DWI、DTI聯(lián)合常規(guī)MRI可提高高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤的診斷準(zhǔn)確度

劉 海，陳士新，付 偉，周新軍

漢中三二〇一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，陜西 漢中 723000

腦膠質(zhì)瘤為顱腦常見(jiàn)原發(fā)性惡性腫瘤，其發(fā)病受環(huán)境影響較大［1］，腦膠質(zhì)瘤患病率呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)［2］。腦膠質(zhì)瘤缺乏特異性癥狀，隨著病情進(jìn)展可出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙、顱內(nèi)壓增高等并發(fā)癥，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量［3］。手術(shù)切除作為治療腦膠質(zhì)瘤主要方式，但級(jí)別不同的腦膠質(zhì)瘤治療方式存在一定的差異，術(shù)前正確評(píng)估腦膠質(zhì)瘤病理分級(jí)對(duì)于患者的治療及預(yù)后意義重大［4］。目前，臨床常用的CT在顯示腦腫瘤血供和腫瘤循環(huán)方面存在局限；常規(guī)MRI序列雖可較好的顯示腦膠質(zhì)瘤形態(tài)，并通過(guò)增強(qiáng)處理顯示血腦屏障破壞情況，但對(duì)于腦膠質(zhì)瘤的定性診斷仍存在一定局限性［5-6］。擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）和擴(kuò)散張量成像（DTI）可反映活體組織水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，常作為常規(guī)MRI的補(bǔ)充［7-8］。其中DWI對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)敏感性較高，當(dāng)水分子彌散受限時(shí)，DWI即可出現(xiàn)異常高信號(hào)，其在高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤診斷中存在一定的限制；而DTI是描述大腦結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，對(duì)神經(jīng)纖維束連接和走行顯示清晰，且可反映活體組織水分子彌散方向［9-10］。既往臨床關(guān)于DWI和DTI聯(lián)合檢測(cè)診斷高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤的研究并不多見(jiàn)。本研究采用3.0 T超導(dǎo)型MR掃描儀對(duì)腦膠質(zhì)瘤患者進(jìn)行DWI、DTI及常規(guī)序列分析，并評(píng)價(jià)其對(duì)腦膠質(zhì)瘤分級(jí)診斷的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年10月～2020年7月醫(yī)院收治的65例腦膠質(zhì)瘤患者作為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡18～80歲；經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)為腦膠質(zhì)瘤［11］；術(shù)前接受MRI檢查，掃描序列包括T1WI、T2WI、DWI、DTI。排除標(biāo)準(zhǔn)：存在MRI檢查禁忌證；檢查前已接受相關(guān)治療者；影像學(xué)資料模糊等無(wú)法用于研究者；合并其他類型惡性腫瘤、感染性疾病、重要臟器功能不全、垂體腺瘤、聽(tīng)神經(jīng)瘤。根據(jù)病理結(jié)果分為高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤組和低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤組。高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤組36例，其中男性21例，女性15例，年齡21～72歲（46.36±10.41歲）；Ⅲ級(jí)15例，Ⅳ級(jí)21例。低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤組29例，其中男性19例，女性10例，年齡18～70歲（46.24±10.45歲）；Ⅰ級(jí)6例，Ⅱ級(jí)23例。兩組患者性別和年齡比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）?；颊呔炇鹬橥鈺?shū)，本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1 病理檢查 手術(shù)取病理組織標(biāo)本，常規(guī)制備石蠟切片，厚度4 μm；取石蠟切片脫蠟至水，滴加Harris蘇木素染3～8 min，自來(lái)水沖洗；1%鹽酸酒精分化3 s，自來(lái)水沖洗；0.6%氨水反藍(lán)，流水沖洗；伊紅染色1～3 min；置于酒精脫水，二甲苯透明，中性樹(shù)膠封片，顯微鏡下觀察染色情況。

1.2.2 MRI檢查 采用Signa HDxt 3.0 T超導(dǎo)型磁共振掃描儀（GE），8通道相控陣頭線圈。先行常規(guī)MRI序列掃描，橫軸位T1WI序列：重復(fù)時(shí)間（TR）=300～600 ms，回波時(shí)間（TE）=16 ms，T2WI 序列：TR=3000～10 000 ms，TE=92 ms，視野24 cm×24 cm，層厚6 mm，層間距2 mm，矩陣256×256；矢狀位T1WI序列：TR=300～600 ms，TE=14 ms，T2WI 序列：TR=3000～10 000 ms，TE=86 ms，視野26 cm×26 cm，層厚6 mm，層間距2 mm，矩陣256×256。彌散敏感系數(shù)（b）基準(zhǔn)設(shè)置為1000 s/mm2，選擇腫瘤實(shí)質(zhì)部分中間區(qū)域?yàn)楦信d趣區(qū)域（ROI），直徑為0.8～1.2 cm，盡量避開(kāi)壞死、周圍水腫以及瘤內(nèi)血管容積區(qū)域，測(cè)量瘤體及瘤周表觀彌散系數(shù)（ADC）值，重復(fù)3次取平均值，記為ADCDWI。DTI成像采用單次激發(fā)自旋回波平面成像（EPI）序列，TE=100 ms，TR=8500 ms，視野24 cm×24 cm，層厚5 mm，層間距0 mm，矩陣128×128，激勵(lì)次數(shù)1次，擴(kuò)散梯度場(chǎng)施加30個(gè)不同方向，b1=0 s/mm2，b2=1000 s/mm2，原始圖像數(shù)據(jù)傳入ADW4.5工作站，F(xiàn)unctool軟件處理并獲取ADC圖和各向異性分?jǐn)?shù)（FA）圖，計(jì)算ADC值和FA值，重復(fù)3次取平均值，記為ADCDTI和FA。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組比較行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。采用受試者工作特征（ROC）曲線，計(jì)算曲線下面積（AUC）、敏感度、特異性，評(píng)價(jià)量化指標(biāo)（ADCDWI、ADCDTI、FA）診斷高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤的價(jià)值。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同級(jí)別腦膠質(zhì)瘤病理結(jié)果

65例患者經(jīng)術(shù)后病理檢查均確診為腦膠質(zhì)瘤，其中低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤29例，高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤36例（圖1）。

圖1 不同級(jí)別腦膠質(zhì)瘤病理結(jié)果Fig.1 Pathological results of different grades of gliomas(HE,×400).

2.2 不同級(jí)別腦膠質(zhì)瘤MRI圖像分析

低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤，T1WI示等或高信號(hào)，T2WI示瘤體和瘤周水腫及浸潤(rùn)區(qū)域高信號(hào)，瘤體見(jiàn)片狀囊變、壞死，周圍水腫明顯，DWI 示瘤體等或稍高信號(hào)，DTIADC示瘤體以高信號(hào)為主，DTI-FA示瘤體以低信號(hào)為主（圖2）。高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤，T1WI示瘤體等低信號(hào)，瘤體邊緣不規(guī)則呈片狀或結(jié)節(jié)狀，邊界模糊，瘤周有不規(guī)則水腫信號(hào)，受累區(qū)域腦組織灰白質(zhì)分界不清，T2WI示瘤體異常高信號(hào)，部分為混雜信號(hào)，DWI示瘤體高信號(hào)，彌散受限，與實(shí)質(zhì)區(qū)比較浸潤(rùn)區(qū)信號(hào)減低，瘤周水腫區(qū)域信號(hào)更低，DTI-ADC示瘤體以等或稍高信號(hào)為主，DTI-FA示瘤體以低信號(hào)為主，與實(shí)質(zhì)區(qū)比較，浸潤(rùn)區(qū)各向異性增加，瘤周水腫區(qū)域較前兩者更高，對(duì)側(cè)腦組織各向異性減低（圖3）。

圖2 低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤MRI圖像Fig.2 MRI images of low grade gliomas.

圖3 高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤MRI圖像Fig.3 MRI image of high grade gliomas

2.3 不同級(jí)別腦膠質(zhì)瘤ADC和FA值比較

不同級(jí)別腦膠質(zhì)瘤瘤周ADCDWI、ADCDTI和FA值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；不同級(jí)別腦膠質(zhì)瘤瘤體FA值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤瘤體ADCDWI和ADCDTI值顯著低于低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤（P<0.05，表1）。

表1 不同級(jí)別腦膠質(zhì)瘤ADC和FA值比較Tab.1 Comparison of ADC and FA values in different grades of gliomas（Mean±SD）

2.4 瘤體ADCDWI、ADCDTI、FA診斷高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤閾值、敏感度及特異性分析

瘤體ADCDWI、ADCDTI、FA診斷高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤的AUC分別為0.775、0.817、0.716。DWI和DTI聯(lián)合檢測(cè)診斷高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤敏感度和特異性較高，AUC 為0.903（P<0.05，表2、圖4）。

圖4 瘤體ADCDWI、ADCDTI、FA診斷高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤的ROC曲線Fig.4 ROC curve of ADCDWI,ADCDTI and FA in the diagnosis of high grade glioma.

表2 瘤體ADCDWI、ADCDTI、FA診斷高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤閾值、敏感度及特異性分析Tab.2 Analysis of threshold,sensitivity and specificity of ADCDWI,ADCDTI and FA in the diagnosis of high-grade glioma

3 討論

我國(guó)的腦膠質(zhì)瘤發(fā)病占全部顱內(nèi)腫瘤的40%～70%，已成為威脅居民生命健康的主要顱腦疾病［12］。手術(shù)切除為腦膠質(zhì)瘤主要治療手段，但不同級(jí)別腦膠質(zhì)瘤存在一定差異，即高級(jí)別在保留功能基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量徹底甚至擴(kuò)大切除范圍［13］。術(shù)前正確判斷腦膠質(zhì)瘤病理分級(jí)對(duì)治療和預(yù)后有重要意義。目前，臨床常用的CT和MRI等影像學(xué)手段來(lái)診斷腦膠質(zhì)瘤，然而CT對(duì)腦腫瘤血供和腫瘤循環(huán)顯示存在局限，且有同征異病現(xiàn)象，同一腦膠質(zhì)瘤可有多種表現(xiàn)，定性判斷亦有局限性［14-15］。常規(guī)MRI無(wú)法客觀反映腫瘤組織密度、微血管結(jié)構(gòu)和功能以及瘤周纖維束受損范圍［16］。DTI是描述大腦結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，對(duì)神經(jīng)纖維束連接和走行顯示清晰，且可反映活體組織水分子彌散方向［17］，DTI相關(guān)參數(shù)FA和rFA值可為腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)診斷提供有價(jià)值參考［18］。DWI對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)敏感度較高，當(dāng)水分子彌散受限時(shí)，DWI即可出現(xiàn)異常高信號(hào)，其在診斷腦膠質(zhì)瘤病理分級(jí)方面具有一定的價(jià)值。

隨著腦膠質(zhì)瘤實(shí)質(zhì)區(qū)域腫瘤細(xì)胞的高度隨機(jī)分布，并在一定方向上限制了水分子的作用，導(dǎo)致細(xì)胞膜、磷脂含量減少，進(jìn)而導(dǎo)致各向異性降低。FA圖像顯示，瘤體實(shí)質(zhì)區(qū)域的信號(hào)明顯下降；同時(shí)，由于白質(zhì)纖維遭到破壞，再加上細(xì)胞間隙中水分增多，ADC圖像顯示瘤體實(shí)質(zhì)區(qū)域出現(xiàn)較高信號(hào)［19-20］。腫瘤的病理分級(jí)不同，水腫區(qū)DTI的參數(shù)分布圖也有差異，低級(jí)別腫瘤的周圍水腫程度較輕，而高級(jí)別腫瘤則惡性程度較高，腫瘤周圍水腫程度較高。由于瘤體周圍水腫區(qū)白質(zhì)纖維的破壞和腫瘤細(xì)胞的侵潤(rùn)，使該區(qū)域FA值降低，F(xiàn)A圖像信號(hào)減弱；由于血管滲透性增強(qiáng)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子增多，瘤體周圍細(xì)胞間隙水分增加，ADC圖像信號(hào)增高［21-22］。本研究中，高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤圖像特點(diǎn)表現(xiàn)為T1WI示瘤體等低信號(hào)，瘤體邊緣不規(guī)則呈片狀或結(jié)節(jié)狀，邊界模糊，瘤周有不規(guī)則水腫信號(hào)，受累區(qū)域腦組織灰白質(zhì)分界不清；T2WI示瘤體異常高信號(hào)，部分為混雜信號(hào)；DWI示瘤體高信號(hào)，彌散受限，與實(shí)質(zhì)區(qū)比較，浸潤(rùn)區(qū)信號(hào)減低，瘤周水腫區(qū)域信號(hào)更低；DTI-ADC示瘤體以等或稍高信號(hào)為主，DTI-FA示瘤體以低信號(hào)為主，與實(shí)質(zhì)區(qū)比較，浸潤(rùn)區(qū)各向異性增加，瘤周水腫區(qū)域較前兩者更高，對(duì)側(cè)腦組織各向異性減低。這與現(xiàn)有研究結(jié)論［23］相似。

高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤瘤周ADCDWI和ADCDTI值高于低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤，F(xiàn)A值低于高級(jí)別，可能與高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)血管源性水腫嚴(yán)重，纖維束密度降低，水分子易擴(kuò)散有關(guān)［17］，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與既往研究結(jié)果［24］不符，可能與樣本量過(guò)少有關(guān)；高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤瘤體ADCDWI和ADCDTI值顯著低于低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤，其原因可能是隨著腦膠質(zhì)瘤惡性程度的加深、腫瘤級(jí)別的升高，腫瘤細(xì)胞的密度、數(shù)量均有較大幅度的增加，且核漿體積比、多核與巨核細(xì)胞構(gòu)成比明顯增加，加之核異形性大，決定了腦膠質(zhì)瘤實(shí)體微環(huán)境中的水分子彌散明顯受限，體現(xiàn)在ADC值便表現(xiàn)為ADC值降低［25］。而FA值未表現(xiàn)出顯著差異，與既往研究腫瘤增殖導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂、細(xì)胞密度改變，引起腫瘤組織FA值降低［26］的結(jié)果不一致，需在今后研究中進(jìn)一步明確。ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)，DWI和DTI聯(lián)合檢測(cè)診斷高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤敏感度和特異度較高，表明常規(guī)MRI聯(lián)合DWI、DTI有助于提高腦膠質(zhì)瘤診斷和病理分級(jí)準(zhǔn)確度。

綜上所述，常規(guī)MRI聯(lián)合DWI、DTI有助于提高腦膠質(zhì)瘤診斷和病理分級(jí)準(zhǔn)確度。