平均最小ADC值在兒童髓母細(xì)胞瘤鑒別診斷中的應(yīng)用

李顏良，張　勇，程敬亮，卜春曉

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科 鄭州 450052

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平均最小ADC值在兒童髓母細(xì)胞瘤鑒別診斷中的應(yīng)用

李顏良，張勇#，程敬亮，卜春曉

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科 鄭州 450052

關(guān)鍵詞磁共振成像；表觀彌散系數(shù)；髓母細(xì)胞瘤

摘要目的：探討彌散加權(quán)成像(DWI)在兒童髓母細(xì)胞瘤鑒別診斷中的應(yīng)用價值。方法：對71例兒童幕下腫瘤行常規(guī)磁共振成像(MRI)增強檢查和DWI檢查，測量腫瘤實質(zhì)最小表觀彌散系數(shù)(ADC)。 結(jié)果：髓母細(xì)胞瘤38例，平均最小ADC值為(0.51±0.11)×10(-3) mm2/s；星形細(xì)胞瘤(Ⅰ～Ⅱ級)17例，平均最小ADC值為(1.59±0.51)×10(-3) mm2/s；室管膜瘤16例，平均最小ADC值為(0.86±0.22)×10(-3) mm2/s。三種腫瘤的平均最小ADC值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。平均最小ADC值診斷髓母細(xì)胞瘤的ROC曲線下面積為0.984±0.011。平均最小ADC值以0.626×10(-3) mm2/s為閾值，與病理結(jié)果對照，診斷髓母細(xì)胞瘤的敏感度為94.7%，特異度97.0%，準(zhǔn)確率為94.7%，與病理組織學(xué)結(jié)果行一致性檢驗，Kappa值為0.887。結(jié)論：常規(guī)MR檢查聯(lián)合DWI及ADC值測定對術(shù)前診斷兒童髓母細(xì)胞瘤有明顯的優(yōu)勢。

Application of mean minimum ADC values in distinguishing medulloblastomas in children

LIYanliang,ZHANGYong,CHENGJingliang,BUChunxiao

DepartmentofMagneticResonance,theFirstAffiliatedHospital,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052

Key wordsmagnetic resonance imaging;apparent diffusion coefficient;medulloblastoma

AbstractAim: To explore the diagnostic value of diffusion weighted MR imaging in differentiating medulloblastomas.Methods: A total of 71 children with infratentorial lesions were enrolled. All patients were performed post-contrasted and diffusion weighted MR scan by SIEMEMS 3.0T magnetic resonance system. Apparent diffusion coefficients(ADC) values of tumors were calculated.Results: Among all the cases, there were 38 cases of medulloblastomas with mean minimum ADC of(0.51±0.11)×10-3mm2/s,17 cases of astrocytomas (Ⅰ-Ⅱ grade) with mean minimum ADC of(1.59±0.51)×10-3mm2/s,16 cases of ependymomas with mean minimum ADC of (0.86±0.22)×10-3mm2/s.Differences of mean minimum ADC values among these tumors were statistically significant (P<0.05). The area under the ROC curve of mean minimum ADC diagnosing medulloblastoma was 0.984±0.011. An ADC of less than 0.626×10-3mm2/s was optimal for predicting medulloblastoma with sensitivity of 94.7%,specificity of 97.0%,and accuracy of 94.7%. Compared with pathological results, mean minimum ADC had high correlations (Kappa value was 0.887).Conclusion: Diffusion-weighted imaging can be applied as a complementary tool in the detection of medulloblastomas of children.

MR彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)可以檢測活體組織內(nèi)水分子彌散運動，表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)能反映DWI圖不同方向上水分子自由彌散的速度和范圍。根據(jù)DWI圖上信號強度的變化計算得出的ADC值，已廣泛用于多種腦腫瘤的分級和鑒別診斷[1-3]。兒童顱內(nèi)腫瘤以幕下腫瘤常見，好發(fā)于4～11歲的兒童，其中星形細(xì)胞瘤、髓母細(xì)胞瘤和室管膜瘤發(fā)生率較高[4]，其良惡性程度不一，明確的術(shù)前診斷對選擇治療方案和判斷預(yù)后有重要意義。但僅依靠常規(guī)影像學(xué)表現(xiàn)常常難以明確診斷。目前，國內(nèi)外已有研究[5-9]利用ADC值對髓母細(xì)胞瘤進(jìn)行診斷。作者繪制兒童髓母細(xì)胞瘤ADC值的ROC曲線，探索其診斷閾值，以提高診斷正確率。

1資料與方法

1.1一般資料收集鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院2010年10月至2015年5月經(jīng)手術(shù)病理證實的兒童(年齡≤14歲)幕下腫瘤患兒71例的影像資料，其中髓母細(xì)胞瘤38例、星形細(xì)胞瘤(Ⅰ～Ⅱ級)17例、室管膜瘤16例；男50例、女21例，年齡0.8～14.0(7.8±4.2)歲。患者主要臨床表現(xiàn)有頭痛、惡心、嘔吐、行走不穩(wěn)等。所有患者在檢查前未行活檢或者治療，均行常規(guī)MR及DWI檢查。

1.2常規(guī)MR成像(MRI)使用德國SIEMEMS 3.0 Trio Tim I-class MR掃描儀，采用標(biāo)準(zhǔn)頭顱線圈。平掃常規(guī)行矢狀位及軸位T1WI、軸位及軸位DWI；增強掃描行矢狀位、軸位及冠狀位T1WI，造影劑采用GD-DTPA，劑量0.1 mmol/kg。

1.3DWI采用SE平面回波成像(SE-EPI)序列，TR 8 000 ms，TE 102 ms，取2個b值(b=0和1 000 s/mm2)，可在1個層面上獲得1幀b=0 s/mm2的EPI T2WI和1幀b=1 000 s/mm2的DWI圖(機器軟件自動完成)。軸位掃描，層厚6 mm，層間隔1 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣128×128，成像時間為48～64 s。

1.4圖像分析和測量感興趣區(qū)置于T1WI上強化最明顯且在ADC圖上相對低信號部位，避開囊腫、壞死、鈣化。不強化腫瘤感興趣區(qū)置于T2WI上均勻?qū)嵭詤^(qū)域。選擇同樣大小的感興趣區(qū)多次測量，其中最低值作為腫瘤的最小ADC值。

1.5統(tǒng)計學(xué)處理以病理組織學(xué)診斷結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)。采用SPSS 17.0分析。對兒童幕下髓母細(xì)胞瘤、星形細(xì)胞瘤和室管膜瘤的平均最小ADC值差異進(jìn)行單因素方差分析和LSD-t檢驗。使用平均最小ADC值閾值診斷髓母細(xì)胞瘤，并與病理組織學(xué)診斷結(jié)果比較，繪制ROC曲線，計算曲線下面積，確定閾值，計算敏感度、特異度和準(zhǔn)確率，并與病理組織學(xué)結(jié)果行一致性檢驗。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2結(jié)果

A:軸位T1WI呈低信號，內(nèi)可見更低信號影;B:軸位增強掃描明顯不均勻強化;C:腫塊部分彌散受限呈高信號影(DWI);D:低信號(ADC值為0.514×10-3 m2/s);E:髓母細(xì)胞瘤Ⅳ級(HE,×200)。圖1　髓母細(xì)胞瘤1例(男，7歲)MRI表現(xiàn)和病理組織學(xué)結(jié)果

2.1髓母細(xì)胞瘤和室管膜瘤的MRI表現(xiàn)和病理組織學(xué)結(jié)果見圖1A～E和圖2A～E。38例兒童髓母細(xì)胞瘤中，33例位于小腦蚓部，5例位于小腦半球；17例病灶內(nèi)有不同程度囊變和壞死，11例實性部分明顯強化，23例輕、中度不均勻強化；28例梗阻性腦積水，23例合并小腦扁桃體下疝畸形，11例合并間質(zhì)性腦水腫；1例隨腦脊液播散至鞍上區(qū)，1例隨腦脊液播散至視交叉。

A:軸位T1WI呈低信號，內(nèi)可見更低信號影；B:軸位增強掃描腫瘤實質(zhì)性部分明顯強化；C:腫塊部分彌散受限呈高信號影;D:低信號(ADC值為0.965×10-3 m2/s)；E:室管膜瘤病理組織學(xué)表現(xiàn)(HE,×200)。圖2　室管膜瘤例(男，1歲)MRI表現(xiàn)和病理組織學(xué)結(jié)果

2.2三種兒童幕下腫瘤DWI圖像的平均最小ADC值比較髓母細(xì)胞瘤平均最小ADC值最低，星形細(xì)胞瘤平均最小ADC值最高，見表1。

表1　71例兒童幕下

F=78.588,P=0.010；組間兩兩比較，P<0.05。

2.3平均最小ADC值對兒童髓母細(xì)胞瘤的診斷以平均最小ADC值閾值診斷髓母細(xì)胞瘤，與病理組織學(xué)診斷結(jié)果比較，繪制ROC曲線(圖3)，ROC曲線下面積為0.984±0.011。當(dāng)ADC值≤0.626×10-3mm2/s時，敏感度與特異度之和最大，診斷髓母細(xì)胞瘤的敏感度為94.7%，特異度為97.0%，準(zhǔn)確率為94.7%，與病理組織學(xué)結(jié)果行一致性檢驗，Kappa值為0.887(表2)。

圖3　平均最小ADC值鑒別兒童髓母細(xì)胞瘤的ROC曲線

表2　ADC閾值與病理組織學(xué)的診斷結(jié)果　例

3討論

DWI及ADC值是組織內(nèi)彌散梯度的作用下水分子彌散大小的定量指標(biāo)[10]。生物組織中水分子彌散程度與水分子的運動程度呈正比；組織的細(xì)胞膜越完整，細(xì)胞密度越高，DWI上信號就越強[11]。

3.1DWI對髓母細(xì)胞瘤診斷的病理基礎(chǔ)髓母細(xì)胞瘤是WHO分級為Ⅳ級的胚胎性腫瘤，起源于第四腦室頂后部髓帆的胚胎殘余細(xì)胞，后髓帆細(xì)胞在發(fā)育過程中向外上移行形成外顆粒，腫瘤開始位于小腦蚓部或后髓帆，瘤體迅速生長而充滿第四腦室，部分病例可位于小腦半球。鏡下髓母細(xì)胞瘤主要由大量密集填充的小圓形或橢圓形細(xì)胞組成，胞質(zhì)極少，大多數(shù)成裸核細(xì)胞[12]。Verma等[13]發(fā)現(xiàn)88.3%的髓母細(xì)胞瘤細(xì)胞密度極高，大量細(xì)胞核重疊，其內(nèi)基本看不見細(xì)胞質(zhì)或基質(zhì)。細(xì)胞密度高，細(xì)胞內(nèi)水分子彌散受限，表現(xiàn)在DWI上多呈高信號，相應(yīng)ADC值較低。

而惡性程度較低的腫瘤，如室管膜瘤，鏡下主要由胞質(zhì)豐富、形態(tài)大小一致的腫瘤細(xì)胞組成，細(xì)胞排列較疏松，細(xì)胞密度低，故細(xì)胞內(nèi)水分子彌散受限程度相對于髓母細(xì)胞低，在DWI上表現(xiàn)為低或等信號，ADC值也相對較高。

3.2DWI及ADC值對髓母細(xì)胞瘤的診斷鑒別價值后顱窩髓母細(xì)胞瘤的臨床表現(xiàn)和影像學(xué)表現(xiàn)與星形細(xì)胞瘤和室管膜瘤相似，僅憑常規(guī)MR平掃和增強，有時不能做出明確的術(shù)前診斷。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者使用ADC值測量對髓母細(xì)胞瘤的鑒別進(jìn)行了一些研究。Yamashita等[5]分析髓母細(xì)胞瘤、室管膜瘤、毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤以及血管母細(xì)胞瘤DWI的ADC值，結(jié)果表明這四類疾病ADC值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，血管母細(xì)胞瘤ADC值最高，髓母細(xì)胞瘤ADC值最低。Rumboldt等[6]分析兒童小腦腫瘤的ADC值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤的ADC值最高，而髓母細(xì)胞瘤的ADC值與不典型畸胎瘤樣/橫紋肌樣瘤的ADC值相似。Pierce等[7]分析小兒后顱窩髓母細(xì)胞瘤的ADC值、相對ADC值與星形細(xì)胞瘤及室管膜瘤比較，結(jié)果顯示髓母細(xì)胞瘤的ADC值和相對ADC值最低。當(dāng)ADC值以0.66×10-3mm2/s為標(biāo)準(zhǔn)時，診斷髓母細(xì)胞瘤的陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值以及準(zhǔn)確率分別是86%、97%、93%。但是Pillai等[8]回顧性分析10例髓母細(xì)胞瘤的ADC值，發(fā)現(xiàn)有2例髓母細(xì)胞瘤的ADC值大于1×10-3mm2/s，這可能是因為腫瘤內(nèi)網(wǎng)狀纖維聚集，導(dǎo)致ADC值升高。該研究中兒童幕下髓母細(xì)胞瘤的ADC值明顯低于星形細(xì)胞瘤和室管膜瘤，當(dāng)平均最小ADC閾值定為0.626×10-3mm2/s時，在鑒別兒童髓母細(xì)胞瘤和其他幕下腫瘤中，特異度為97.0%，準(zhǔn)確率為94.7%，敏感度為94.7%，與病理組織學(xué)診斷結(jié)果行一致性檢驗，Kappa值為0.887，一致性較好。以上研究結(jié)果與Pierce等[7]的結(jié)果相近。髓母細(xì)胞瘤在WHO的神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分級中屬于Ⅳ級，彌散抑制，ADC值低，可能與腫瘤細(xì)胞豐富、細(xì)胞密度增加、細(xì)胞間質(zhì)少有關(guān)。

綜上所述，當(dāng)平均最小ADC值≤0.626×10-3mm2/s時，診斷髓母細(xì)胞瘤的敏感度與特異度最大。ADC值測定為髓母細(xì)胞瘤的診斷和鑒別提供了一種簡單可靠的定量方法，值得在臨床上推廣。

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中圖分類號R814

#通信作者，男，1976年5月生，博士，副主任醫(yī)師，研究方向：中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像學(xué)，E-mail：zhy6290@163.com

doi：10.13705/j.issn.1671-6825.2016.02.026