多模態(tài)MRI在評(píng)估膠質(zhì)瘤瘤體微觀結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用價(jià)值

李香營 黃丹妮 吳元魁 陳建強(qiáng) 彭俊 王丹鳳 梁其洲 袁園 符水喜

(1中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院 ?？谑腥嗣襻t(yī)院放射科，海南 ?？?570208；2南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心；3中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院 ?？谑腥嗣襻t(yī)院神經(jīng)外科；4海南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院東湖院區(qū)急診科)

膠質(zhì)瘤較高的異質(zhì)性和瘤周浸潤，是其術(shù)后復(fù)發(fā)和死亡率居高不下的重要原因，術(shù)前通過功能磁共振技術(shù)評(píng)估膠質(zhì)瘤微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)成為目前臨床研究的熱點(diǎn)〔1,2〕。多模態(tài)磁共振成像(MRI)技術(shù)作為一種多模態(tài)成像，具有兼顧各種MRI序列優(yōu)勢，全面反映腫瘤的形態(tài)、功能及瘤周浸潤情況，有助于腫瘤診斷、分級(jí)及微結(jié)構(gòu)、生物學(xué)特性的評(píng)估〔3～5〕，臨床應(yīng)用較多的成像序列包括擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)、磁共振波譜成像(MRS)、灌注加權(quán)成像(PWI)和擴(kuò)散張量成像(DTI)等。研究顯示〔6〕多模態(tài)MRI在瘤周浸潤、血管新生等微觀結(jié)構(gòu)評(píng)估中優(yōu)勢明顯，而對(duì)于瘤體微觀結(jié)構(gòu)的研究相對(duì)較少，本研究則重點(diǎn)探討多模態(tài)MRI在評(píng)估膠質(zhì)瘤瘤體微觀結(jié)構(gòu)及膠質(zhì)瘤分級(jí)中的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1一般資料 收集中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院2017年1月至2019年11月經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的膠質(zhì)瘤患者36例，年齡20～89歲，平均年齡(49.8±17.5)，其中男24例，女12例，病例排除標(biāo)準(zhǔn)：①多模態(tài)MRI資料不全(術(shù)前同一臺(tái)MRI行DWI、DTI及PWI檢查)或圖像存在偽影干擾，質(zhì)量不滿意，影響瘤體組織后處理；②術(shù)前患者已接受不同周期的放化療；③膠質(zhì)瘤瘤體較小，出血、壞死明顯或腫瘤部位不滿意，無法準(zhǔn)確選擇感興趣區(qū)。本研究獲得患者知情同意且經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)后實(shí)施〔2017-(倫審)-081〕。參照2016年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)〔7〕，高級(jí)別膠質(zhì)瘤(WHO Ⅲ～Ⅳ級(jí))最多，占61%(22例),余14例為低級(jí)別膠質(zhì)瘤(WHO I～Ⅱ級(jí))。

1.2MRI檢查

1.2.1多模態(tài)MRI 掃描設(shè)備為GE 3.0T磁共振，頭顱8通道相控陣線圈，掃描序列及參數(shù)如下：T1加權(quán)成像(T1WI)：回波時(shí)間(TE)/重復(fù)時(shí)間(TR)20/1 780 ms；T2加權(quán)成像(T2WI)：TE/TR 145/5 000 ms；層厚/層間距6/1 mm，矩陣320×224，視野(FOV)24 cm×24 cm；T2-Flair：TE/TR 112/5 800 ms。增強(qiáng)序列為T1三維快速擾相梯度回波(T1-3D-FSPGR)：采用高壓注射器肘靜脈團(tuán)注對(duì)比劑Gd-DTPA(北陸藥業(yè))，劑量0.1 mmol/kg，速率2 ml/s。

DTI及DWI掃描采用自旋回波平面回波成像(SE-EPI)序列，梯度擴(kuò)散因子(b)值為1 000 s/mm2，參數(shù)分別為TR/TE 5 900 ms/85 ms和6 200 ms/90 ms，矩陣分別為160×192和160×160，層厚和層間距同常規(guī)掃描。PWI共掃描100期，預(yù)掃描10期后以4 ml/s速度經(jīng)肘正中靜脈快速團(tuán)注對(duì)比劑行灌注成像，劑量30 ml。

1.2.2多模態(tài)MRI后處理 多模態(tài)MRI原始數(shù)據(jù)傳至GE ADW4.4工作站，由兩名具有高級(jí)職稱的神經(jīng)影像專家共同閱片，討論，根據(jù)T2WI+T1WI+T2-Flair+T1-3D-FSPGR增強(qiáng)確定膠質(zhì)瘤瘤體、出血區(qū)及壞死區(qū)，于瘤體最大層面勾勒感興趣區(qū)，分別計(jì)算相應(yīng)部位DWI參數(shù)ADC值、DTI參數(shù)FA值和 PWI參數(shù)rCBV值。

1.3血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達(dá)及細(xì)胞密度 VEGF 陽性細(xì)胞的表達(dá)方法參照文獻(xiàn)〔8〕，先在低倍視野(×40)下瀏覽全片，選擇陽性細(xì)胞表達(dá)清晰且不存在大面積出血，壞死的熱區(qū)，然后在高倍視野下(×400)計(jì)算不少于6個(gè)視野的平均陽性細(xì)胞百分比。采用圖像分析軟件Image J分析腫瘤細(xì)胞密度〔9〕。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS24.0軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)、Kruskal-Wallis檢驗(yàn)、Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1MRI檢查結(jié)果 高級(jí)別膠質(zhì)瘤瘤體FA值和rCBV值顯著高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤，ADC值則明顯低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤(P<0.05)。見表1。

表1 不同級(jí)別膠質(zhì)瘤瘤體ADC值、FA值和rCBV值的組間比較結(jié)果

2.2腦膠質(zhì)瘤瘤體多模態(tài)MRI參數(shù)與微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)性 膠質(zhì)瘤瘤體FA值〔(0.16±0.03)〕、rCBV值〔(3.47±1.57)〕與VEGF陽性細(xì)胞百分比〔(26.57±5.88)%〕均呈正相關(guān)(r=0.67、0.67,P<0.05)，與細(xì)胞密度〔(15.20±5.21)%〕亦呈正相關(guān)(r=0.63、0.76，P<0.05)；ADC值〔(1.11±0.17)×10-3mm2/s〕與VEGF陽性細(xì)胞百分比及細(xì)胞密度均呈負(fù)相關(guān)(r=-0.54、-0.63,P<0.05)。見圖1。

圖1 免疫組織化學(xué)顯示VEGF抗體呈明顯陽性表達(dá)(SP，×400)

3 討 論

膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見的原發(fā)性惡性腫瘤，存在明顯的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性和腫瘤細(xì)胞浸潤，術(shù)后復(fù)發(fā)率高，5年生存率低于5%〔10〕，成為臨床亟待解決的問題。近年來多模態(tài)MRI不僅用于評(píng)估腫瘤的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性及瘤周浸潤，在反映膠質(zhì)瘤遺傳異質(zhì)性方面也有一定優(yōu)勢〔11,12〕。

本研究結(jié)果顯示高級(jí)別膠質(zhì)瘤瘤體ADC值明顯低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤，F(xiàn)A值和rCBV值則高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤，這和膠質(zhì)瘤的病理學(xué)特點(diǎn)及MRI各參數(shù)的理論基礎(chǔ)有關(guān)。ADC值、FA值和rCBV受多種因素的影響，其中以腫瘤微觀結(jié)構(gòu)異質(zhì)性最明顯，包括腫瘤細(xì)胞密度，新生血管數(shù)量及白質(zhì)纖維束構(gòu)成等。ADC值反映水分子的彌散特點(diǎn)，rCVB是標(biāo)定血容量的最優(yōu)指標(biāo)，隨著膠質(zhì)瘤級(jí)別的增高，腫瘤細(xì)胞密度越密集，核漿比例升高，細(xì)胞外間隙變窄，所需新生血管越豐富，這在一定程度上限制了水分子的彌散，造成高級(jí)別膠質(zhì)瘤ADC值降低，rCBV升高。FA值是量化水分子彌散方向的重要參數(shù)，F(xiàn)A值越高，越趨于同方向運(yùn)動(dòng)，高級(jí)別膠質(zhì)瘤瘤體FA值高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤，可以解釋為無論什么級(jí)別的膠質(zhì)瘤，瘤體區(qū)域的白質(zhì)纖維束均已不同程度破壞，而高級(jí)別膠質(zhì)瘤細(xì)胞構(gòu)成更密集，造成細(xì)胞外間隙明顯變窄，在某一區(qū)域有可能存在水分子沿著細(xì)胞外間隙方向進(jìn)行擴(kuò)散〔13〕。林坤等〔14〕在研究定量多模態(tài)MR對(duì)37例經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的腦膠質(zhì)瘤分級(jí)診斷效能后認(rèn)為，在定量多模態(tài)MR眾多參數(shù)中，最小表現(xiàn)彌散系數(shù)(minADC)值和FA值在膠質(zhì)瘤患者術(shù)前評(píng)估中優(yōu)勢明顯，可用于疑似腦膠質(zhì)瘤患者的術(shù)前分級(jí)。不過對(duì)于磁共振彌散張量成像參數(shù)FA值是否具有膠質(zhì)瘤分級(jí)診斷的價(jià)值，國內(nèi)外也存在不同觀點(diǎn)。在一項(xiàng)通過DTI區(qū)分低級(jí)別膠質(zhì)瘤和高級(jí)別膠質(zhì)瘤的前瞻性研究中，作者認(rèn)為采用瘤體平均彌散率(MD)值結(jié)合腫瘤周圍組織FA值可以準(zhǔn)確對(duì)膠質(zhì)瘤進(jìn)行分級(jí)診斷，并強(qiáng)調(diào)了瘤周區(qū)域?qū)πg(shù)前膠質(zhì)瘤分級(jí)診斷的重要性〔15〕。

病理學(xué)也已經(jīng)證實(shí)，在膠質(zhì)瘤生長過程中，氧供應(yīng)不斷減少，腫瘤本身及其所處的微環(huán)境內(nèi)的基質(zhì)細(xì)胞就會(huì)產(chǎn)生促血管生成因子，并誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移，形成新的脈管系統(tǒng)，而通常這種由VEGF刺激產(chǎn)生的新脈管系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上存在異常，表現(xiàn)在新生血管解剖結(jié)構(gòu)不完整，成熟度不夠，血管通透性較高，相應(yīng)微觀結(jié)構(gòu)亦發(fā)生變化。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提示FA值、rCBV升高和(或)ADC降低的瘤體區(qū)域可能表明腫瘤細(xì)胞密度高和血管異常增多,這在一定程度印證了影像病理學(xué)的統(tǒng)一，膠質(zhì)瘤級(jí)別越高，新生血管數(shù)量和功能不完善越明顯，腫瘤細(xì)胞增殖越旺盛，rCBV值和FA值越高，ADC值則越低。不過針對(duì)腫瘤ADC值與VEGF陽性細(xì)胞百分比是否存在相關(guān)性，國內(nèi)外專家觀點(diǎn)不一，在一項(xiàng)薈萃分析中，四項(xiàng)研究認(rèn)為存在負(fù)相關(guān)，包括肝癌，前列腺癌，直腸癌和甲狀腺癌，也有四項(xiàng)研究認(rèn)為存在正相關(guān)，包括食管癌，卵巢癌，宮頸癌和胰腺癌，在五項(xiàng)研究中認(rèn)為兩者之間沒有相關(guān)性〔16〕。

綜上所述，多模態(tài)MRI參數(shù)在術(shù)前評(píng)估膠質(zhì)瘤瘤體微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方面優(yōu)勢互補(bǔ)，可以間接反映腫瘤血管新生和細(xì)胞密度，其中以rCBV值優(yōu)勢明顯。