彌散張量成像在檢測顱內(nèi)腫瘤與周圍腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束解剖關(guān)系中的臨床應(yīng)用價值

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科，沈陽 110001）

顱內(nèi)腫瘤的種類、級別、生長部位決定患者的預(yù)后［1］。膠質(zhì)瘤是最常見的原發(fā)惡性顱內(nèi)腫瘤，呈彌漫浸潤性生長，邊界不清，具有侵襲能力強、易復(fù)發(fā)的特點［2］。目前，手術(shù)仍是顱內(nèi)腫瘤的首選治療方案。腫瘤生長常累及重要功能皮層區(qū)及周圍的腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束，準確辨析解剖關(guān)系對于制定手術(shù)計劃和判斷預(yù)后具有重要意義。本研究擬運用彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術(shù)觀察腫瘤與其周圍腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束的解剖關(guān)系，旨在指導(dǎo)臨床實踐。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2017年10月至2019年9月我科收治的顱內(nèi)腫瘤患者79例，其中，男41例，女38例，年齡13～69歲，平均46.4歲。79例患者均行顯微鏡下腫瘤切除術(shù)，經(jīng)術(shù)后病理證實，轉(zhuǎn)移瘤3例，低級別膠質(zhì)瘤（WHOⅠ～Ⅱ級）13例，高級別膠質(zhì)瘤（WHO Ⅲ～Ⅳ級）12例，其中，彌漫性膠質(zhì)瘤5例，膠質(zhì)母細胞瘤7例），良性腦膜瘤（WHOⅠ級）49例，惡性腦膜瘤（WHOⅡ～Ⅲ級）2例。

1.2 影像學(xué)檢查

擴散譜成像（diffusion spectrum imaging，DSI）參數(shù)設(shè)定：使用2次重復(fù)聚焦的自旋回波平面成像序列采集核磁共振（magnetic resonance，MR）圖像；彌散方向敏感梯度設(shè)定數(shù)量257；回波時間157 ms，重復(fù)時間9.916 ms，視場231 mm×231 mm，單個體素大小2.4 mm×2.4 mm×2.4 mm，bmax 7 000 s/mm2。總采集時間為52 min。DSI數(shù)據(jù)用DTI方法重建［3］。

1.3 影像后處理

DSI-Studio軟件是一種開放源代碼分析工具，從網(wǎng)址http：//dsi-studio.labsion asolver.org免費下載。經(jīng)DSI-Studio軟件后處理，計算每個體素的彌散張量與各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A），獲得部分FA圖、方向編碼彩色張量圖，即FA彩圖、腦白質(zhì)纖維束示蹤圖。分別在腫瘤腦白質(zhì)纖維束區(qū)、腫瘤周圍水腫區(qū)、腫瘤周圍正常白質(zhì)纖維束區(qū)及腫瘤對側(cè)正常腦白質(zhì)纖維束區(qū)取感興趣區(qū)（regions of interest，ROI），測定FA值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析，計數(shù)資料以率或構(gòu)成比表示，組間比較采用χ2檢驗；計量資料以表示，組間比較采用t檢驗。P＜ 0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 顱內(nèi)腫瘤與周圍腦白質(zhì)纖維束的解剖關(guān)系

FA彩圖（圖1～3）中，以通用RGB彩色編碼表示纖維束，左右走行纖維用紅色表示，前后走行纖維用綠色表示，上下走行纖維用藍色表示［4］。以紅圈標示腫瘤大致區(qū)域。

2.1.1 移位：本組患者的腫瘤無論良惡性，周圍腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束均有不同程度移位。典型病例1（圖1）為62歲女性患者，以“慢性間斷性頭痛2年，加重2周”為主訴入院。圖1A和1D分別為T1WI水平位和冠狀位，左側(cè)中顱窩底類橢圓形等T1占位性病變；圖1E、1F為ROI置于雙側(cè)顳干，追蹤鉤束正常前后走行的纖維束呈現(xiàn)綠色，受腫瘤推擠后呈現(xiàn)紅色，即左右方向移位；術(shù)后病理報告為腦膜瘤（WHOⅠ級）。

圖1 典型病例1Fig.1 Typical case 1

2.1.2 浸潤：9例低級別膠質(zhì)瘤腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束呈浸潤性改變。典型病例2（圖2）為60歲男性患者，以“間斷性頭痛1個月，加重2周伴性格淡漠”起病。圖2A和2D分別為T1WI水平位和矢狀位，右側(cè)顳葉長T1占位性病變；圖2E為ROI置于雙側(cè)顳干，追蹤下額枕束（紅色箭頭指示左側(cè)，綠色箭頭指示右側(cè)）；圖2F右側(cè)下額枕束受腫瘤浸潤，局部纖維束出現(xiàn)紅色向外移位，而健側(cè)無此表現(xiàn)（藍色箭頭指示處）；術(shù)后病理報告為彌漫性膠質(zhì)瘤（WHO Ⅱ級）。

圖2 典型病例2Fig.2 Typical case 2

2.1.3 破壞：共19例腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束破壞，其中，轉(zhuǎn)移瘤3例，低級別膠質(zhì)瘤4例，高級別膠質(zhì)瘤12例。典型病例3（圖3）為55歲男性患者，以“頭痛15 d，左側(cè)肢體麻木3 d”起病。圖3A、3D分別為T1WI水平位和矢狀位，右側(cè)頂葉長T1占位性病變，右側(cè)腦室受壓變形，中線移位；圖3E、3F為ROI置于大腦腳，追蹤皮質(zhì)脊髓束，右側(cè)內(nèi)囊后肢結(jié)構(gòu)不清，纖維束受腫瘤破壞，表現(xiàn)為局部斷裂或無法合成；術(shù)后病理報告膠質(zhì)母細胞瘤（WHO Ⅳ級）。

2.2 FA值在低級別與高級別膠質(zhì)瘤中的差異性

如表1所示，在顱內(nèi)腫瘤腦白質(zhì)纖維區(qū)，高級別膠質(zhì)瘤與低級別膠質(zhì)瘤FA值比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.037，P＜0.05）；在腫瘤周圍水腫區(qū)、腫瘤周圍正常腦白質(zhì)纖維區(qū)、腫瘤對側(cè)正常腦白質(zhì)纖維區(qū)，F(xiàn)A值均無統(tǒng)計學(xué)差異（P=0.184，P=0.485，P=0.494）。

圖3 典型病例3Fig.3 Typical case 3

表1 低級別和高級別膠質(zhì)瘤的FA值Tab.1 FA values of low grade and high grade gliomas

3 討論

腦組織是腫瘤好發(fā)部位之一［5］。腦膠質(zhì)瘤占成人顱內(nèi)腫瘤的35%～60%，惡性膠質(zhì)瘤約占60%，具有高致殘率和致死率，平均生存期不超過14個月［6］，預(yù)后極差［7-9］。目前，手術(shù)是顱內(nèi)腫瘤的首選治療方案，判定腫瘤良惡性及瘤周界線對于手術(shù)方案的制定具有重要意義。

BASSER等［10］利用DTI使大腦的結(jié)構(gòu)和神經(jīng)元的完整性可視化，顯示了周圍腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束解剖關(guān)系，對神經(jīng)外科醫(yī)生制定正確的手術(shù)治療方案產(chǎn)生了重要指導(dǎo)意義。MORI等［11］采用DTI直觀地展示了顱內(nèi)腫瘤與其周圍腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束的解剖關(guān)系。WITWER等［12］將此類解剖關(guān)系分為移位、水腫、浸潤和破壞4類。本研究結(jié)果顯示，所有患者瘤周神經(jīng)纖維束均有不同程度移位，9例（低級別膠質(zhì)瘤）呈浸潤改變，19例（3例轉(zhuǎn)移瘤，4例低級別膠質(zhì)瘤，12例高級別膠質(zhì)瘤）呈破壞改變，提示腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束破壞范圍及程度與腫瘤的良惡性有關(guān)。對于單純受腫瘤推擠而產(chǎn)生腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束移位的患者，手術(shù)過程中應(yīng)盡可能多地保護正常腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)，此類患者術(shù)后功能恢復(fù)明顯；對于腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束受腫瘤浸潤或破壞的患者，可視具體情況盡可能多地切除腫瘤，此類患者術(shù)后功能恢復(fù)未見明顯改變。

DTI是無創(chuàng)性顯示和分析腦白質(zhì)神經(jīng)纖維解剖關(guān)系的重要神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)，能夠通過定向定量形式評價腦白質(zhì)的各向異性［13］，參數(shù)中的FA值主要反映腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束解剖結(jié)構(gòu)的完整性。WANG等［14］將DTI技術(shù)用于鑒別單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤、原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤及顱內(nèi)膠質(zhì)瘤。本研究結(jié)果顯示，根據(jù)FA值可區(qū)分腫瘤腦白質(zhì)纖維束區(qū)、腫瘤周圍水腫區(qū)與腫瘤周圍腦白質(zhì)纖維區(qū)、腫瘤對側(cè)正常腦白質(zhì)纖維區(qū)，但不能區(qū)分腫瘤腦白質(zhì)纖維區(qū)與腫瘤周圍水腫區(qū)。本研究還發(fā)現(xiàn)，在腫瘤腦白質(zhì)纖維區(qū)，高、低級別膠質(zhì)瘤間FA值具有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05），而在腫瘤周圍水腫區(qū)、腫瘤周圍腦白質(zhì)纖維區(qū)、腫瘤對側(cè)正常腦白質(zhì)纖維區(qū)，F(xiàn)A值均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。提示FA值在區(qū)分高級別與低級別膠質(zhì)瘤方面有一定的參考價值。

在臨床實踐中，DTI存在易受磁敏感效應(yīng)、受試者依從性、纖維束交叉［15］及水腫區(qū)纖維成像［16］等諸多因素的影響。但是，DTI是唯一能在活體直觀地顯示腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束的無創(chuàng)檢查手段，其FA值在早期區(qū)分腫瘤級別高低方面具有一定的參考價值，為神經(jīng)外科醫(yī)生制定手術(shù)方案、預(yù)測手術(shù)風(fēng)險等提供了重要的指導(dǎo)依據(jù)。未來DTI技術(shù)在科研和臨床實踐中將擁有更廣闊的應(yīng)用前景。