MR-DTI對腦膠質瘤個體化手術風險及療效評估

陳躍平，李 松，王棟良，韓世波，熊 斌

（大理學院大理附屬醫院，云南大理 671000）

MR-DTI對腦膠質瘤個體化手術風險及療效評估

陳躍平，李 松，王棟良，韓世波，熊 斌

（大理學院大理附屬醫院，云南大理 671000）

目的：探討磁共振彌散張量成像（magnetic resonance diffusion tensor imaging，MR-DTI）在腦膠質瘤手術中對術者制定合適的手術方案以保護患者神經功能的臨床價值。方法：33例腦膠質瘤患者術前術后行MR-DTI檢查和神經功能評估。根據MRDTI檢查結果將腫瘤與瘤周白質纖維束的影像學關系分為3類：Ⅰ類-擠壓型，Ⅱ類-浸潤型，Ⅲ類-破壞型。對3種MR-DTI類型術前神經功能狀態之間的差異、術后神經功能狀態改變之間的差異以及術前術后神經功能狀態之間的差異分別進行比較。結果：Ⅰ類-擠壓型12例，Ⅱ類-浸潤型12例，Ⅲ類-破壞型9例。①各類型內腫瘤實質FA值與對側正常腦組織FA值比較差異有統計學意義（P＜0.05）；②不同MR-DTI類型患者的術前神經功能狀態之間及術后神經功能改變情況之間的差異有統計學意義（P＜0.05）；③患者術前術后神經功能狀態之間的差異有統計學意義（P＜0.05）。結論：MR-DTI能夠顯示腦膠質瘤與腫瘤附近白質纖維束之間的關系，其能夠幫助神經外科醫師制定合適的手術方案以更好的保護患者的神經功能。

腦膠質瘤；磁共振彌散張量成像；神經功能；手術風險

腦膠質瘤是由神經外胚葉衍化而來的膠質細胞發生的一大類原發顱內腫瘤的總稱，約占顱內腫瘤的40%～50%〔1〕，且絕大多數為惡性，美國CBTRUS報道腦膠質瘤占惡性中樞神經系統（CNS）腫瘤的81%〔2〕。外科手術切除是腦膠質瘤綜合治療策略中最為關建的一步，神經外科手術不僅要以延長患者的生存時間為基本目標，重視神經功能的保護以改善患者術后的生活質量（quality of life，QOL）同樣重要。磁共振彌散張量成像（magnetic resonance diffusion tensor imaging，MR-DTI）是近年來應用于臨床的一項新技術，1994年由Basser首次提出〔3〕，它是目前唯一可以在活體映射白質纖維束走行的無創性的影像學檢查方法〔4〕。本文收集2009年7月至2011年7月在大理白族自治州人民醫院行MR-DTI檢查且經手術病理證實的腦膠質瘤患者33例，旨在探討MR-DTI對術者制定合適手術方案以保護患者神經功能的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 男性18例，女性15例。年齡21～73歲，平均44.5歲。腫瘤位于左側半球14例、右側半球17例、雙側半球2例；額葉9例，顳葉7例，額顳葉3例，丘腦1例，額頂葉6例，頂枕葉2例，島葉1例，頂葉2例，枕葉1例，顳枕葉1例。術前均未行放療及化療，病理按WHO神經系統腫瘤分類（1999）標準對腦膠質瘤分級：Ⅰ級12例、Ⅱ級10例、Ⅲ～Ⅳ級11例。

1.2 MR-DTI檢查方法 采用德國西門子公司生產的MAGNETOM AvantoⅠ-CLASS 1.5T磁共振掃描儀進行彌散張量成像檢查，采用標準正交頭線圈，單次激發自旋回波平面成像序列（echo-planar-i maging，EPI）獲取數據。矢狀面T1WI：TR/TE=195 ms /4.76 ms；軸位T1WI：TR/TE=195 ms/4.96 ms；軸位T2WI：TR/TE=3 800 ms/97ms；軸位FLAIR：TR/TE= 9 480 ms/88 ms，TI=2 550 ms。視野（FOV）=230 mm× 230 mm，256×256矩陣（Matrix），5.0 mm層厚，1.5 mm層間距，b值為1 000 s/mm2在25個方向上分別施加彌散敏感梯度，1次采集，掃描時間為3 min53 s。經西門子公司自帶軟件包offline tensor calculation（離線張量計算）處理得到部分各向異性（Fractional anisotropy，FA）圖、彩色方位編碼圖（directionally encoded color，DEC）和纖維示蹤（fiber tractography，FT）圖，在FA圖上人工選取興趣區（ROI），由系統自動給出FA值。參照Dark-fluid像及增強掃描圖像上的異常信號在FA圖上選取不同層面上的腫瘤實質部分、瘤周水腫及水腫邊緣作為（ROI）由系統自動給出FA值。同時在健側對應部位選取對照區（腫瘤形態多不規則并存在占位效應，因此對照區的選取盡量做到與患側ROI對稱以方便對比）。ROI的選擇盡量避開腦溝、腦室、出血、鈣化等信號欠均勻區域。

1.3 腫瘤與白質纖維束的關系 將腫瘤側的FA值和對側相應位置的正常腦組織的FA值比較，即將患側FA值除以健側FA值，根據比值結果及FT圖將腫瘤與白質纖維束的關系分為3類〔5〕：Ⅰ類FA患/FA健＞80%，神經纖維束連續且完整，僅走向移位。Ⅱ類50%＜FA患/FA健＜80%，神經纖維束連續但欠完整，走向改變。Ⅲ類FA患/FA健＜50%，神經纖維束缺乏連續性。

1.4 手術前后對患者進行神經功能評估和分組術前術后對患者進行神經系統檢查。基本神經功能評估：軀體運動、軀體感覺、視力視野檢查。認知功能評估：利用簡易精神狀態檢查（mini mental status examination，MMSE）評價患者的認知功能狀態。按神經系統檢查結果術前分為神經功能正常組和障礙組，術后分為神經功能正常/恢復正常組，無明顯變化組（包括正常和障礙兩種情況），功能障礙加重組。

1.5 手術方法 術者在術前通過比較FA比值和觀看MR-DTI圖，對不同MR-DTI類型的腫瘤采取不同的手術策略：對Ⅰ類型關系的腫瘤爭取顯微鏡下全切，嚴格保護腫瘤周圍正常組織；對Ⅱ類型關系的腫瘤采取顯微鏡下次全切或大部切除，對腫瘤邊界的處理盡量采用明膠海綿止血或紗布壓迫止血，而少用或不用電凝以減少對神經功能的損害；對Ⅲ類型關系的腫瘤要盡量全切腫瘤。

1.6 統計學分析 分別進行比較每一MR-DTI類型患者患側、健側的FA值；分別進行比較3種MR-DTI類型患者術前神經功能狀態、術后神經功能狀態之間的差異以及3種MR-DTI類型患者術前術后神經功能狀態改變之間的差異。采用SPSS11.0統計軟件包對資料數據進行分析處理，每一MR-DTI類型患者的患側、健側的FA值以±s表示，采用配對t檢驗進行比較。采用卡方檢驗行總的組間比較，檢驗水準a=0.05，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 腫瘤與白質纖維束的關系 MR-DTI能清晰直觀的顯示腦白質纖維束的走行、連續性和完整性，它能提供腦膠質瘤在白質內的不同生長方式的信息。本研究共收集病例33例，其中Ⅰ類-擠壓型12例，Ⅱ類-浸潤型12例，Ⅲ類-破壞型9例。各類型患者在性別、年齡、腫瘤部位、腫瘤級別方面差異無統計學意義（P＞0.05）。

2.2 FA值 腦膠質瘤實質側FA值和對側正常腦組織FA值見表1。Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類腫瘤實質FA值與對側正常腦組織FA值分別進行比較，P＜0.05差異有統計學意義，可認為正常腦組織的FA值大于腫瘤實質的FA值。

表1 腦膠質瘤患者的FA值（±s）

表1 腦膠質瘤患者的FA值（±s）

注：值為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類腫瘤實質FA值與對側正常腦組織FA值比較。

組別Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類例數12 12 9腫瘤實質FA值0.409±0.008 0.221±0.004 0.124±0.003對側正常腦組織FA值0.508±0.013 0.335±0.001 0.335±0.001 t值P值64.5 109.6 211.4 0.000 0.000 0.000

2.3 患者MR-DTI類型和術前神經功能狀態的比較 患者MR-DTI類型和神經功能狀態例數見表2。采用完全隨機設計行ⅹ列表資料的χ2檢驗：P= 0.039＜0.05，差異有統計學意義，可以認為3種MRDTI類型的患者的神經功能不全相同。

表2 術前神經功能狀態比較

2.4 患者MR-DTI類型和術后神經功能變化情況的比較 由表3可見12例Ⅰ類型患者術后3例恢復正常，1例加重，8例術前術后均基本正常。12例Ⅱ類型患者術后3例恢復正常，3例神經功能障礙加重，6例無明顯變化（4例術前術后均基本正常，2例術前術后均障礙）。9例Ⅲ類型患者術后7例保持術前較嚴重的神經功能障礙狀態，1例加重，1例無論術前還是術后神經功能狀態基本正常。χ2檢驗結果為：P=0.001＜0.05，差異有統計學意義，可認為3種MR-DTI類型患者術后的神經功能不全相同。

表3 術后神經功能變化情況比較

2.5 術前術后神經功能狀態的比較 由表4可見33例患者術前神經功能正常者14例，正常率42.42%；術后神經功能正常者19例，正常率57.58%。行配對χ2檢驗，Fisher確切概率法的雙側P值為0.001＜0.05，差異有統計學意義，可認為患者術前術后的神經功能不同，術后高于術前。

表4 術前術后神經功能狀態的比較

3 討論

相對于初級感覺、初級運動、自主神經功能等基本神經功能而言，語言、記憶、注意力、執行力等認知功能屬于高級神經功能。CT和MRI一般只能夠提供解剖方面的信息，神經系統體檢的主要內容是基本神經功能，兩者均沒有反映患者最復雜和最重要的認知功能，不能體現患者的真實生活質量。認知功能不僅是一項獨立的預后因素，而且在提示腫瘤復發方面要早于CT和MRI改變，因此，評價認知功能應該成為腫瘤患者的一項必不可少的檢查〔6〕。手術是治療膠質瘤的主要手段，由于顯微和微創神經外科技術的發展，術后的偏癱，失語等并發癥逐漸減少，但是對認知功能的保護觀念還沒有形成，特別對位于額葉、顳葉的腫瘤，往往認為屬于非功能區，可以大范圍切除。但我們知道，額葉、顳葉與其他部位存在廣泛的纖維聯系，是人類高級神經功能中樞。有文獻報道，因膠質瘤而廣泛切除額葉，顳葉的手術會導致明顯的認知功能障礙〔7〕。

Ⅱ類型12例患者中，其中1例（右頂葉星形細胞瘤，WHO分級Ⅲ級）術前神經功能正常（基本神經功能評估正常，MMSE評分27分），術后出現神經功能障礙（左下肢運動障礙），術后我們積極討論并查閱文獻考慮：①由于個體差異的存在，病人的功能區可能存在不一致性；②膠質瘤占位效應可能導致功能區的移位和代償，故有些患者的功能區與常規解剖學上的功能區會出現不一致性。建議：①功能區膠質瘤手術應由單純解剖模式向個體化解剖-功能模式轉化；②若條件允許可積極應用影像導航新技術，如術中神經電生理監測技術，術中實時影像神經導航，功能神經導航等〔8〕，以提高手術的安全性。對于不同類型的腫瘤采取不同的手術方式。本實驗結果表明MR-DTI指導下的術式（見資料與方法部分）對患者神經功能的保護效果良好，但由于樣本量過少，統計學分析僅限于整體組間進行比較。

總之，MR-DTI在顯示腦膠質瘤和周圍白質纖維束的關系方面具有很大優勢，但是MR-DTI顯示的解剖結構和實際功能方面存在不一致性，MRDTI的重建亦有一定的主觀性〔9〕，這一點亟待規范。術者的手術經驗亦會在一定程度上影響對腫瘤組織及功能區的辯認。在“生物-心理-社會”醫學模式的引導下，對腦膠質瘤患者應該在治療前后定期進行詳細的包括認知功能在內的神經功能評價，在為患者進行個體化治療時，應該兼顧生存期和生存質量，充分利用MR-DTI等影像導引外科新技術，爭取用最小的代價獲得最佳的效果。

〔1〕Melhem E R，Mori S，Mukundan G，et al.Diffusion tensor MR imaging of the brain and white matter tractography〔J〕. AJR Am J Roentgenol，2002，178（1）：3-16.

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〔5〕魏大年，賽克，牟永告，等.彌散張量成像對膠質瘤手術風險的評估〔J〕.中華神經外科雜志，2009，25（6）：485-489.

〔6〕Brown P D，Jensen A W，Felten S J，et al.Detrimental effects of tumor progression on cognitive function of patients with high-grade gliloma〔J〕.J Clin Oncol，2006，24（34）：5427-5433.

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Clinical Evaluation and Risk of Individual Glioma Surgery by MR-DTI

CHEN Yueping,LI Song,WANG Dongliang,HAN Shibo,XIONG Bin
（Dali Affiliated Hospital of Dali University,Dali,Yunnan 671000,China）

Objective:To discuss the clinical value of instituting operative schedule for protecting neurological functions in patients with gliomas by magnetic resonance diffusion tensor imaging（DTI）.Methods:Thirty-three patients with gliomas were recruited to undergo MR-DTI test and neurosurgical assessment before and after surgery.According to the results of MR-DTI test,the relationships of gliomas and adjacent white matter tracts can be classified as the following three types:typeⅠ-displacement;typeⅡ-infiltration;typeⅢ-disruption.The differences of preoperative neurological functions,as well as the change of postoperative neurological functions and the change of both preoperative and postoperative neurological functions,were compared in the three groups.Results:There were 12 cases in typeⅠ,12 cases in typeⅡ,and 9 cases in typeⅢ.1.There were significant differences between gliomas'FA values and relative normal brain tissue's in each type（P＜0.05）.2.There were significant difference between MR-DTI types and preoperative neurological functions,as well as between MR-DTI types and the change of postoperative neurological functions（P＜0.05）.3.There were significant differences in the states of neurological functions before and after surgery. Conclusions:MR-DTI can be used to display the relationships of gliomas and adjacent white matter tracts,which is useful for neurosurgeons to institute suitable operative schedule for protecting patients'neurological function.

gliomas;magnetic resonance diffusion tensor imaging;neurological function;operative risk

R651.1:R739.41［文獻標志碼］A［文章編號］1672-2345（2011）08-0043-04

2011-06-24

陳躍平，主任醫師，主要從事神經外科研究.

（責任編輯 張 煥）