3.0T MRI常規(guī)序列聯(lián)合DTI及1H-MRS在顱內(nèi)腫瘤中的診斷價(jià)值

劉永輝，黎海濱，李素娟，陳錦燦，鄒光成 （廣東省肇慶市第一人民醫(yī)院放射科，廣東肇慶 526000）

顱內(nèi)腫瘤是神經(jīng)系統(tǒng)常見疾病，常引起顱內(nèi)壓增高、腦功能區(qū)變形等，引發(fā)頭痛、癲癇等中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，甚至危害生命。磁共振成像(MRI)是顱內(nèi)腫瘤檢查中重要的一種手段，近年來其在不斷完善中也涌現(xiàn)了一些新的技術(shù)，如彌散張量成像(DTI)和磁共振波譜(MRS)。DTI是在彌散加權(quán)成像(DWI)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的MRI成像技術(shù)。DTI可在三維空間內(nèi)定量分析組織內(nèi)水分子的彌散運(yùn)動，并通過彌散運(yùn)動的各向異性特征進(jìn)行成像[1]。其可量化水分子的各項(xiàng)異性，達(dá)到觀察組織微觀結(jié)構(gòu)的目的，在顱腦腫瘤檢查中，可更清晰顯示白質(zhì)纖維束走行，進(jìn)而了解腫瘤的特征[2]。1H-MRS則是一種無創(chuàng)性研究活體器官組織代謝、生化變化及化合物的定量分析方法。筆者收集本院經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的60例腦腫瘤病例，旨在探討3.0T MRI常規(guī)序列聯(lián)合DTI及1H-MRS在顱內(nèi)腫瘤診斷中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料和方法

1.1 一般資料

研究對象為我院2016年6月至2018年12月入院擬診斷顱內(nèi)腫瘤的60例患者，均為首次來院檢查且未經(jīng)治療。60例中，男35例，女25例；年齡8～84歲，中位年齡55歲。臨床癥狀主要表現(xiàn)為肢體不適、肢體抽搐、間斷性頭暈、下肢麻痹。60例顱內(nèi)腫瘤均經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)，其中高級別膠質(zhì)瘤26例(WHO Ⅲ～Ⅳ級)，低級別膠質(zhì)瘤10例(WHOⅠ～Ⅱ級)，腦膜瘤15例(WHOⅠ～Ⅱ級)，髓母細(xì)胞瘤1例(WHO Ⅳ級)，轉(zhuǎn)移瘤8例。

1.2 檢查方法

MR頭顱檢查采用GE Signa HDx 3.0T MR掃描儀配套8通道頭部線圈，MRI常規(guī)橫軸面平掃：T2WI(TR 4 300 ms，TE 120 ms)，T1WI-FLAIR (TR 1 850 ms，TE 20 ms)，T2WI-FLAIR(TR 8 000 ms，TE 140 ms)，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣256×256，掃描層厚5.0 mm，層距0.5 mm，矢狀位T2WI (TR 4 300 ms，TE 120 ms)。增強(qiáng)掃描：經(jīng)前臂靜脈注射釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)，0.1 mmol/kg，行橫軸面、冠狀面和矢狀面檢查。MRS行單體素及多體素MRS檢查，采用點(diǎn)分辨選擇波譜(PRESS)技術(shù)，MRS參數(shù)為TR 1 500 ms，TE 144、35 ms，其中單體素容積2 cm×2 cm×2 cm，1次采集，評價(jià)指標(biāo)包括腫瘤區(qū)及腫瘤周圍區(qū)Cho/Cr、NAA/Cr、Cho/NAA(峰值高度比值)。DTI采用自旋平面回波脈沖序列(SE-EPI)掃描35層，每層采集25個(gè)不同的梯度方向，掃描層厚5.0 mm，層距0 mm ，TR 8 000 ms，TE 102 ms，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣128×128，b值為0 s/mm2和1 000 s/mm2。

1.3 圖像分析

觀察腫瘤發(fā)生的部位、大小、形態(tài)、MRI信號變化、增強(qiáng)方式及周邊水腫等情況。原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入后處理工作站，測量腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)及對比側(cè)正常腦組織的各向異性分?jǐn)?shù)(FA)并計(jì)算相對FA值(rFA)，平均彌散率(MD)并計(jì)算相對彌散率(rMD)、相對各項(xiàng)異性(RA)、容積比指數(shù)(VR)及重建DTT圖像，利用1H-MRS檢測出 Cho/Cr、NAA/Cr、Cho/NAA參考指標(biāo)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。計(jì)量資料以±s表示，采用配對t檢驗(yàn)比較腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)及相應(yīng)對比側(cè)正常區(qū)域觀測指標(biāo)的差異，采用Mann-Whitney非參數(shù)檢驗(yàn)比較腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)與瘤周水腫觀測指標(biāo)的差異，采用單因素方差分析(ANOVA)比較不同類型腫瘤MRS各項(xiàng)代謝物比值和腫瘤實(shí)質(zhì)及瘤周水腫FA值的差異，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA、MD、RA、VR值均低于對比側(cè)正常區(qū)域的相應(yīng)值，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見表1。

表1 腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)與對比側(cè)觀測指標(biāo)的比較 (±s，n=60)

表1 腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)與對比側(cè)觀測指標(biāo)的比較 (±s，n=60)

觀測指標(biāo)FA MD RA VR腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)0.125±0.412 1.514±0.332 0.103±0.346 0.026±0.258對比側(cè)0.365±0.952 7.895±0.457 0.320±0.088 0.199±0.025 t值6.412 37.968 6.289 11.532 P值<0.01<0.01<0.01<0.01

瘤周水腫區(qū)FA、MD、RA、VR值均低于對比側(cè)正常區(qū)域的相應(yīng)值，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見表2。

表2 瘤周水腫區(qū)與對比側(cè)觀測指標(biāo)的比較 (±s，n=60)

表2 瘤周水腫區(qū)與對比側(cè)觀測指標(biāo)的比較 (±s，n=60)

觀測指標(biāo) 瘤周水腫區(qū) 對比側(cè) t值 P值FA 0.193±0.052 0.410±0.070 7.418 <0.01 MD 1.417±0.274 7.796±0.466 27.615 <0.01 RA 0.164±0.038 0.364±0.072 7.088 <0.01 VR 0.036±0.192 0.190±0.068 7.133 <0.01

腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)的FA、rFA、RA、VR值低于瘤周水腫區(qū)的相應(yīng)值，其中FA、RA值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，rFA和VR值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)的MD、rMD值與瘤周水腫區(qū)的相應(yīng)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值按大小順序分別是腦膜瘤/高級別膠質(zhì)瘤、低級別膠質(zhì)瘤及轉(zhuǎn)移瘤，不同腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)的FA值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。不同腫瘤瘤周水腫區(qū)FA值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見表4。

1H-MRS檢測出腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)Cho/Cr、NAA/Cr、Cho/NAA等參數(shù)在高級別膠質(zhì)瘤、低級別膠質(zhì)瘤、腦膜瘤和轉(zhuǎn)移瘤的腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)與正常腦組織間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見表5和圖1、2。

表3 腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)與瘤周水腫區(qū)觀測指標(biāo)的比較 M(P25, P75)

表4 不同腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)FA值的比較 (±s)

表4 不同腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)FA值的比較 (±s)

腫瘤類型高級別膠質(zhì)瘤低級別膠質(zhì)瘤腦膜瘤轉(zhuǎn)移瘤F值P值n 瘤周水腫區(qū)26 10 15 8腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)0.162±0.055 0.134±0.095 0.265±0.095 0.115±0.042 10.62<0.01 0.165±0.060 0.216±0.037 0.244±0.082 0.260±0.082 6.75<0.01

表5 不同類型腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)與正常腦實(shí)質(zhì)區(qū)各代謝物比值的比較

圖1 右側(cè)額葉膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(WHOⅣ級)

圖2 額部大腦鐮旁腦膜瘤(WHOⅠ級)

3 討論

利用MRI常規(guī)序列有助于顯示腫瘤的定位及瘤周水腫[3]，但不足以對腫瘤進(jìn)行定性和分期，而DTI則可以彌補(bǔ)常規(guī)MRI的不足[1]。DTI由Basser在1992年首次提出，其DTI量化的參數(shù)有很多，其中FA和MD是最重要的參數(shù)。FA有助于評估腫瘤的良惡性，其在正常腦組織中最高，而在腫瘤壞死區(qū)最低[4]。MD相比表觀彌散系數(shù)(ADC)能更全面反映彌散運(yùn)動的快慢[1]。FA及RA值可以用來區(qū)分腦中正常組織、腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)及瘤周水腫區(qū)[4]。

本研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)相比正常腦組織，其DTI參數(shù)(FA、MD、RA、VR)均顯著低于對比側(cè)正常腦組織的DTI參數(shù)。腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)的FA、RA值低于瘤周水腫區(qū)的FA、RA值。

腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)和瘤周水腫區(qū)FA值均低于對比側(cè)正常腦組織，與既往研究成果一致[5-7]。 Price等[5]證實(shí)腫瘤側(cè)相比對比側(cè)正常腦組織，其FA值明顯下降。Sinha等[6-7]發(fā)現(xiàn)腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值下降。其機(jī)制可能有二：一是腫瘤壞死導(dǎo)致局部細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞而使組織的各向異性程度降低；二是腫瘤細(xì)胞浸潤神經(jīng)纖維軸突之間，使得水分子彌散加快，各向異性程度降低[8]。腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)MD值均低于對比側(cè)正常腦組織。影響MD值下降的主要原因?yàn)榧?xì)胞結(jié)構(gòu)，核漿比大以及致密的細(xì)胞結(jié)構(gòu)會使得MD值下降[9]。腫瘤異常增殖、細(xì)胞數(shù)量多、細(xì)胞外間隙小、組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜[10-11]，可使得水分子彌散受限，導(dǎo)致MD值低。

瘤周水腫區(qū)的FA值較對比側(cè)正常腦組織低，究其原因可能為：一是惡性程度較高的高級別膠質(zhì)瘤(WHO Ⅲ～Ⅳ級)對周圍侵犯導(dǎo)致白質(zhì)纖維束的浸潤破壞；二是低級別膠質(zhì)瘤(WHO Ⅰ～Ⅱ級)、腦膜瘤及轉(zhuǎn)移瘤雖對瘤周浸潤不明顯[12]，但其占位效應(yīng)導(dǎo)致周圍白質(zhì)纖維束的推壓移位，水腫選測點(diǎn)位置可能為白質(zhì)纖維束的稀少部分。

本研究發(fā)現(xiàn)不同腫瘤實(shí)質(zhì)中FA值存在差異，這與既往研究相一致[13]，可能與病理結(jié)構(gòu)有關(guān)。腦膜瘤的FA值最高，高于膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤。由于腦膜瘤的腫瘤細(xì)胞呈旋渦狀排列，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有豐富的細(xì)纖維絲，對彌散起到了選擇性的阻礙作用，腦膜瘤具有較高的各向異性。高級別和低級別膠質(zhì)瘤由于白質(zhì)纖維束均被破壞，水分子不再沿著軸突方向走行，腫瘤組織內(nèi)各向異性程度降低，即FA值降低；但高級別膠質(zhì)瘤細(xì)胞具有高度增殖性和侵襲性等生物學(xué)行為，腫瘤細(xì)胞之間的間隙更小，水分子有可能沿著一定方向的細(xì)胞間隙擴(kuò)散，因此相對低級別膠質(zhì)瘤來說，高級別膠質(zhì)瘤FA值更高。而轉(zhuǎn)移瘤大小不一，形態(tài)各異，常見壞死，因此各向異性程度降低。瘤周水腫通常是血管源性水腫，膠質(zhì)瘤對瘤周浸潤越明顯，白質(zhì)破壞、髓鞘脫失越明顯，導(dǎo)致FA值下降越明顯。在膠質(zhì)瘤組，我們選擇了腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)和瘤周水腫區(qū)兩個(gè)感興趣的區(qū)域進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)FA值在兩個(gè)區(qū)域的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)的FA值低于瘤周水腫區(qū)的FA值，結(jié)合FA值的實(shí)際臨床意義，我們推測可能是由腫瘤浸潤由近及遠(yuǎn)逐漸衰減的過程導(dǎo)致。

本研究發(fā)現(xiàn)代表著水分子擴(kuò)散運(yùn)動各向異性大小的指標(biāo)RA、VR與對比側(cè)正常腦組織相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。文獻(xiàn)證實(shí)，RA與FA呈現(xiàn)大體一致的變化趨勢[14-15]。VR則對高的彌散各向異性值更敏感[15]。這正是體現(xiàn)了DTI具有多參數(shù)評估的優(yōu)越性。

通過重建得到的DTI及DTT圖像可明確顯示腦白質(zhì)纖維束的方向性和完整性，可定量監(jiān)測神經(jīng)纖維束的變化過程[16]，對進(jìn)一步了解顱內(nèi)腫瘤病變所在區(qū)域及周圍區(qū)域?qū)Π踪|(zhì)纖維束的破壞或壓迫情況十分有效。本研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤組與轉(zhuǎn)移瘤組的病例對周圍區(qū)域的白質(zhì)纖維束有破壞中斷、數(shù)目減少的表現(xiàn)，腦膜瘤組病例對周圍區(qū)域的白質(zhì)纖維束多呈受壓變形或移位，這與既往研究相符[17]。

1H-MRS通過無創(chuàng)的方法測定顱內(nèi)腫瘤及周圍腦組織代謝化合物的水平，顱內(nèi)腫瘤的類型不同和分級不同，其組織成分自然不同，1H-MRS測定的各種代謝物水平存在一定差異。本研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤、腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤與正常腦組織比較Cho/Cr比值不同程度升高，NAA/Cr比值降低，Cho/NAA比值呈顯著升高。這反映出顱內(nèi)腫瘤代表神經(jīng)元活性的代謝物NAA峰有不同程度的降低，提示腫瘤組織的神經(jīng)元受到破壞或缺失，而代表著顱內(nèi)腫瘤細(xì)胞分裂增殖情況的Cho峰卻不同程度升高，提示腫瘤組織細(xì)胞密度增高，分裂活躍。腦膜瘤和轉(zhuǎn)移瘤作為腦外腫瘤理論上本應(yīng)不含有NAA峰，但由于感興趣區(qū)包括了部分的腫瘤水腫區(qū)和鄰近的腦組織，會有部分容積效應(yīng)的干擾，因此上述兩種腫瘤的NAA峰降低應(yīng)理解為神經(jīng)元的缺失。本研究還發(fā)現(xiàn)。高級別膠質(zhì)瘤與低級別膠質(zhì)瘤之間Cho/Cr比值升高程度與NAA/Cr比值降低程度亦有顯著差異，高級別膠質(zhì)瘤Cho/Cr較高而NAA/Cr較低，這與既往的文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果一致[18]，反映出高級別膠質(zhì)瘤的腫瘤組織細(xì)胞增殖比低級別膠質(zhì)瘤更活躍，且使神經(jīng)元破壞更嚴(yán)重，以此可以了解膠質(zhì)瘤的惡性程度從而判斷病理分級。被認(rèn)為比較有特征性的丙氨酸峰[19]，本組腦膜瘤病例中有2例出現(xiàn)。有研究表明轉(zhuǎn)移瘤與高級別膠質(zhì)瘤水腫區(qū)的MRS表現(xiàn)可作為重要的鑒別診斷依據(jù)，高級別膠質(zhì)瘤水腫區(qū)MRS可出現(xiàn)異常而轉(zhuǎn)移瘤水腫區(qū)MRS無異常，這可能與膠質(zhì)瘤對周圍侵襲有關(guān)[20]。這些參數(shù)的差異有助于判斷腫瘤的類型。

雖然DTI及MRS技術(shù)有著較高的診斷價(jià)值，但由于技術(shù)還不夠完善，可能存在分辨率和信噪比低導(dǎo)致的測量誤差，DTI及MRS技術(shù)目前仍需結(jié)合MRI常規(guī)序列對顱內(nèi)腫瘤進(jìn)行診斷及鑒別診斷。本研究的樣本量相對較小，后期我們會收集更多的樣本以進(jìn)一步明確我們的研究結(jié)論。

綜上所述，DTI在不同類型顱內(nèi)腫瘤與對比側(cè)正常腦組織的參數(shù)存在一定的差異。FA、MD、RA值是DTI技術(shù)的重要參數(shù)，能為腫瘤診斷提供更多的信息。DTI較常規(guī)MRI可更精確觀察腫瘤和周圍腦白質(zhì)的關(guān)系，以無創(chuàng)的方式在術(shù)前就可知腫瘤的浸潤程度，操作與常規(guī)MRI一致，且自帶數(shù)據(jù)處理工作站，臨床價(jià)值較大。1H-MRS能無創(chuàng)檢測出顱內(nèi)腫瘤細(xì)胞代謝物的含量濃度，評估病變的性質(zhì)及病理分級。MRI常規(guī)序列與DTI及1H-MRS聯(lián)合應(yīng)用，相互補(bǔ)充，有助于顱內(nèi)腫瘤的診治。