3.0T磁共振DTI成像在腦膠質瘤分級中的臨床應用評價

楊 濤，程敬亮，張余勝，林 濤，王 偉，周 華，張慧群

(1.上海市浦東新區周浦醫院影像科，上海 201318；2.鄭州大學第一附屬醫院磁共振科，河南 鄭州 450000)

3.0T磁共振DTI成像在腦膠質瘤分級中的臨床應用評價

楊 濤1，程敬亮2，張余勝1，林 濤1，王 偉1，周 華1，張慧群1

(1.上海市浦東新區周浦醫院影像科，上海 201318；2.鄭州大學第一附屬醫院磁共振科，河南 鄭州 450000)

目的 評價MR擴散張量成像(DTI)在腦膠質瘤分級中的應用價值。方法對27例經手術病理證實的膠質瘤患者進行DTI分析，測定ADC值及FA值，感興趣區選定在腫瘤實質區、瘤周水腫區及對側正常腦白質三個區域，并計算腫瘤實質區、瘤周水腫區與對側腦白質區的比值得到相對FA(rFA)值和相對ADC(rADC)值。利用纖維束追蹤技術重組腫瘤周圍纖維束三維圖，評價纖維束狀態。結果27例膠質瘤患者，其中低級別膠質瘤12例，高級別膠質瘤15例。rFA值在高級、低級別膠質瘤腫瘤實質區、瘤周水腫區之間差異無統計學意義(P＞0.05)，而rADC值差異有統計學意義(P＜0.05)；纖維束的狀態在高級、低級別膠質瘤之間差異亦有統計學意義。結論DTI可清楚顯示腫瘤與周圍纖維束的關系，rADC值對膠質瘤分級具有一定價值。

擴散張量成像；膠質瘤；分級

膠質瘤是顱內最常見的腫瘤，手術和放療是治療的主要手段，膠質瘤的正確分級對指導臨床治療方案的制定及評價預后具有重要意義。彌散張量成像(Diffusion tensor imaging，DTI)是在彌散加權成像(Diffusion weighted imaging，DWI)基礎上發展起來的新的成像方法，可全面評估水分子的彌散運動，從微觀上推斷腫瘤細胞對白質纖維束受壓、浸潤和破壞的程度[1]。本文收集經手術病理證實的膠質瘤27例，均行DTI檢查，旨在評價DTI在膠質瘤分級中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集鄭州大學第一附屬醫院2011年6月至2012年11月經手術及組織病理證實的膠質瘤27例，其中男性16例，女性11例，年齡18～67歲，平均48歲。根據2007年WHO腦腫瘤分類標準，其中低級別膠質瘤12例，高級別膠質瘤15例。27例患者術前主要表現為肢體麻木、肌力減低等，術前均未接受任何治療。所有患者均簽有知情同意書。

1.2 掃描方法 27例患者均采用GE Siggna HD3.0T超導MR儀，首先行常規MRI SE-T1WI、FSE-T2WI、FLAIR掃描，再行DTI掃描。DTI采用SE-EPI序列，彌散梯度場取15個不同方向，掃描參數：TR 10 000 ms，TE最小，矩陣128×128，FOV 24 cm，NEX 1，彌散敏感系數b值取0、1 000 s/mm2，層厚4 mm。

1.3 DTI圖像數據后處理 將DTI原始圖像傳至AW4.4工作站，采用Function tool軟件進行后處理，獲得ADC圖及FA圖。選擇腫瘤最大層面，ROI選擇在腫瘤實質區、瘤周水腫區及對側正常腦白質區，大小為20 mm2，測定ADC值及FA值，以上每個項目重復測量3次，取平均值，并計算腫瘤實質區、瘤周水腫區與對側腦白質區的比值得到相對FA(relative FA，rFA)和相對ADC(Relative ADC，rADC)。彌散張量纖維束成像使用連續跟蹤法，選取瘤周毗鄰及對側的纖維束為種子區，FA的閾值設置為0.18，纖維束的狀態(連續性和完整性)由兩名副主任醫師共同進行分析，以對側正常纖維束為參照，纖維束類型包括：推移(擠壓)，表現為纖維束只有移位；浸潤，可見部分纖維束被破壞而中斷，表現為稀疏；破壞，表現為纖維束連續性中斷。

1.4 手術病理 手術切除標本經10%中性福爾馬林固定，石蠟包埋，連續4μm厚度切片，經HE染色光鏡下觀察，病理級別根據2007年版WHO腦腫瘤國際分類及分級標準進行。

1.5 統計學方法 統計學分析采用SPSS15.0進行分析，低級別與高級別膠質瘤之間rFA、rADC值比較采用獨立樣本t檢驗，兩組有序變量資料的比較采用秩和檢驗，檢驗水準α=0.05。

2 結 果

2.1 高、低級別膠質瘤rFA值及rADC值的特征 高、低級別膠質瘤腫瘤實質區rFA值分別為(0.35±0.17)、(0.39±0.12)，瘤周水腫區rFA值分別為(0.42±0.19)、(0.48±0.11)。高低級別膠質瘤組間腫瘤實質區rFA值比較，t=0.72，P=0.48，組間瘤周水腫區rFA值比較，t=0.74，P=0.48，差異均無統計學意義。高、低級別膠質瘤組間腫瘤實質區rADC值分別為(1.51±0.26)、(1.81±0.24)，瘤周水腫區rADC值分別為(1.42±0.19)、(1.68±0.27)。高低級別膠質瘤組間腫瘤實質區rADC值比較t=3.04，P=0.01，瘤周水腫區rADC值比較t=2.91，P=0.01，差異有統計學意義。

2.2 高、低級別膠質瘤白質纖維束狀態特征 瘤周纖維束三維成像表現為推移、浸潤及破壞3種類型，其中，低級別膠質瘤中：推移7例，侵潤4例，破壞1例；高級別膠質瘤中(圖1)：推移2例，侵潤8例，破壞5例；膠質瘤級別越高，纖維束侵潤及破壞程度越嚴重。秩和檢驗結果顯示纖維束的狀態在低級別與高級別膠質瘤之間差異有統計學意義(Z=-2.439，P=0.02)，見表1。

表1 高、低級別膠質瘤周圍纖維束狀態差異(例)

圖1 女，42歲，膠質母細胞瘤,WHO-Ⅳ級

3 討論

隨著磁共振成像設備和計算機技術的進展，以分子擴散為成像基礎的DWI已廣泛應用于臨床[2]。DTI是基于擴散加權成像發展起來的一種磁共振擴散成像新技術，既能反映出人體生理及病理組織中體素內的水分子擴散的三維信息[3]，又能反映活體組織的空間結構和細胞內、外微環境中水分子的轉運等變化，迄今為止在臨床疾病的診斷和研究中得到廣泛的推廣[4]。

表觀彌散系數(Apparent diffusion coefficient，ADC)值是用來表述水分子在各種因素綜合影響下擴散運動的速度和范圍[5]。由于腫瘤細胞生長并不完全一致，膠質瘤惡性程度越高，細胞數目越多，細胞間隙越小，且細胞異形性越高，核漿比較大，導致水分子彌散更加受限，ADC值越低；而低級別膠質瘤瘤體腫瘤細胞較少，有絲分裂和血管內皮細胞增殖不明顯，因而細胞外間隙相對較寬，水分子易擴散，ADC值升高[6]。本組中，高、低級別膠質瘤組間腫瘤實質區及瘤周水腫區的rADC值差異有統計學意義。但是ADC值的影響因素較多，因此其真正的生物學意義并未完全清楚。

FA值是一個各向異性指標，它反映水分子擴散各向異性的程度[7]。FA值所測量的是單個體素內的各向異性值，FA值的范圍是0～1，0表示最大程度的各向同性擴散，1表示最大程度的各向異性擴散[8]。在FA圖中，一般腦白質各向異性高，FA值大，表現為高信號，而各向異性最小、FA值小的腦脊液則顯示為低信號。在腦組織中，FA值主要反映神經纖維解剖結構的完整性，由于病變組織內神經元的軸突排列失去正常的方向性與順序性，導致病變區域的FA值降低[9]。本組研究表明，高、低級別膠質瘤組組間腫瘤實質區及瘤周水腫區FA值比較差異均無統計學意義(P＞0.05)，由此可見，FA值在膠質瘤的分級中價值不明顯，但本組納入病例數不是很多，可能存在較為明顯的選擇性偏倚，這可能對于數據的分析有不利影響。

DTI三維纖維束成像是利用每個體素內水分子的彌散特性間接地指示腦白質纖維束的方向，并非真正意義上的顯示腦白質纖維束[10]，但其可在一定程度上代表腦白質纖維束的空間方向，可直觀顯示腫瘤病變對周圍纖維束的影響，是目前活體顯示纖維束最有效的手段[11]，可以讓臨床醫生直觀的觀察到腫瘤周圍的重要纖維束的走形及毗鄰關系，指導手術入口和腫瘤切除范圍。本組病例結果顯示低級別膠質瘤周圍纖維束多表現為受壓推移，而高級別膠質瘤周圍纖維束多表現為破壞中斷，且兩組間差異有統計學意義(P＜0.05)，與文獻報道基本一致[10-11]。

綜上所述，rADC值測定有助于對膠質瘤的分級，三維纖維束成像可評價白質纖維束的受侵情況，指導臨床制定合理手術方案，對評價患者預后具有重要的指導作用。

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Clinical application and evaluation of 3.0T magnetic resonance diffusion tensor imaging in grading cerebral gliomas.

YANG Tao1,CHENG Jing-liang2,ZHANG Yu-sheng1,LIN Tao1,WANG Wei1,ZHOU Hua1,ZHANG Hui-qun1.1.Department of Imaging,Zhoupu Hospital of Pudong New District of Shanghai,Shanghai 201318,CHINA; 2.Department of Magnetic Resonance,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450000,Henan, CHINA

ObjectiveTo study the application value of magnetic resonance diffusion tensor imaging(DTI)in grading cerebral gliomas.MethodsDTI analysis was performed on 27 patients of glioma confirmed by operation and pathology,and ADC value and FA value were determined.The region of interest selected were in the tumor region,peritumoral edema and the contralateral cerebral white matter,and relative FA and relative ADC were calculated by the ratio of tumor region,peritumoral edema region and the contralateral cerebral white matter.Fiber beam tracking technology was used to restructure 3D graph of fiber bundle around tumor,and the state of fiber bundle was evaluated.ResultsIn the 27 patients of glioma,there were 12 patients of low grade gliomas and 15 patients of high grade gliomas.rFA values between high,low grade glioma tumor region,peritumoral edema region showed no significant difference(P＞0.05),while the rADC values had significant differences(P＜0.05).The state of fiber bundles also had statistically significant difference between high,low grade glioma.ConclusionDTI can clearly display the relationship between tumor and surrounding fiber bundle.rADC value has a certain value in the classification of gliomas.

Diffusion tensor imaging(DTI);Glioma;Classification

R739.4

A

1003—6350（2015）17—2540—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.17.0920

2014-07-29)

程敬亮。E-mail:cjr.chjl@vip.163.com