DTI-TBSS 對(duì)鼻咽癌患者放療前后腦白質(zhì)變化的評(píng)價(jià)價(jià)值

徐世達(dá) 汪慶春 張弘揚(yáng)

浙江省麗水市中醫(yī)院放射科，浙江麗水 323000

鼻咽癌的主要治療方法是放療，其效果與放射劑量呈正相關(guān)，但會(huì)損傷正常腦組織[1]。目前腦損傷的早期診斷尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其早期臨床癥狀不明顯，臨床上沒有有效的治療方法[2]。因此，放射性腦損傷的早期發(fā)現(xiàn)和及時(shí)干預(yù)對(duì)于患者康復(fù)具有重要意義。擴(kuò)散張量成像(DTI)是非侵入性評(píng)估白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能變化的成像方法[3]，可以在放療后的急性期和早期延遲反應(yīng)期檢測出白質(zhì)損害[4]。臨床使用時(shí)常在檢測后進(jìn)行基于纖維束跟蹤的空間分析(TBSS)[5]。本研究主要探討DTI-TBSS 對(duì)鼻咽癌患者放療前后腦白質(zhì)變化的評(píng)價(jià)價(jià)值?，F(xiàn)報(bào)道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019 年9 月—2020 年4 月在浙江省麗水市中醫(yī)院(以下簡稱“我院”)治療的鼻咽癌患者34 例，其中男20 例，女14 例；年齡40～69 歲，平均(51.19±9.20)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①均經(jīng)病理學(xué)確診；②在我院行DTI-TBSS 檢測；③初次治療；④患者及家屬知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有顱內(nèi)侵犯、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；②合并有糖尿病、高血壓、腦血管疾病及全身系統(tǒng)性疾病。

1.2 觀察指標(biāo)

采用西門子MAGNETOM Aera 1.5T 磁共振儀進(jìn)行掃描。先進(jìn)行定期的軸向T1WI、T2WI 和FLAIR 序列掃描。全腦DTI 掃描使用單次平面回波序列，成像參數(shù)：TR 12000 ms，TE 75 ms，視場(FOV)24 cm×24 cm，矩陣128×128，層厚度3 mm，層間距0。放療前及放療6 個(gè)月后對(duì)患者進(jìn)行簡易智力狀態(tài)檢查(MMSE)[6]評(píng)分，包括：時(shí)間定向力、地點(diǎn)定向力、即刻記憶、注意力及計(jì)算力，延遲記憶、語言和視空間等7 個(gè)方面，共計(jì)30 個(gè)題目，分?jǐn)?shù)≥27 分為正常，＜27 分為認(rèn)知功能障礙，且分?jǐn)?shù)越低，病情越嚴(yán)重。

1.3 圖像分析

由兩名有3 年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師進(jìn)行圖像分析，DTI 數(shù)據(jù)使用FSL 提供的工具包處理，通過FDT 套件中的渦流校正功能校正原始數(shù)據(jù)的渦流和頭部運(yùn)動(dòng)偽影；使用dtifit 函數(shù)計(jì)算各向異性分?jǐn)?shù)(FA)值、平均擴(kuò)散系數(shù)(MD)值。在鼻咽癌患者放療前后對(duì)腦白質(zhì)各部分的FA、MD 值進(jìn)行TBSS，取3 次結(jié)果的平均值。采用同樣的方法分別對(duì)其放療前后之間進(jìn)行TBSS 的λ‖、λ⊥值的組間分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0 對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，組間比較采用t檢驗(yàn)。采用Pearson 相關(guān)系數(shù)分析相關(guān)性；利用randomize工具中的非參數(shù)統(tǒng)計(jì)閾值方法進(jìn)行FA、MD、λ‖、λ⊥值基于體素的組間比較。以P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 放療前后FA 值差異區(qū)域

放療6 個(gè)月后，患者右側(cè)頂葉白質(zhì)FA 值(0.140±0.027)、右側(cè)枕葉白質(zhì)FA 值(0.143±0.026)、右側(cè)額葉白質(zhì)FA 值(0.144±0.031)均低于放療前患者右側(cè)頂葉白質(zhì)FA 值(0.162±0.030)、右側(cè)枕葉白質(zhì)FA 值(0.158±0.029)、右側(cè)額葉白質(zhì)FA 值(0.159±0.031)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P ＜0.05)。見表1。

表1 放療前后FA 值差異區(qū)域

2.2 放療前后MD 值差異區(qū)域

放療后6 個(gè)月，患者右側(cè)枕葉白質(zhì)MD 值(1.872±0.327)、右側(cè)顳葉白質(zhì)MD 值(1.901±0.331)、左側(cè)頂葉白質(zhì)MD 值(1.744±0.454)、右側(cè)頂葉白質(zhì)MD 值(1.685±0.354)均高于放療前患者右側(cè)枕葉白質(zhì)MD 值(1.102±0.322)、右側(cè)顳葉白質(zhì)MD 值(1.082±0.229)、左側(cè)頂葉白質(zhì)MD 值(1.100±0.254)、右側(cè)頂葉白質(zhì)MD 值(1.082±0.260)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P ＜0.05)。見表2。

表2 放療前后MD 值差異區(qū)域

2.3 放療前后λ‖值差異區(qū)域

放療6 個(gè)月后，患者右側(cè)顳葉白質(zhì)λ‖值(4.102±0.756)、左側(cè)枕葉白質(zhì)λ‖值(4.113±0.801)、左側(cè)顳葉白質(zhì)λ‖值(4.100±0.794)、左側(cè)頂葉白質(zhì)λ‖值(4.109±0.802)、右側(cè)頂葉白質(zhì)λ‖值(4.022±0.831)均低于放療前患者右側(cè)顳葉白質(zhì)λ‖值(4.633±0.831)、左側(cè)枕葉白質(zhì)λ‖值(4.621±0.803)、左側(cè)顳葉白質(zhì)λ‖值(4.720±0.914)、左側(cè)頂葉白質(zhì)λ‖值(4.672±0.921)、右側(cè)頂葉白質(zhì)λ‖值(4.711±0.889)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P ＜0.05)。見表3。

表3 放療前后λ‖值差異區(qū)域

2.4 放療前后λ⊥值差異區(qū)域

放療后6 個(gè)月，患者右側(cè)枕葉白質(zhì)λ⊥值(3.923±0.770)、左側(cè)額-頂交界區(qū)λ⊥值(3.940±0.712)、左側(cè)頂葉白質(zhì)λ⊥值(3.887±0.721)均高于放療前患者右側(cè)枕葉白質(zhì)λ⊥值(3.093±0.654)、左側(cè)額-頂交界區(qū)λ⊥值(3.102±0.822)、左側(cè)頂葉白質(zhì)λ⊥值(3.108±0.660)，而右側(cè)小腦白質(zhì)λ⊥值(3.182±0.544)和左側(cè)半卵圓中心λ⊥值(3.310±0.531)均低于放療前患者右側(cè)小腦白質(zhì)λ⊥值(3.902±0.608)和左側(cè)半卵圓中心λ⊥值(3.810±0.819)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P ＜0.05)。見表4。

表4 放療前后λ⊥值差異區(qū)域

2.5 放療前后MMSE 評(píng)分比較

放療6 個(gè)月后，患者M(jìn)MSE 評(píng)分(25.50±2.99)分低于放療前(28.82±3.20)分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.420，P ＜0.05)。

2.6 相關(guān)性分析

右側(cè)枕葉白質(zhì)FA 值(r=0.383，P ＜0.05)、右側(cè)頂葉白質(zhì)λ‖值(r=0.391，P ＜0.05)與放療后MMSE評(píng)分呈正相關(guān)，左側(cè)額-頂交界區(qū)白質(zhì)λ⊥值(r=-0.404，P ＜0.05)、MD 值(r=-0.411，P ＜0.05)與放療 后MMSE 評(píng)分呈負(fù)相關(guān)。

3 討論

DTI 檢測可以顯示人體組織微觀結(jié)構(gòu)，提供各種組織成分之間水分子交換信息[7-8]。TBSS 方法首先需要構(gòu)建一組圖像的平均纖維骨架圖，代表所有對(duì)象的較大白質(zhì)纖維束的中心，然后將每個(gè)對(duì)象的值投影到相應(yīng)的平均纖維骨架上，每個(gè)體素值都來自相鄰的白質(zhì)纖維束的中心，因此對(duì)異常白質(zhì)區(qū)域的定位更加準(zhǔn)確[9-14]。

本研究使用DTI 和TBSS 方法研究了鼻咽癌患者放療前后腦白質(zhì)完整性的變化，發(fā)現(xiàn)放療會(huì)引起廣泛的腦部白質(zhì)損傷。腦組織對(duì)放療的反應(yīng)是動(dòng)態(tài)的，如果超出了腫瘤體積靶標(biāo)的輻射范圍，會(huì)使腦部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[15-17]。顳葉白質(zhì)在放療后顯示出微結(jié)構(gòu)受損，其原因可能是鼻咽癌患者放療時(shí)顳葉組織受輻射，使得相應(yīng)區(qū)域的大腦微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當(dāng)鼻咽癌患者神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生增殖和脫髓鞘、血管內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能受損時(shí)，水分子擴(kuò)散的程度和方向會(huì)發(fā)生改變[18-19]。FA 是擴(kuò)散張量的各向異性分量與總擴(kuò)散張量的比率，主要反映水分子運(yùn)動(dòng)的各向異性程度[20-23]。MD 是反映體素內(nèi)水分子彌散情況的指標(biāo)[24]。λ⊥、λ‖值則分別代表體素內(nèi)垂直于軸索方向和平行于軸索方向的水分子擴(kuò)散速率[23-26]。本研究結(jié)果顯示，正常頭顱磁共振的白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的損害可能是由鼻咽癌放療后6 個(gè)月內(nèi)的腦水腫和脫髓鞘引起的，主要表現(xiàn)為FA 值及λ‖值的降低、λ⊥值及MD 值的升高。

本研究結(jié)果顯示，放療后6 個(gè)月，患者右側(cè)頂葉白質(zhì)、右側(cè)枕葉白質(zhì)和右側(cè)額葉白質(zhì)FA 值均低于放療前，MD 值高于放療前，且治療前后λ‖值、λ⊥值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究結(jié)果顯示枕葉、額葉、頂葉、半卵圓中心等部位的白質(zhì)損傷超出照射野，分析是放射治療對(duì)鼻咽癌患者可產(chǎn)生除了顳葉以外、累及多個(gè)腦區(qū)的廣泛性腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)損傷，因此DTITBSS 可用于評(píng)估鼻咽癌患者放療后腦白質(zhì)損傷情況。本研究提示顳葉的白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)在放療后受損，由于鼻咽癌放療過程中設(shè)置的輻射場包含雙側(cè)顳葉腦組織，因此輻射后腦組織的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，包括血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷、神經(jīng)元細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能損傷、膠質(zhì)細(xì)胞的增殖，進(jìn)而導(dǎo)致水分子的擴(kuò)散方向和范圍發(fā)生變化，引起相關(guān)指標(biāo)變化。放療后6 個(gè)月，患者M(jìn)MSE 評(píng)分明顯低于放療前，相關(guān)性分析顯示右側(cè)枕葉白質(zhì)FA 值、右側(cè)頂葉白質(zhì)λ‖值與MMSE 評(píng)分呈正相關(guān)，左側(cè)額-頂交界區(qū)白質(zhì)λ⊥、MD 值與MMSE評(píng)分呈負(fù)相關(guān)。

綜上所述，DTI-TBSS 可評(píng)估鼻咽癌患者放療后腦白質(zhì)損害，有助于放射性腦損失的診斷。