腦膠質瘤術后放療后復發和放射性腦壞死磁共振彌散張量成像鑒別*

李永麗，連建敏，竇社偉，閆峰山，史大鵬，徐俊玲

河南省人民醫院放射科 鄭州 450003

傳統MRI技術對腦膠質瘤術后放療后復發和放射性腦壞死鑒別困難。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是基于彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)發展而來的成像技術，可同時獲得反映水分子彌散特性的表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)圖和各相異性分數(fractional anisotropy，FA)圖，并可通過ADC和FA定量分析組織微細結構。應用DWI鑒別腫瘤復發的研究近年來可見文獻報道，但研究結果卻存在較大差異[1-5]，而DTI對腦膠質瘤術后放療后復發和放射性腦壞死的鑒別研究目前國內外報道尚少。作者自2006年12月開始，對河南省人民醫院收治的腦膠質瘤術后放療后常規MRI出現新強化病灶患者加做DTI檢查，以評價DTI對膠質瘤術后放療后復發和放射性腦壞死的鑒別價值。

1 對象與方法

1.1研究對象35例患者中男19例，女16例，年齡21～65歲。所有患者均滿足下列條件：①腦實質內腫瘤手術切除標本經組織學檢查證實為膠質瘤(WHO組織學分級分別為2級4例，3級14例，4級17例)。②所有患者術后均行全程分割放射治療，放射總劑量48.0～68.8 Gy。③放射治療后6～52個月(中位時間17個月)，傳統MRI檢查在原病灶區或放療區再次出現新的強化病灶。④DTI檢查后至病變性質確診前的隨訪期內患者未再接受任何抗腫瘤治療。

1.2腦膠質瘤復發和放射性腦壞死診斷標準腫瘤復發診斷標準為符合以下兩條之一：①腦組織活檢或二次手術后組織學檢查可見有活性的膠質瘤細胞。②影像學隨訪強化病灶逐漸擴大，周圍水腫及占位效應逐漸加重，患者臨床表現逐漸惡化。不能診斷為復發即診斷為放射性腦壞死。

1.3影像學檢查采用德國Siemens 3.0 T Trio 系統磁共振掃描儀。首先行頭顱軸位T1WI、T2WI及FLAIR序列掃描，層厚5 mm，間隔1 mm；視野230×230，矩陣128×128；T1WI：TR/TE，400 ms/15 ms；T2WI：TR/TE，3 500 ms/105 ms；FLAIR：TR/TE/TI，10 000 ms/175 ms/2 200 ms，激勵次數1次；DTI采用彌散加權單發射平面回波序列，64個方向施加敏感梯度；TR/TE/NEX：5 000 ms/97 ms/1 ms, b=0和1 000 s/mm2。層厚5 mm，間隔1 mm；視野230×230，矩陣128×128；掃描時間5 min 42 s。

1.4圖像后處理及病例分組將掃描原始數據傳輸到工作站，使用Siemens公司提供的Syngo MR B15軟件進行后處理，分別得到ADC圖和FA圖，在ADC圖和FA圖上的病變強化區和近側水腫區選擇感興趣區(region of interest，ROI)3～4 mm2，在對側大腦半球相應腦白質區選擇相同大小ROI作為對照，在每一病變區內至少應用5個ROI進行ADC值和FA值測量，計算強化區和水腫區的ADC比值(病變側ADC值/對照側ADC值)和FA比值(病變側FA值/對照側FA值)。最后行3D神經纖維束重建。

1.5統計學處理采用SPSS 11.5進行分析，應用兩獨立樣本t檢驗比較腫瘤復發組和放射性腦壞死組間ADC比值和FA比值的差異；對病變強化區ADC比值和FA比值行受試者工作特征(receiver operating characteristics，ROC)曲線分析，計算曲線下面積(area under curve，AUC)，找出最佳診斷臨界值，計算DTI診斷復發的敏感性、特異性和準確性，檢驗水準α=0.05。

2 結果

經組織學檢查確診23例，臨床觀察結合反復的影像學隨訪確診12例。隨訪時間6～31個月，中位時間13個月。根據1.2項的診斷標準將35例患者分為腫瘤復發組(20例)和放射性腦壞死組(15例)。2組患者病變強化區和水腫區ADC值、ADC比值、FA值、FA比值結果見表1。代表性MRI圖、ADC圖、FA圖及3D神經纖維束成像圖分別見圖1、2。

表1 2組患者病變強化區、水腫區ADC值、ADC比值及FA值、FA比值結果 ×10-3mm2/s

*t，檢驗。

圖1 左顳葉Ⅱ級星形細胞瘤術后放療后腫瘤復發

圖2 右額頂葉間變性星形細胞瘤術后放療后放射性腦損傷

ROC曲線(圖3)分析結果顯示，病變強化區ADC比值的AUC為0.86，最佳診斷界值為1.65；FA比值的AUC為0.85，最佳診斷界值為0.36。將患者病變強化區ADC比值<1.65和(或)FA比值>0.36作為腫瘤復發判斷標準時，3例腫瘤復發和2例非腫瘤復發被錯誤分類。故DTI對腫瘤復發的診斷敏感性、特異性和準確性分別為85.0%(17/20)、86.7%(13/15)和85.7%(30/35)。

圖3 腫瘤復發者ROC曲線

3 討論

膠質瘤術后極易復發，放射治療是膠質瘤術后為防止或延緩腫瘤復發最常用的輔助治療方法。放射性腦壞死是膠質瘤術后放療后最常見的非腫瘤復發病變，常見于照射總劑量大于50 Gy患者，可在放療后數月至數年發生，臨床癥狀和常規影像學表現均與復發非常相似，二者鑒別一直是臨床治療面臨的難題。長期隨訪可發現腦壞死組織病變逐漸吸收好轉，而腫瘤復發病變則進展擴大，雖可將二者加以鑒別，但會延誤腫瘤復發患者的治療時機。二次手術或腦穿刺活檢是最準確的鑒別方法，但會給患者帶來巨大風險和創傷。功能性磁共振技術可從不同角度反映腫瘤復發特點，為鑒別診斷提供更多信息，對膠質瘤復發有重要的鑒別價值[1-3]。DTI可敏感反映活體組織內水分子的微觀擴散運動，同時獲得反映水分子彌散特性的ADC圖和FA圖，可更全面反映不同病變之間水分子彌散狀態的差異。理論上膠質瘤復發和放射性腦壞死的組織結構、生化特性和血管供應等都有顯著不同，這兩種病理狀態下水分子的彌散能力也應該不同，從而產生不同的ADC值和FA值，據此有望將兩種病變加以區別。

根據病理組織學分析，復發腫瘤組織內含有密集的膠質瘤細胞，限制了水的彌散，而壞死組織水分子彌散能力較前者大，應具有較大的ADC值；星形細胞腫瘤內，正常纖維和細胞結構均可被腫瘤細胞破壞，導致水彌散方向性減低，FA值顯著低于正常腦組織，而壞死組織內則幾乎無正常纖維和細胞結構，故而具有更低FA值[4-5]。以往應用DWI獲得的ADC值或ADC比值進行的類似研究中，多數學者[4-6]也認為腫瘤復發ADC比值低于放射性腦損傷。Hein等[4]應用平均ADC值和ADC比值對比研究了18例原發高度惡性膠質瘤術后放療后的強化病變，6例復發膠質瘤平均ADC值和ADC比值均明顯低于12例放射性腦壞死，該研究顯示ADC比值大于1.62僅見于放射性腦壞死，小于1.62僅見于腫瘤復發。但也有少部分學者[7-8]得出了相反結果，認為腫瘤復發的ADC值高于放射性腦壞死。Sundgren等[8]分析認為造成腫瘤復發高ADC值的原因可能與細胞外間隙擴大及高級別膠質瘤內易發壞死有關，而放射性腦壞死彌散減低則可能與病變區膠質增生和纖維化限制了水分子的彌散有關。FA值在以往腫瘤組織學類型和分級診斷中已顯示價值[9-10]，但將其用于膠質瘤復發和放射性腦壞死鑒別目前尚僅見少數個案報道[11]。Kashimura等[11]曾對3例膠質瘤術后放療后患者的新強化病灶進行FA值測量，結果發現2例腫瘤復發FA值分別為0.29和0.27，1例放射性腦損傷FA值為0.17，其結果與前述理論相一致，但其研究例數太少。作者此次的研究結果顯示，腫瘤復發組病變強化區ADC比值低于放射性腦壞死組，FA比值高于放射性腦壞死組。ROC曲線分析顯示，強化區ADC比值和FA比值診斷復發有一定的應用價值，AUC分別為0.86和0.85；將病變強化區ADC比值<1.65和(或)FA比值>0.36作為腫瘤復發判斷標準時，DTI的診斷敏感性、特異性和準確性分別為85.0%、86.7% 和85.7%。說明DTI對腦膠質瘤術后放療后復發具有很高的診斷價值。該研究未單純應用病變區ADC值或FA值，而是應用標準化的ADC比值和FA比值作為鑒別診斷參考指標，避免了不同研究之間因所用設備、技術方法及患者個體差異等可能帶來的誤差，更能合理評價病變區域的彌散狀態，具有更大的參考和應用價值。

綜上所述，MR DTI檢查對膠質瘤術后放射后復發的檢出具有很大價值；但該方面研究目前尚處于探索階段，其臨床應用價值尚有待更深入的探討。

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