體素內不相干運動成像監測腦膠質瘤復發和治療后反應的初步探討

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體素內不相干運動成像監測腦膠質瘤復發和治療后反應的初步探討

王斌1，張輝2，王效春2，譚艷1，秦江波2，王樂2，李麗娜2，雷穎2

目的探討磁共振體素內不相干運動成像(IVIM)在監測腦膠質瘤復發和治療后反應中的應用價值。方法26例腦膠質瘤病人(15例腦膠質瘤復發，11例治療后反應)在同步放化療結束2個月內行頭部常規MRI掃描、增強掃描及多b值彌散加權掃描，通過IVIM軟件的雙指數模型，對圖像后處理得到standard ADC、slow ADC(D)、fast ADC(D*)、fraction of fast ADC(f)的偽彩圖，分別測量病例異常強化區standard ADC值、D值、D*值、f值。采用兩樣本t檢驗比較兩組各參數值是否存在差異，受試者工作特性曲線(ROC)評估各參數值在腦膠質瘤復發和治療后反應鑒別診斷的效能。結果復發組強化病灶standard ADC值、D值低于治療后反應組，差異有統計學意義(P<0.05)。ROC曲線分析，當standard ADC值、D值曲線面積分別為0.703、0.788時，其閾值分別為1.166、0.631，敏感性分別為54.5%、81.8%，特異性分別為86.7%、73.3%；復發組的強化病灶D*值、f值均高于治療后反應組，差異有統計學意義(P<0.05)。ROC曲線分析，當D*值、f值曲線面積分別為0.752、0.758時，診斷閾值分別為2.642、0.693，敏感性分別為66.7%、81.8%，特異性分別為81.8%、66.7%。結論IVIM可監測腦膠質瘤復發和治療后反應，為腦膠質瘤病人在臨床的進一步治療提供影像依據。

腦膠質瘤；體素內不相干運動成像放化療；復發；治療后反應

腦膠質瘤是顱內常見原發腫瘤，術后易復發，預后差，其治療以手術切除腫瘤為主，結合放化療等綜合治療方式[1]。腦膠質瘤復發與治療后反應的影像學及臨床癥狀相似，但治療手段不同，因此應用磁共振成像技術監測其預后具有重要臨床意義。Le Bihan提出雙指數模型的擴散加權成像即體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)，將影響水分子擴散運動的多種因素簡化為主要的兩種，即膜外水分子擴散和微血管水分子擴散，同時獲取擴散和灌注參數。而腦膠質瘤復發與治療后反應的病理基礎不同，前者細胞增殖，細胞密度增高，腫瘤新生血管增多；后者細胞死亡，細胞密度減低，新生血管減少[2]。本研究探討IVIM在腦膠質瘤復發與治療后反應監測中的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年10月—2016年12月山西醫科大學第一醫院術后病理證實為腦膠質瘤且行同步放化療病人63例，發現新發強化病灶病例26例；通過二次手術病理或超過6個月隨訪證實，15例腦膠質瘤復發，11例治療后反應。若同步放化療結束后6個月內無需變更治療方案或增強病灶保持穩定或減小，則診斷為治療后反應；若出現以下情況之一的診斷為腫瘤復發：新病灶出現；除外其他原因引起的臨床表現惡化；死亡或病情惡化引起的失隨訪；明確的不可測量的疾病進展。

1.2 檢查方法 MRI掃描采用GE 3.0 T超導型MR掃描儀，采用8通道頭線圈。成像參數包括軸位、矢狀位T1WI(TR/TE=1 674 ms/20 ms，FOV=24.6 cm)，軸位T2WI(TR/TE=6 820 ms/1.6 ms，FOV=22 cm)，軸位T2 FLAIR(TR/TE=8 024 ms/126.8 ms，FOV=22 cm)，層厚為6.0 mm。增強掃描采用SE-EPI序列，TR=1 500 ms，TE=14.5 ms，FA=90°，激勵次數1，視野240×255，矩陣128×128。

IVIM參數采用平面回波成像(EPI)序列，采用0，20，50，100，200，400，800，1 200，1 800，2 500，3 000，3 500，4 000 s/mm2共13個b值，TR=3 000 s，TE=115.5 s，NEX=3，視野24×24，矩陣128×128，層厚為6.0 mm，層間距1.0 mm。

1.3 圖像獲取與分析 將采集的原始數據導入GE AW4.4后處理工作站，采用Functool軟件包處理獲得IVIM的standard ADC圖、slow ADC圖、fast ADC圖、fraction of fast ADC圖。觀察所得各組灌注圖，結合常規平掃及增強掃描圖像，選腫瘤實性部分強化最明顯層面作為分析層面，并在軸位T1WI異常強化區域設置感興趣區(region of interest，ROI)，感興趣區大小為20 mm2～40 mm2，測量standard ADC值、D值、D*值、f值且避開出血、壞死及囊變區，每處測量3次，求平均值。

2 結 果

2.1 腦膠質瘤術后復發組與治療后反應組IVIM各參數值比較 腦膠質瘤復發組強化區平均standard ADC值、D值均低于治療后反應組，差異有統計學意義(P<0.05)；腦膠質瘤復發組強化區平均D*值、f值均高于治療后反應組，差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表1。

表1 腦膠質瘤復發組和治療后反應組IVIM各參數值差異比較(±s)

2.2 IVIM各參數值的ROC曲線分析結果(見表2)

表2 IVIM各參數值的ROC曲線分析結果

3 討 論

腦膠質瘤復發組織學表現與原發腫瘤類似，表現為腫瘤干細胞增殖，包括腫瘤細胞數量增多、密度增加等[3-4]，血管內皮細胞增生，腫瘤血管生成，伴隨較高的腦血容量及血腦屏障破壞[5-6]。治療后反應包括假性進展和放射性壞死[7]。假性進展是在腫瘤治療區可發現一過性強化灶增大或出現新的強化灶，而組織學上無腫瘤細胞存在[8]。放射性壞死病理改變包括出血、水腫、神經細胞死亡，脫髓鞘和血管內皮細胞的損傷和壞死，導致血腦屏障的破壞[7，9-10]。由于腫瘤復發和治療后反應均可導致血腦屏障破壞，因此常規MRI增強掃描時可在術區及放療照射視野內出現新的強化病灶，常規磁共振表現難以對二者進行準確監測。與常規MRI不同， IVIM可同時測量組織的灌注和擴散。在生物組織中，不相干運動包括水的分子擴散和血液在毛細管網中的微循環灌注。根據IVIM理論，其成像技術可同時獲得毛細管網中的分子擴散和微循環灌注[11]。目前IVIM在中樞神經系統方面主要應用于研究腦膠質瘤術前的診斷和分級[12-13]，采用IVIM方法對腦膠質瘤治療后反應進行評價報道較少。基于腦膠質瘤復發和治療后反應的病理機制不同，嘗試驗證IVIM雙指數模型得出的灌注和擴散參數兩者是否有統計學意義。Shen等[14]認為IVIM同動脈自旋標記及擴散加權成像效果一樣，可作為一種新方法評估腦腫瘤的灌注和擴散。Ye等[15]認為IVIM的灌注和擴散參數可鑒別腫瘤復發和治療后反應，且認為IVIM的灌注和擴散參數的診斷性能較動態磁敏感對比增強MRI(DSC-MRI)更具優勢。

本研究結果顯示，腦膠質瘤復發組standard ADC值、D值均略低于治療后反應組，這說明復發組強化病灶的擴散受限程度強于治療后反應組，其原因為腦膠質瘤復發的強化病灶為腫瘤組織，腫瘤細胞數目增多，密度增加，細胞間隙較小，導致水分子彌散受限，ADC值降低。Zeng等[6]研究發現腦膠質瘤復發組的ADC值明顯低于治療后反應組。Al等[16]研究表明，ADC值可幫助區分腫瘤復發與治療后反應，腫瘤復發組ADC值明顯低于治療后反應組。

腦膠質瘤復發組強化病灶D*值、f值略高于治療后反應組，提示腦膠質瘤復發的微循環灌注系數及灌注分數大于治療后反應，這是由于腫瘤血管生成是一個復雜的多步驟過程，且在形態上表現為血管數量的增加及內皮細胞的增殖，導致組織的血容量及通透性增加。腦膠質瘤復發時血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達加強，造成新生血管的生成和代謝活性的增加，腫瘤生長需要大量的毛細血管網供給養份，因此水分子沿血管運動導致的灌注效應更強[17]。Wirestam等[18]證明D*和f的中位值與采用DSC-MRI方法測得的腦血流量值有較好的一致性。

本研究中，腦膠質瘤復發組D*值顯著高于反射性損傷組，這說明D*值可反映膠質瘤復發組中血流量的增加，盡管反映血流量的灌注參數D*與實際腦血流量之間關系有待進一步深入研究，但肯定的是D*值可在一定程度上反映腦膠質瘤組織的灌注信息，為監測腦膠質瘤復發和治療后反應提供有價值信息。Puig等[19]認為f值和D*值與相對腦血流量(rCBF)具有相關性，IVIM可用于測量腦腫瘤灌注，預測膠質母細胞瘤6個月生存率。Kim等[11]研究認為腫瘤復發組灌注的第90百分位數(0.084±0.020)顯著高于治療后反應組(0.040±0.010)(P<0.001)。

IVIM成像用于監測膠質瘤復發和治療后反應具有幾個優點：它可同時獲得組織的擴散和灌注信息，且無須圖像融合技術即可進行擴散參數和灌注參數的測量；對腎功能受損或對釓造影劑嚴重過敏的病人，無須靜脈注射造影劑IVIM成像即可提供灌注信息；但由于腦膠質瘤浸潤性生長特點，通過手術很難完全清除，因此理論上腫瘤殘留、復發難以避免，實際上治療后反應與腦膠質瘤復發在病人的大腦內可能二者并存。因此，可能對本研究結果造成一定程度偏差。由于本研究時間較短，樣本量納入較少，僅得到一個初步比較性結果，因此需要在后續研究中收集更多病例，進行IVIM灌注分數D*值與DSC中灌注參數rCBV的相關性分析，進一步評價IVIM的監測效能。

腦膠質瘤復發和治療后反應的治療手段不同，對治療后反應多采用改善癥狀等保守治療，而腦膠質瘤復發則需要放化療或二次手術。因此探討監測腦膠質瘤復發及治療后反應的方法具有重要臨床意義。IVIM在監測腫瘤復發與治療后反應時，可根據其參數值高低將二者加以區分，從而指導臨床診斷和治療。

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(本文編輯薛妮)

國家自然科學基金面上項目(No.81471652)；山西省自然基金面上青年基金項目(No.201601D021162)

1.山西醫科大學(太原 030001)；2.山西醫科大學第一醫院

張輝，E-mail：zhanghui_mr@163.com

信息：王斌，張輝，王效春，等.體素內不相干運動成像監測腦膠質瘤復發和治療后反應的初步探討[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2017，15(17)：2202-2204.

R739.4 R273

：Bdoi：10.3969/j.issn.1672-1349.2017.17.038

：1672-1349(2017)17-2202-03

2017-02-21)