磁共振成像彌散張量成像在膠質瘤分級診斷中的應用

丁丹卉

（河南省許昌市中心醫院 醫學影像科，河南 許昌 461000）

膠質瘤又稱為神經膠質瘤，源于神經上皮細胞，其主要來源是神經膠質細胞腫瘤，也是原發性中樞神經系統腫瘤中最常見的一種腫瘤。膠質瘤的浸潤能力很強，能沿著血管周圍間隙、神經纖維束生長，其生物學的特性與腫瘤的惡性程度有密切聯系［1］。不同級別的膠質瘤血管內皮細胞增生情況不盡相同，且同正常的血管組織比較，此類血管通透性較高，因此可以通過觀察膠質瘤微血管成像情況來判斷膠質瘤及其分級［2］。磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）的彌散張量成像（diffusion tensor imaging,DTI）對組織內水分子的運動及白質纖維束結構較為敏感，其成像可以直觀、清晰地觀察膠質瘤同周圍組織的生長情況，因此常作為膠質瘤的診斷方法［3］。本研究通過分析膠質瘤患者DWI 成像特點，為醫師進行疾病診斷提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集2015 年3 月至2018 年10 月本院收治的78 例膠質瘤患者為研究對象，患者均經組織病理學證實為腦膠質瘤患者，且均為首次診斷腦腫瘤，入組前未進行脫水及放化療處理。本研究經院倫理委員會審批，所有患者及其家屬均知情同意。78 例患者資料中，男48 例，女30 例；年齡8～72 歲，平均（52.3±10.5）歲。低級別膠質瘤為Ⅰ級、Ⅱ級，高級別膠質瘤為Ⅲ級、Ⅳ級。

1.2 方法

患者入院后均常規進行MRI、T1WI、T2WI 檢查和DTI 檢查。選擇美國GE 公司生產的3.0T 超導磁共振掃描儀，8 通道頭頸部聯合線圈。掃描前囑患者排空膀胱，取下金屬物品，避免金屬造成偽影干擾成像。患者先進行常規掃描。常規定位后，對患者進行矢狀位的T1WI-FLAIR 序列掃描；采用軸位的T2WI-FSE 序列、T2WI-FLAIR 序列進行掃描。DWI 序列則采用SE-EPI 序列，掃描范圍為全腦。

1.3 圖像處理

將掃描數據導入Siemens Syngo 工作站進行分析，首先進行圖像校正，消除圖像噪聲，提升圖像分辨率，然后進行閾值設定。經工作站計算自動生成表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient,ADC）圖、各向異性分數（fractional anisotropy,FA）圖、彌散加權成像（diffusion weighted image, DWI）圖，以腫瘤實質區、瘤周水腫區（距腫瘤2 cm）、水腫旁白質區作為3 個感興趣區（region of interest,ROI）測得FA 值，取平均值，計算腫瘤實質區、瘤周水腫區、正常白質區的ADC 值。所有圖均由兩名高年資的影像學醫師進行閱片比較，并根據WHO 制定的分級標準將腫瘤進行分級，為便于研究，本文將Ⅰ級、Ⅱ級患者歸納為低級別膠質瘤，共26 例；將Ⅲ級、Ⅳ級患者歸納為高級別膠質瘤，共52 例。

1.4 統計學方法

成像結果的FA 值及rFA 值、ADC 值均采用均數±標準差（）表示，兩組間比較采用兩獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對樣本t檢驗，P＜0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 不同級別的膠質瘤3個ROI區的FA值比較

78 例膠質瘤患者的FA 值、相對各向異性分數（rFA）值如表1 所示，在同一級別膠質瘤中，FA 值隨著腫瘤實質至瘤周水腫區、水腫旁白質區等依次向外遞增。相同部位，高級別膠質瘤的FA值、rFA 值均顯著低于低級別膠質瘤，差異具有統計學意義（P＜0.05）。

2.2 不同級別的膠質瘤ADC值比較

同一級別膠質瘤中，腫瘤實質區的ADC 值顯著低于瘤周水腫區、正常白質區（P＜0.05）；且同一部位的ADC 值比較，高級別膠質瘤的ADC 值均顯著高于低級別膠質瘤 ADC 值（P＜0.05）。見表2。

2.3 圖片對比觀察

此例患者男，左額葉轉移性乳頭狀腺癌，圖1為T1WI 顯示左額葉囊實性腫塊，囊性部位為低信號，實性部分為等信號；圖2 為T2WI 顯示病灶囊性部分高信號，瘤周可見稍高信號水腫帶，實性部分等信號；圖3 為FA 顯示病灶呈低信號。FA 圖與常規MRI 圖比較，可顯示腫瘤侵犯腦組織程度，并顯示腫瘤與周圍蛋白質纖維的空間關系。

表1 不同級別的膠質瘤3 個ROI 區的FA 值及rFA 值比較 （）

表1 不同級別的膠質瘤3 個ROI 區的FA 值及rFA 值比較 （）

注：?與同級別膠質瘤內水腫旁白質區參數比較，P ＜0.05。

級別低級別膠質瘤高級別膠質瘤t值P值FA值rFA值例數26 52水腫旁白質區0.765±0.067 0.731±0.072 2.011 0.047腫瘤實質區0.143±0.048?0.123±0.025?2.427 0.018瘤周水腫區0.246±0.049?0.177±0.035?7.155 0.000水腫旁白質區0.364±0.051 0.311±0.046 4.627 0.000腫瘤實質區0.433±0.027?0.361±0.038?8.622 0.000瘤周水腫區0.685±0.037?0.468±0.072?14.413 0.000

表2 不同級別的膠質瘤ADC 值比較 （）

表2 不同級別的膠質瘤ADC 值比較 （）

注：?同一級別膠質瘤內，與正常白質區比較，P ＜0.05。

級別低級別膠質瘤高級別膠質瘤t值P值正常白質區0.781±0.231 0.847±0.108 0.718 0.021例數26 52腫瘤實質區1.195±0.129?1.012±0.085?7.498 0.000瘤周水腫區1.198±0.127?1.014±0.153?5.284 0.000

圖1 同一患者T1WI 成像圖

圖2 同一患者T2WI 成像圖

圖3 同一患者FA 成像圖

3 討論

DTI 技術由Basser 在1992 年提出，其成像原理是依據水分子的彌散運動，即布朗運動，通過從三維角度定量描繪水分子大小、運動方向，因此根據成像的定量參數值如FA、ADC 值來判斷分子運動，從而判斷腫瘤的生長情況［4］。布朗運動分為2 類，第1 類為各向同性彌散，是指在完全均質的溶液中，分子朝向各個方向的運動都是等距的，例如腦脊液、大腦灰質中的水分子運動；第2 類為各向異性彌散運動，是指分子運動具有方向依賴性，分子朝向各個方向彌散的距離不等，例如神經纖維組織內的水分子運動，其彌散的各向異性與腦白質內神經纖維方向和結構有關，因此當腦組織發生病理變化時，相應部位的水分子彌散運動也會發生改變，通過DTI 成像判斷組織病理變化［5-6］。局部組織的ADC 值主要與細胞結構有關，膠質增生程度、腫瘤纖維化等組織結構均會影響ADC 值，故在DTI 引起人體磁共振擴散成像時，ADC 是常用的評價整體彌散效應的指標之一。FA 則是反映體內彌散各向異性的指標，指水分子各向異性成分在整個擴散張量的比例，如各向異性彌散程度降低，其FA 圖信號亦降低。膠質瘤患者預后較差與膠質瘤的生長特性—侵襲性生長方式緊密相關，這為臨床治療及腫瘤分級帶來較大的困難，即使執行外科手術，外科醫師很難精準地判斷腫瘤浸潤情況，無法做到腫瘤完全切除，因此患者術后復發率增加，預后差［7］。常規的MRI 成像技術能有效顯示病灶大小、形態，但對腫瘤侵犯正常白質區的判斷并不精準，DTI 技術通過水分子運動的速率、方向，而膠質瘤在生長過程中破壞局部正常蛋白質的生理結構，因此通過DTI 成像的FA 值、ADC 值能有效顯示膠質瘤浸潤生長情況，繼而判斷膠質瘤分級。理論上，隨著腫瘤浸潤的加重，FA 值會降低，ADC 值則越大，從本研究顯示，高級別的膠質瘤的FA、rFA值均顯著低于低級別膠質瘤，可能是高級別膠質瘤惡性程度高，腫瘤代謝旺盛，大量異常血管及內皮細胞增生，其細胞結構完整性遭到破壞，自由水浸潤至神經纖維軸突間隙，故表現為FA 值降低。另外，轉移瘤細胞形態各異，無正常神經纖維軸向上的一致性，因此rFA 值降低，因此FA值、rFA 值的變化說明腫瘤血管增殖越迅速，該數值降低越明顯。本組的高級別膠質瘤患者的ADC值較低，可能是有些高級別膠質瘤腫瘤增殖迅速，細胞體積增大，排列疏松，細胞外間隙減少，水分子擴散程度減小，可見ADC 值越低，膠質瘤腫瘤惡性程度越高。但高級別膠質瘤細胞多數合并水腫，包括細胞內水腫和細胞外水腫，對FA 值影響較大，對ADC 無較大影響，所以FA 較ADC 值為更能反映膠質瘤級別的一個指標。

綜上所述，FA 值、ADC 值均能有效評價膠質瘤分級，尤其是FA 值，能區分低級別膠質瘤和高級別膠質瘤的實質成分，且rFA 值在瘤周水腫區亦能有效鑒別膠質瘤級別。本研究不足之處在于瘤周水腫區的對照，且樣本量較小，未與其他腫瘤進行對比分析，但DTI 能大大提高膠質瘤診斷分級水平，值得臨床推廣。