定量DTI參數(shù)在單發(fā)不典型腦轉(zhuǎn)移瘤與高級別膠質(zhì)瘤鑒別中的應用

1.江蘇省監(jiān)獄管理局江北醫(yī)院放射科 (江蘇 南京 210031)

2.中國人民解放軍第八六醫(yī)院醫(yī)學影像科 (安徽 馬鞍山 243100)

劉 正1 萬水治2 彭立鳳2胡敢峰2 郝 青2

惡性腫瘤的腦轉(zhuǎn)移發(fā)生率高達15%～25%，多數(shù)為典型的多發(fā)病灶，不典型的單發(fā)病灶約30%，病灶常具有明顯的占位效應而引起瘤周腦組織大片水腫[1-2]。高級別膠質(zhì)瘤(high grade glioma，HGG)是顱內(nèi)最常見的原發(fā)惡性腫瘤，呈浸潤性生長，瘤周腦組織內(nèi)往往有腫瘤細胞的浸潤[3-4]。常規(guī)磁共振(magnetic resonance，MR)平掃對于這種不典型的單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤與HGG不能明確區(qū)分[5]，然而兩種疾病的處理方案差異很大，轉(zhuǎn)移瘤需要尋找原發(fā)腫瘤來制定相應的治療措施，因此對于兩者的明確鑒別非常重要。本文通過對彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)多個定量后處理參數(shù)的分析，評價其鑒別兩者的臨床實用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料搜集2016年1月至2018年9月期間中國人民解放軍第八六醫(yī)院經(jīng)病理證實的16例(男7例，女9例)單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤(A組)和22例(男13例，女9例)HGG(B組，WHO III-IV級)患者的DTI數(shù)據(jù)進行回顧性分析。A組患者年齡44～79(51.2±13.4)歲，包含結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移3例，胃癌轉(zhuǎn)移2例，乳腺癌轉(zhuǎn)移5例，支氣管肺癌轉(zhuǎn)移3例，腎細胞癌3例；B組患者年齡29～73(48.3±14.1)歲，包含膠質(zhì)肉瘤7例，膠質(zhì)母細胞瘤5例，間變性膠質(zhì)細胞瘤4例，星形膠質(zhì)細胞瘤6例。該研究獲我院倫理委員會批準。

1.2 檢查方法檢查使用德國Siemens Magnetom Essenza 1.5T MR掃描儀。常規(guī)MR包括：軸位DWI、T1WI、T2WI，矢狀位T1WI和冠狀位FLAIR序列。DTI序列采集平面從顱頂至枕骨大孔，擴散權(quán)重15個方向，b值0和1000s/mm2，TR8900ms，TE79ms，F(xiàn)OV240 mm×240mm，矩陣128×128，層厚3.0mm，層間距0mm，掃描時間3 min45s。

1.3 圖像處理DTI數(shù)據(jù)導入MR后處理工作站，以近瘤周區(qū)及對側(cè)為種子點重建DTI，觀察白質(zhì)纖維束的損傷情況，歸納為破壞(完整性受損，結(jié)構(gòu)斷裂)、浸潤(位置、形態(tài)和信號較正常對側(cè)稍異常)和移位(較正常僅有位置和形態(tài)異常，信號如常)三種類型[6]。DTI數(shù)據(jù)導入美國約翰霍普金斯大學的DTI Studio軟件[7]，選取病灶、近瘤周區(qū)腦組織的均質(zhì)部分選取感興趣區(qū)(region of interest，ROI)。ROI應盡可能避開壞死、較大的血管等不均質(zhì)信號，兩位影像科醫(yī)師分別測量，結(jié)果取兩者平均值。測量本征值(λ1、λ2、λ3)、各項異性指數(shù)(fractional anisotropy， FA)和平均彌散系數(shù)(mean diffusion coefficient，MD)。采用本征值計算，軸向彌散系數(shù)(axial diffusion coefficient, DA)為λ1，徑向彌散系數(shù)(radial diffusion coefficient，DR)為(λ2+λ3)/2[6]。

1.4 統(tǒng)計分析使用SPSS 20.0軟件，計量資料以(±s)表示，計數(shù)資料采用百分率(%)表示。計量資料均首先進行正態(tài)分布及方差齊性檢驗，符合正態(tài)分布計量資料兩組間比較采用獨立樣本t檢驗。計數(shù)資料兩組間比較采用Fisher精確檢驗。P＜0.05為具有統(tǒng)計學差異。

2 結(jié) 果

2.1 近瘤周區(qū)白質(zhì)纖維束改變A組近瘤周區(qū)白質(zhì)纖維束以浸潤和移位為主要表現(xiàn)者11例(68.75%)，破壞為主要表現(xiàn)者5例(31.25%)，B組近瘤周區(qū)白質(zhì)纖維束以浸潤和移位為主要表現(xiàn)者6例(27.27%)，以破壞為主要表現(xiàn)者16例(72.73%)，見圖1-6。兩組具有明顯統(tǒng)計學差異(P=0.013)。

2.2 兩組病灶及近瘤周區(qū)定量參數(shù)值比較兩組病灶FA、MD、DA和DR值均無統(tǒng)計學差異(均P＞0.05)。A組近瘤周區(qū)FA、MD、DA和DR值均高于B組(均P＜0.05)。見表1。

2.3 ROC曲線分析鑒別診斷效能ROC曲線分析示瘤周區(qū)FA、MD、DA和DR值鑒別兩組的最佳閾值、曲線下面積、對應的敏感性、特異性和約登指數(shù)見表2和圖7。

3 討 論

腦轉(zhuǎn)移瘤是指源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的腫瘤細胞轉(zhuǎn)移到腦組織的顱內(nèi)常見惡性腫瘤，通常病變常呈圓形或類圓形，以多發(fā)轉(zhuǎn)移病灶為主，具有明顯的占位效應，瘤周可見大片水腫[1-2]。典型的轉(zhuǎn)移瘤較好診斷，然而對于不典型的單發(fā)病灶轉(zhuǎn)移瘤，常規(guī)MRI表現(xiàn)與顱內(nèi)最常見的原發(fā)性惡性腫瘤HGG有重疊，往往較難以明確區(qū)分[5,8]。DTI和彌散峰度成像作為可以無創(chuàng)檢測腦組織微結(jié)構(gòu)損傷的MRI的功能序列，在以往研究中被證實對于腦轉(zhuǎn)移瘤和HGG的鑒別有一定的價值[5,8-9]。在以往研究中主要依據(jù)DTI常用的定量參數(shù)FA和MD，且未能得到完全一致的結(jié)論，因此本研究通過第三方后處理DTIStudio軟件，進一步分析DTI的原始數(shù)據(jù)，將MD進一步根據(jù)彌散方向區(qū)分為DA和DR值，更加豐富了對病灶彌散特性的描述指標。

表1 兩組病灶及近瘤周區(qū)定量參數(shù)值比較

表2 ROC曲線分析瘤周區(qū)定量參數(shù)的鑒別診斷效能

圖1-3 病例1：單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤。圖1 (T2WI)可清晰顯示腫瘤病灶和瘤周水腫；圖2 (DWI)可顯示病灶彌散信號增高，瘤周區(qū)彌散信號稍增高；圖3 (DTI)示瘤周區(qū)白質(zhì)纖維束受浸潤(黑色細箭頭)和移位(白色細箭頭)。圖4-6 病例2：間變性膠質(zhì)細胞瘤。圖4 (T2WI)和圖5 (T1WI)可清晰顯示腫瘤病灶和水腫；圖6 (DTI)示右側(cè)瘤周區(qū)白質(zhì)纖維束受破壞(白色粗箭頭)。圖7 瘤周區(qū)FA、MD、DA和DR值鑒別轉(zhuǎn)移瘤與HGG的ROC曲線分析結(jié)果。

DTI后處理重建可直觀的觀察腫瘤引起的瘤周白質(zhì)纖維束的損傷情況，本研究中，轉(zhuǎn)移瘤近瘤周區(qū)白質(zhì)纖維束以浸潤和移位為主，HGG近瘤周區(qū)白質(zhì)纖維束以破壞為主(圖1-6)，由此表明HGG對瘤周腦組織的損傷程度更重。究其原因與HGG的浸潤性生長的病理學特性有關(guān)，文獻報道HGG的腫瘤細胞可浸潤到病灶強化區(qū)域之外，甚至水腫帶之外，而轉(zhuǎn)移瘤水腫主要由于病灶占位效應而導致的血管源性水腫[9-12]。本研究中，轉(zhuǎn)移瘤近瘤周區(qū)FA、MD、DA和DR值均高于HGG組(均P＜0.05)，同樣也表明了HGG對瘤周腦組織的損傷程度更嚴重。因FA值的降低代表了腫瘤引起的白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)的損傷，ADC、DA和DR值的降低代表了腫瘤組織及對周圍水腫帶的浸潤而引起的彌散受限[10,12]。

本研究對瘤周區(qū)的FA、MD、DA和DR值對腦轉(zhuǎn)移瘤和HGG的鑒別診斷效能進行ROC曲線分析。發(fā)現(xiàn)，瘤周區(qū)DA值對于兩組的鑒別診斷效能優(yōu)于FA和MD值，更加說明在常規(guī)FA和MD參數(shù)值基礎之上進一步分析DA和DR值的重要性。在本研究中，雖然DA值具有最高的曲線下面積(0.818)，且具有最高的特異性(85.5%)，然而其敏感性(66.3%)并沒有MD值高，因此，還是需要綜合各個定量參數(shù)值進行綜合性分析，其結(jié)果才可以更加可信。

綜上所述，定量DTI參數(shù)有助于單發(fā)不典型腦轉(zhuǎn)移瘤與HGG的鑒別診斷，以近瘤周區(qū)DA值診斷效能最高。