè)腦室。室管膜瘤常顯示囊性成分,尤其是位于幕上者。在MRI上,T1WI呈等低信號,T2WI上呈高信號,增強(qiáng)后圖像上有不均勻強(qiáng)化[14]。較大的室管膜瘤與中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤具有相似的影像學(xué)表現(xiàn),表現(xiàn)為不均勻囊性占位,可有鈣化及增強(qiáng)掃描上的輕度強(qiáng)化,且都有可能發(fā)生于側(cè)腦室前部,使得難以與中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤區(qū)分[15]。最近,人們越來越關(guān)注機(jī)器學(xué)習(xí)分析的應(yīng)用,以結(jié)合多種成像特征來區(qū)分腦腫瘤。與常規(guī)MRI表現(xiàn)不同,紋理分析通過量化醫(yī)學(xué)圖像表面信號強(qiáng)度或模式的變化,可對圖像中像素灰度空間分布情況進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,獲得量化腫瘤組織異質(zhì)性的相關(guān)參數(shù),用于腫瘤的鑒別診斷、分級、分期等?;叶戎狈綀D分析是最常用的醫(yī)學(xué)圖像紋理分析方法。
圖3 均值(Mean)、方差(Variance)、Perc.01%、Perc.10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%鑒 別側(cè) 腦 室 內(nèi)室管膜瘤和中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的ROC曲線。
ADC值測量及磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)在兩種腫瘤的鑒別診斷中具有重要的臨床價值。MRS可提供鑒別診斷所需的物質(zhì)代謝定量信息,但其準(zhǔn)確性易受腫瘤成分、部位和大小的影響,且檢查時間較長、費用較高[1,15]。
有研究表明[16],中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤平均ADC值明顯低于室管膜瘤。ADC值反映病變水分子的擴(kuò)散程度,與腫瘤細(xì)胞密度、核漿比等有關(guān),目前已被廣泛用于多種腦腫瘤的鑒別診斷[17]。根據(jù)文獻(xiàn),ADC直方圖分析參數(shù)可以比ADC平均值及最小ADC值更好地反映組織成分[18]。本研究基于ADC灰度直方圖分析,旨在探討其在中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤和室管膜瘤鑒別診斷中的價值。Payabvash等[19]曾應(yīng)用ADC灰度直方圖分析對第四腦室腫瘤進(jìn)行鑒別診斷,王朝艷等[16]曾通過DWI信號強(qiáng)度和ADC值鑒別中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤及室管膜瘤,但ADC灰度直方圖分析在側(cè)腦室中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤及室管膜瘤鑒別診斷中的應(yīng)用報道較少。本研究由ADC直方圖獲取的9個參數(shù),顯示平均 值、方 差、Perc.01%、Perc.10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%在兩種腫瘤間差異有統(tǒng)計學(xué)意義。ROC曲線分析結(jié)果表明,平均值、方差、Perc.01%、Perc.10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%具 有 較高診斷效能。
中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的ADC圖灰度平均值明顯低于室管膜瘤,這與先前的研究[16]結(jié)果一致,可能與中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤細(xì)胞排列緊密、核漿比較高有關(guān),細(xì)胞內(nèi)外水分子擴(kuò)散受限相對室管膜瘤較重,相應(yīng)ADC值明顯低于室管膜瘤。方差反映了灰度值的離散程度,中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的ADC灰度直方圖方差明顯低于室管膜瘤。中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤腫瘤細(xì)胞密集,ADC灰度值分布相對均勻集中,而室管膜瘤相對組織松散,囊變明顯,腫瘤細(xì)胞密度低,ADC灰度值分布不均。灰度直方圖百分位數(shù)反映低于該百分位數(shù)的觀測對象所占的百分比。本研究結(jié)果顯示,室管膜瘤的Perc.01%、Perc.10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%均 高 于中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤,且百分位數(shù)越高AUC越大,表明兩者ADC直方圖曲線分布在較高灰度值范圍內(nèi)差異更明顯,一定程度上反映了腫瘤ADC灰度值的分布,可能與腫瘤組織異質(zhì)性有關(guān)。偏度反映病變特征值分布相對于平均值的不對稱程度,峰度反映灰度值總體分布的陡緩程度。中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的ADC直方圖偏度、峰度與室管膜瘤相近似,差異無統(tǒng)計學(xué)意義,可能與室管膜瘤種類較多有關(guān)。
本研究的局限性:第一,本研究的樣本量較小,有待今后搜集更多病例、數(shù)據(jù),進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量以確認(rèn)研究結(jié)果;第二,本研究為回顧性研究,可能導(dǎo)致偏倚;第三,由于ADC圖分辨率較低,不易明確界定腫瘤邊緣而產(chǎn)生圖像配準(zhǔn)的問題。
綜上所述,本研究表明ADC直方圖分析是鑒別室管膜瘤和中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤的有效工具,可為兩者鑒別提供可靠的客觀依據(jù),有助于提高對側(cè)腦室腫瘤的診斷價值。