擴(kuò)散張量成像定量參數(shù)與腦膠質(zhì)瘤病理參數(shù)的相關(guān)性

王 偉 楊治花 折 虹 王艷陽 張翠影 (寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放療科，寧夏 銀川 750004)

擴(kuò)散張量成像定量參數(shù)與腦膠質(zhì)瘤病理參數(shù)的相關(guān)性

王 偉 楊治花 折 虹 王艷陽 張翠影 (寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放療科，寧夏 銀川 750004)

目的探討磁共振擴(kuò)散張量成像(DTI)的各向異性分?jǐn)?shù)(FA)值、表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值與腦膠質(zhì)瘤病理參數(shù)的相關(guān)性。方法選擇2015年1月至2017年4月經(jīng)寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院手術(shù)病理證實(shí)的腦膠質(zhì)瘤患者58例，術(shù)前均行常規(guī)磁共振成像(MRI)和磁共振DTI檢查，感興趣區(qū)(ROI)選擇瘤周水腫區(qū)、腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、腦脊液和正常大腦白質(zhì)區(qū)，測(cè)量其FA值和ADC值，比較不同病理級(jí)別腦膠質(zhì)瘤FA值和ADC值的差異。結(jié)果高級(jí)別組腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值和ADC值、Ki-67標(biāo)記指數(shù)依次為(0.198±0.034)、(1 013.17±163.42)×10-6mm2/s和(12.81±3.49)%，與低級(jí)別組的(0.142±0.027)、(1 442.34±195.78)×10-6mm2/s和(1.82±1.12)%比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；不同ROI的FA值、ADC值整體比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)，正常大腦白質(zhì)、瘤周水腫區(qū)FA值高于腦脊液區(qū)，而ADC值低于腦脊液區(qū)(P<0.05)，正常大腦白質(zhì)、瘤周水腫區(qū)和腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值、ADC值兩兩比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)；腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值與世界衛(wèi)生組織(WHO)分級(jí)呈正相關(guān)(r=0.586，P=0.032)，Ki-67標(biāo)記指數(shù)與WHO分級(jí)呈正相關(guān)(r=0.793，P=0.005)，F(xiàn)A值與Ki-67標(biāo)記指數(shù)呈正相關(guān)(r=0.647，P=0.026)。結(jié)論DTI檢查的FA值對(duì)評(píng)估腫瘤細(xì)胞惡性程度具有較高的價(jià)值，可為該病治療方案的制定提供參考信息。

腦膠質(zhì)瘤；擴(kuò)散張量成像；病理參數(shù)

腦膠質(zhì)瘤是常見的原發(fā)性顱腦惡性腫瘤，主要由大腦和脊髓膠質(zhì)細(xì)胞癌變所致，年發(fā)病率約3～8/10萬〔1〕。手術(shù)治療和放療是目前治療該病的主要手段，但腫瘤細(xì)胞的惡性程度對(duì)治療方案和預(yù)后均有很大的影響〔2〕。磁共振成像(MRI)是腦腫瘤檢查中的重要影像學(xué)方法，常規(guī)MRI可對(duì)顱內(nèi)膠質(zhì)瘤進(jìn)行精確定位，但對(duì)腫瘤周邊情況的判斷略顯不足，且對(duì)腫瘤術(shù)前分級(jí)沒有特異性〔3〕。擴(kuò)散張量成像(DTI)是一種后期處理技術(shù)，其成像發(fā)展來源于彌散加權(quán)成像(DWI)，是唯一一種可在活體顯示腦白質(zhì)纖維束走行、方向、排列及緊密度等信息的無創(chuàng)影像學(xué)方法〔4〕。本研究探討DTI定量參數(shù)與腦膠質(zhì)瘤病理參數(shù)的相關(guān)性，以期為腦膠質(zhì)瘤的早期診斷與治療計(jì)劃的制定提供參考。

1 資料和方法

1.1一般資料 選擇2015年1月至2017年4月經(jīng)寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院手術(shù)病理證實(shí)的腦膠質(zhì)瘤患者58例為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：均行DTI檢查，且圖像質(zhì)量理想，經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)為腦膠質(zhì)瘤。排除標(biāo)準(zhǔn)：伴其他顱腦腫瘤者。入選的58例患者中，男31例，女27例；年齡16～78〔平均(41.37±8.94)〕歲；根據(jù)2007年版世界衛(wèi)生組織(WHO)中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)〔5〕進(jìn)行分級(jí)，腫瘤惡性程度為WHO 1級(jí)5例，WHO 2級(jí)16例，WHO 3級(jí)13例，WHO 4級(jí)24例。其中WHO 1級(jí)和2級(jí)的歸為低級(jí)別組，共21例，男12例，女9例，年齡16～77〔平均(42.34±7.80)〕歲；WHO 3級(jí)和4級(jí)的歸為高級(jí)別組，共37例，男19例，18例，年齡17～77〔平均(40.65±8.44)〕歲。高級(jí)別組與低級(jí)別組患者的性別構(gòu)成、年齡等一般資料比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。

1.2方法

1.2.1影像學(xué)檢查 所有患者均采用德國SIEMENS MAGNETOM VERIO 3.0核磁共振成像儀進(jìn)行檢查。首先進(jìn)行常規(guī)MRI檢查，58例患者均行常規(guī)T1WI、T2WI平掃及增強(qiáng)掃描。常規(guī)MRI掃描參數(shù)：層數(shù)為24層，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm，矩陣256×256；T1WI：行FLASH系列掃查，視野(FOV)175 mm×220 mm，重復(fù)時(shí)間/回聲時(shí)間(TR/TE)=225 ms/2.5 ms，翻轉(zhuǎn)角150°，帶寬184；T2WI：行快速自旋回波序列(TSE)系列掃查，F(xiàn)OV為240 mm×240 mm，TR/TE=5 000 ms/102 ms，翻轉(zhuǎn)角179°，帶寬210。T1WI掃查采集40層全腦覆蓋，T2WI采集80層全腦覆蓋。均經(jīng)肘前靜脈注射對(duì)比劑釓雙胺(0.1 mmol/kg，GE公司提供)FLASH系列增強(qiáng)掃描，增強(qiáng)掃描參數(shù)：TR=1 660 ms，TE=2.95 ms，TI=900 ms，層厚1 mm，無間隔，采集144層全腦覆蓋。DTI掃查采用EPI系列橫斷面掃查，參數(shù)：TR=7 400 ms，TE=87 ms，層厚3 mm，無間隔，F(xiàn)OV為230 mm×230 mm，矩陣128×128，采集40層覆蓋全腦，b值取0 s/mm2和1 000 s/mm2，在20個(gè)方向上施加彌散敏感梯度，4次信號(hào)采集取均值，掃描時(shí)間332 s。

1.2.2影像學(xué)掃描數(shù)據(jù)處理 掃描數(shù)據(jù)傳至Siemens工作站，采用配套軟件包(syngo MRB17版)經(jīng)平滑、內(nèi)插等處理后自動(dòng)生成各向異性分?jǐn)?shù)(FA)圖和表現(xiàn)擴(kuò)散系數(shù)(ADC)圖，根據(jù)T2WI或T1WI增強(qiáng)掃描所顯示，每例患者選出1個(gè)腫瘤最大的代表性層面，感興趣區(qū)(ROI)選擇瘤周水腫區(qū)、腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、腦脊液和同一解剖部位對(duì)側(cè)(正常大腦)白質(zhì)區(qū)，ROI大小20～40個(gè)像素，測(cè)量3次取平均值，分別計(jì)算各個(gè)ROI的FA值和ADC值。

1.2.3病理分析 術(shù)中留取腫瘤組織標(biāo)本，10%甲醛溶液固定，使用常規(guī)石蠟包埋切片，切片厚度5 μm，常規(guī)蘇木精-伊紅(HE)染色后在高倍顯微鏡下觀察。采用免疫組化SP法標(biāo)記腫瘤細(xì)胞核抗原Ki-67，使用單克隆抗體MIB1(1∶200)，取5個(gè)高倍視野對(duì)Ki-67標(biāo)記進(jìn)行計(jì)數(shù)，取平均值計(jì)算其百分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)所用試劑盒購自DAKO公司。

1.3觀察指標(biāo) (1)觀察不同病理級(jí)別患者各ROI的FA圖和ADC圖的信號(hào)情況。(2)比較不同病理級(jí)別患者腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)的FA值、ADC值及反映細(xì)胞的增殖活性的抗原Ki-67標(biāo)記指數(shù)的差異。(3)比較同一患者不同ROI的FA值、ADC值的差異。(4)分析FA值、ADC值和Ki-67標(biāo)記指數(shù)與病理分級(jí)的相關(guān)性。

2 結(jié) 果

2.1FA圖和ADC圖信號(hào)情況 FA圖上，所有患者腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)表現(xiàn)為不均勻低信號(hào)，瘤周水腫區(qū)表現(xiàn)為不均勻高信號(hào)，正常大腦白質(zhì)區(qū)表現(xiàn)為均勻高信號(hào)；ADC圖上，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)、腦脊液低級(jí)別患者表現(xiàn)為高信號(hào)，高級(jí)別患者腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)表現(xiàn)為不均勻低信號(hào)，瘤周水腫區(qū)、腦脊液區(qū)表現(xiàn)為高信號(hào)，正常大腦白質(zhì)區(qū)表現(xiàn)為等信號(hào)。

2.2病理級(jí)別與腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值、ADC值及Ki-67標(biāo)記指數(shù)的關(guān)系 高級(jí)別組 FA值、Ki-67標(biāo)記指數(shù)高于低級(jí)別組，而ADC值低于低級(jí)別組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值、ADC值及Ki-67標(biāo)記指數(shù)高級(jí)別組與低級(jí)別組比較

2.3不同ROI的FA值、ADC值比較 不同ROI的FA值、ADC值整體比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)，正常大腦白質(zhì)、瘤周水腫區(qū)FA值高于腦脊液區(qū)，而ADC值低于腦脊液區(qū)(P<0.05)，正常大腦白質(zhì)、瘤周水腫區(qū)和腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值、ADC值兩兩比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。見表2。

表2 不同ROI的FA值、ADC值比較

與腦脊液區(qū)比較：1)P<0.05；與腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)比較：2)P<0.05；與瘤周水腫區(qū)比較：3)P<0.05

2.4DTI定量參數(shù)與病理參數(shù)的相關(guān)性 腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值與WHO分級(jí)呈正相關(guān)關(guān)系(r=0.586，P=0.032)；Ki-67標(biāo)記指數(shù)與WHO分級(jí)呈正相關(guān)關(guān)系(r=0.793，P=0.005)；腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)FA值與Ki-67標(biāo)記指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系(r=0.647，P=0.026)。腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值與WHO分級(jí)、Ki-67標(biāo)記指數(shù)無明顯相關(guān)性(r=0.241，0.103，P=0.076，0.182)。

3 討 論

DTI是在DWI的基礎(chǔ)上加上方向梯度磁場(chǎng)，進(jìn)而由DWI圖像重組而得出FA及ADC圖像，顯示其擴(kuò)散的特性〔6〕。DTI技術(shù)強(qiáng)調(diào)水分子運(yùn)動(dòng)的各向異性，其定量參數(shù)包括ADC和FA兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，ADC表示水分子的擴(kuò)散性大小，其單位為mm2/s。FA是用來定量分析水分子的各向異性程度的參數(shù)，其值范圍為0～1，1表示完全各向異性，0表示完全各向同性。FA值受腫瘤細(xì)胞密度、白質(zhì)纖維髓鞘完整性和腫瘤細(xì)胞外間質(zhì)等因素的影響〔7〕。組織病理學(xué)在對(duì)膠質(zhì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行惡性程度分級(jí)時(shí)，通常是基于細(xì)胞核的異型性特點(diǎn)、有絲分裂情況及內(nèi)皮(壞死/活)情況等，當(dāng)這些特點(diǎn)發(fā)生改變時(shí)，會(huì)對(duì)DTI檢查中的FA值和ADC值產(chǎn)生影響，因此通過測(cè)量獲取FA值和ADC值進(jìn)而判斷腫瘤細(xì)胞的惡性程度具有較高的可信度〔8〕。

本研究結(jié)果提示不同惡性程度的膠質(zhì)腫瘤患者DTI檢查時(shí)其FA值和ADC值存在差異，測(cè)量獲取FA值和ADC值對(duì)判斷其病理級(jí)別有重要幫助，與相關(guān)研究具有一致性〔9〕。不同病理級(jí)別的膠質(zhì)腫瘤患者其FA值和ADC值之所以存在差異，其原因可能為不同惡性程度的腫瘤對(duì)周圍組織的破壞程度不同、浸潤生長情況和水腫程度不一樣，較低度惡性的膠質(zhì)腫瘤細(xì)胞而言，高度惡性的膠質(zhì)腫瘤細(xì)胞浸潤生長和水腫均更為明顯，對(duì)周圍組織的破壞更為嚴(yán)重，因而高度惡性的膠質(zhì)腫瘤表現(xiàn)為較高的FA值和較低的ADC值。不同ROI的FA值和ADC值呈現(xiàn)出差異，可能與細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)被腫瘤細(xì)胞破壞有關(guān)，改變了腦組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞了其完整性。

Ki-67腫瘤細(xì)胞核抗原，是全增殖期腫瘤細(xì)胞標(biāo)志物，除靜息期外，DNA合成期(包括前、中、后期)和有絲分裂期細(xì)胞均表達(dá)Ki-67，Ki-67標(biāo)記指數(shù)增高說明腫瘤細(xì)胞增殖或許增強(qiáng)〔10〕。本研究結(jié)果說明高度惡性的膠質(zhì)腫瘤細(xì)胞其增殖活性強(qiáng)。對(duì)于ADC值與Ki-67標(biāo)記指數(shù)的相關(guān)性卻存在較大的爭(zhēng)議，部分學(xué)者的研究顯示ADC值與Ki-67標(biāo)記指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系〔11〕，而另一部分學(xué)者的研究則顯示ADC值與Ki-67標(biāo)記指數(shù)無明顯的相關(guān)性〔12〕。產(chǎn)生這種差異的原因可能是在ROI選擇上的差異造成的，由于腫瘤存在不均質(zhì)性特點(diǎn)，使得ROI選擇差異造成結(jié)果差異。

本研究提示DTI檢查的FA值在膠質(zhì)腫瘤中具有重要意義體現(xiàn)在：首先，評(píng)價(jià)腫瘤細(xì)胞惡性程度具有較高的可信度，有助于術(shù)前對(duì)膠質(zhì)腫瘤進(jìn)行分級(jí)和良惡性鑒別診斷；其次，F(xiàn)A值不僅受細(xì)胞外水分子含量影響，還與腫瘤細(xì)胞浸潤所致的白質(zhì)束破壞和移位等情況相關(guān)，由此可見FA值在某種程度上可反映瘤周水腫情況，有利于判斷腫瘤浸潤情況；第三，DTI的FA值可實(shí)現(xiàn)術(shù)前無創(chuàng)性評(píng)價(jià)腫瘤組織的病理特征，為手術(shù)方案的制定及實(shí)施提供有效信息；第四，放療是治療膠質(zhì)腫瘤的重要方式，F(xiàn)A值可為放療靶區(qū)域的選擇提供依據(jù)，減少不必要損傷；第五，由于DTI對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)變化敏感，其在療效監(jiān)測(cè)方面作用較大，且可以作為判斷復(fù)發(fā)、評(píng)價(jià)預(yù)后的敏感性指標(biāo)。

綜上所述，DTI檢查的FA值對(duì)評(píng)估腫瘤細(xì)胞惡性程度具有較高的價(jià)值，在該病的臨床診療中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

1孟兆華，張琴琴，呂文靜，等.河北省南部實(shí)體腫瘤轉(zhuǎn)移腦膜癌病單中心臨床流行病學(xué)〔J〕.腦與神經(jīng)疾病雜志，2016；24(3)：155-60.

2陳正和，陳忠平.腦膠質(zhì)瘤的治療進(jìn)展〔J〕.新醫(yī)學(xué)，2015；46(7)：417-22.

3朱亮飛，田國忠，劉廣義，等.磁共振波譜成像結(jié)合擴(kuò)散加權(quán)成像在腦膠質(zhì)瘤及腦轉(zhuǎn)移瘤鑒別診斷中的意義〔J〕.現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2015；15(19)：3731-3，3739.

4張 繼，田為中，王秀蘭，等.磁共振擴(kuò)散張量成像表觀彌散系數(shù)、各向異性值在BPH組織類型鑒別中的應(yīng)用〔J〕.山東醫(yī)藥，2016；56(31)：77-9.

5占傳家，朱文珍，王承緣，等.2007年世界衛(wèi)生組織對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的分類〔J〕.放射學(xué)實(shí)踐，2008；23(21)：29-35.

6張海南，張書旭，余 輝，等.基于彌散加權(quán)成像功能擴(kuò)散圖的宮頸癌新輔助化療早期評(píng)價(jià)〔J〕.廣東醫(yī)學(xué)，2016；37(10)：1498-500.

7姜 亮，孫 軍，劉 文，等.3.0T擴(kuò)散張量成像定量參數(shù)在腦膠質(zhì)瘤分級(jí)中的應(yīng)用〔J〕.中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2015；23(4)：250-4，259.

8魏 弢，尹化斌，孟凡華，等.瘤周水腫區(qū)DTI在高級(jí)別膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤鑒別診斷中的應(yīng)用〔J〕.醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2015；25(10)：1713-6.

9楊 濤，程敬亮，張余勝，等.3.0T磁共振DTI成像在腦膠質(zhì)瘤分級(jí)中的臨床應(yīng)用評(píng)價(jià)〔J〕.海南醫(yī)學(xué)，2015；26(17)：2540-2.

10高 嵐，步星耀，馬春曉，等.腦膠質(zhì)瘤組織中磷酸酯酶及張力蛋白同源物和Ki-67表達(dá)及相關(guān)性分析〔J〕.中華實(shí)用診斷與治療雜志，2016；30(3)：260-1.

11Martino J，Mato D，Marco de Lucas E，etal.Subcortical anatomy as an anatomical and functional landmark in insulo-opercular gliomas：implications for surgical approach to the insular region〔J〕.J Neurosurg，2015；123(4)：1081-92.

12Engelhorn T，Schwarz MA，Hess A，etal.Definition of K(trans)and FA thresholds for better assessment of experimental glioma using high-field MRI：a feasibility study〔J〕.Clin Neuroradiol，2014；24(4)：337-45.

R445

A

1005-9202(2017)24-6173-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.24.073

寧夏回族自治區(qū)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(No.2015BY071)

折 虹(1963-)，女，主任醫(yī)師，主要從事腫瘤放射治療研究。

王 偉(1978-)，男，碩士，主治醫(yī)師，主要從事腫瘤放射治療研究。

〔2017-03-15修回〕

(編輯 袁左鳴)