T2DSCPWI和彌散加權成像在單發腦轉移瘤和高級別膠質瘤的診斷中的應用比較

張曉瑞，申 靜，王華鋒，李建麗，李艷景，楊素君，王玉芳

(邯鄲市中心醫院 1.CT室；2.核醫學科,河北 邯鄲056001；3.河北省曲周縣醫院 放射科,河北 曲周057250)

腦轉移瘤及高級別膠質瘤均屬于臨床常見腦部惡性腫瘤，患者臨床表現多為頭痛、惡心等，無其他特異表現，在進行影像學檢測時，部分結果重疊，較難區分，而當腦轉移瘤缺乏原發腫瘤史，則為鑒別進一步增加困難[1]。誤診以及治療方案選擇不當會增加腫瘤復發、轉移的風險，因此術前對兩種腦腫瘤進行準確鑒別對改善患者預后具有積極的意義。彌散加權成像(Diffusion Weighted Imaging，DWI)屬于新型MR檢測手段之一，能夠反映腫瘤內部腫瘤組織特點，通過測定腫瘤表觀彌散系數(Apparent dispersion coefficient，ADC)的變化情況對腦腫瘤進行診斷及鑒別[2]。磁共振T2*加權磁敏感動態增強灌注加權成像(dynamic susceptibility contrast- enhanced perfusion- weighted imaging,DSC PWI)屬于新興功能磁共振成像技術，具有高信噪比、分辨率，通過測定相對腦血流(Relative cerebral blood flowr，CBF)、相對腦血容量(Relative cerebral blood volume，rCBV)反映腫瘤的惡性程度，在腫瘤鑒別、分級中具有重要的價值[3]。本研究通過對高級別膠質瘤、轉移瘤患者進行DSC PWI、DWI成像，旨在對比兩種影像學檢測方式對腦轉移瘤及高級別膠質瘤的鑒別價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2013年1月到2017年12月在本院進行治療的122例高級別膠質瘤患者以及45例單發轉移瘤患者進行研究。高級別膠質瘤組，男68例，女54例，年齡22-83歲，平均年齡(61.47±10.58)歲，Ⅲ級47例，IV級75例。單發性轉移瘤組(腦轉移瘤)男24例，女21例，年齡21-85歲，平均年齡(60.87±11.37)歲，轉移瘤來源：乳腺癌5例，肺癌22例，食管癌15例，卵巢癌3例。納入標準：(1)患者均經手術病理證實；(2)高級別膠質瘤組患者符合世界衛生組織中樞神經系統腫瘤分級標準[4]；(3)患者知情并簽署知情同意書；排除標準(1)接受腦腫瘤相關治療及穿刺活檢；(2)多發腦腫瘤患者；(3)合并嚴重心血管疾病；(4)腎功能不全、嚴重糖尿病。本研究獲醫院倫理委員會批準。

1.2 檢查方法

1.2.1T2DSCPWI檢測 患者檢查前摘除身上所有金屬物，GE DISCOVERY MR 750 超導磁共振掃描儀，包括頭顱專用線圈，患者均采取仰臥位，首先進行MR平掃，包含橫斷位T1、T2加權成像(T1WI、T2WI)以及冠狀位FLAIR成像，T1WI參數設定：矩陣128×128，TR為220 ms，TE為2.2 ms，視野為230×182×125 mm，反轉角度為75°，激勵次數(NSA)為1；T2WI參數設定：矩陣128×128，TR為2 500 ms，TE為2.2 ms，視野為230×182×125 mm，反轉角度為90°，激勵次數(NSA)為1；FLAIR序列：TR為7000 ms，TE為107 ms，IR為2 200 ms。于增強掃描前進行DSC灌注掃描，采用FFE-EPI序列進行快速動態掃描，根據T2WI圖像，以病灶為中心采集30個層面，層厚為5 mm，層間距為1 mm，共采集40個時相，每個時相掃描時間為1.8 s，共產生800幀圖像，掃描參數設定：TE：40 ms，TR：1811 ms，視野224×224 mm。增強掃描對比劑為釓噴酸葡胺注射液(拜耳公司)，平掃結束后于肘部經高壓注射器注射對比劑，注射量為0.2 mmol/kg，團注速率為2 ml/s，隨后注入15 ml生理鹽水沖洗管采用壓脂T1WI序列行增強掃描。

1.2.2彌散加權成像檢測 造影劑注射前完成DWI檢測，橫斷面采用SE-EPI序列掃描，掃描參數設定：TR/TE：5 000 ms/80 ms，層間距0.5 mm，層厚6 mm，視野：24×24 cm，矩陣128×128，成像時間為40 s，b值選0和1 000 s/mm2，在X、Y、Z方向施加彌散敏感梯度場。

1.2.3圖像后處理 T2DSCPWI掃描后將圖像處理后所有數據傳送至后處理工作站，利用GE ADW4.5工作站灌注軟件，得到CBV偽彩圖，重建相對腦血流(rCBF)、相對腦血容量(rCBV)灌注參數，在rCBF、rCBV彩圖中腫瘤實質區、瘤周水腫區最高灌注區域選取感興趣區，大小約3-6 mm2，同時于對側正常腦白質設置ROI，對3個區域CBF、CBV平均測定3次，以對側正常腦白質區域為參照，計算腫瘤實質區、瘤周水腫區rCBF、rCBV。

DWI掃描結束后自動生成ADC圖像，傳送至AD4.4后處理工作站，腫瘤實質區、瘤周水腫區、對側正常腦白質區選取感興趣區，大小約30-40 mm2，對感興趣區ADC、rADC值分別測定3次，求得平均值。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 腦轉移瘤和高級別膠質瘤組患者T2DSCPWI信號檢測情況分析

122例高級別膠質瘤經MR平掃顯示68例明顯水腫，35例輕度水腫，19例無明顯水腫。增強掃描顯示：19例無強化，38例輕度或中度強化，65例不均強化。45例轉移瘤平掃28例伴明顯水腫，17例輕度水腫；增強掃描36例不均勻強化，5例中度強化，4例呈較均勻中度強化。兩組患者腫瘤實質區以及瘤周水腫區灌注情況相比，差異均無顯著性(P>0.05)，見表1。

表1 兩組患者T2DSCPW信號檢測情況比較

2.2 腦轉移瘤和高級別膠質瘤組患者彌散加權成像信號檢測情況分析

腦轉移瘤和高級別膠質瘤組患者病灶實質區在DWI圖主要均呈高信號 ，腫瘤周圍水腫區均呈低信號，且瘤體實質區ADC圖信號情況比較，差異無顯著性(P>0.05)，見表2。

表2 兩組患者彌散加權成像信號檢測情況比較

2.3 腦轉移瘤和高級別膠質瘤組患者ROI ADC值分析結果

兩組瘤體實質區、對側正常區 ADC、rADC比較，差異無顯著性(P>0.05)；腦轉移瘤瘤周水腫區ADC、rADC均高于高級別膠質瘤，差異有顯著性(P<0.05)，見表3。

表3 兩組患者腫瘤ADC、rADC值比較

2.4 腦轉移瘤和高級別膠質瘤組患者ROI rCBV、rCBF值分析結果

兩組瘤體實質區、對側正常區 rCBV、rCBF比較，差異無顯著性(P>0.05)；腦轉移瘤瘤周水腫區 rCBV、rCBF均低于高級別膠質瘤，差異有顯著性(P<0.05)，見表4。

表4 兩組患者腫瘤rCBV、rCBF值比較

2.5 瘤周水腫區ADC、rADC、rCBV、rCBF在腦轉移瘤和高級別膠質瘤中的鑒別價值

瘤周水腫區ADC對腦轉移瘤診斷的AUC值為0.841(95%CI:0.814-0.868)，rADC對腦轉移瘤診斷的AUC值為0.857(95%CI:0.826-0.889)，rCBF對腦轉移瘤診斷的AUC值為0.793(95%CI:0.746-0.843)，rCBV對腦轉移瘤診斷的AUC值為0.827(95%CI:0.784-0.872)，ROC曲線對比分析顯示，4項指標間無顯著差異(P>0.05)，見表5。

表5 ROC分析ADC、rADC、rCBV、rCBF對腦轉移瘤的診斷價值

3 討論

高級別腦膠質瘤及單發腦轉移瘤為臨床常見顱內腫瘤，多數患者無明顯表現，二者常規MRI表現相似度較高，鑒別難度大，但兩種腫瘤治療方式不同，高級別腦膠質瘤主要采取手術、放化療結合方式進行治療[5]，腦轉移瘤需確定原發病灶后，再對轉移灶、原發灶進行手術、放化療治療[6]，因此術前診斷效能影響兩種腦腫瘤的治療和預后，探究術前高效的影像學檢測方式是目前目前顱內腫瘤診斷的重要任務。

T2DSC-PWI為腦內灌注成像的主要技術，患者經靜脈注射對比劑首過灌注到達病灶部位進而干擾磁場均勻，使組織T2縮短，信號強度減弱，可快遞獲取組織中微動態變化。常規MR掃描僅能反映腫瘤血腦屏障破壞情況而不能反映腦腫瘤內部血流情況，因此在腦腫瘤診斷中具有一定的局限性[7]。惡性腫瘤瘤周水腫區均存在腫瘤細胞浸潤，影像學可見腫瘤細胞沿擴張或新生血管呈彌漫浸潤生長[8]。本研究通過對兩類腫瘤進行常規MR以及DSC掃描發現瘤周水腫區主要表現為灌注不足，兩組瘤周水腫灌注圖特征無差異，和過往研究相符[9,10]，因此根據影像學灌注圖特點對高級別腦膠質瘤、轉移瘤的鑒別價值不大。進一步對灌注參數進行分析發現腦轉移瘤瘤周水腫區rCBV、rCBF均低于高級別膠質瘤，結合過往研究分析認為兩類腫瘤瘤周水腫的病理機制不同導致，高級別膠質瘤瘤周由于血管源性水腫沿周圍浸潤至腦內腫瘤組織，血管受壓相對較小，然而轉移瘤呈膨脹性生長，造成血腦屏障破壞，引發腦水腫，造成瘤周組織內血管擠壓、變細，血流灌注降低，rCBV、rCBF必然降低[11,12]，提示通過測定瘤周rCBV、rCBF可作為鑒別腦轉移瘤以及高級別腦膠質瘤的重要方法。基于rCBV、rCBF在兩類腫瘤瘤周水腫區的差異，推測兩項指標可能在腫瘤鑒別中存在一定的價值，ROC分析發現rCBF對腦轉移瘤診斷的AUC值為0.793，診斷臨界值為1.112，靈敏度為77.78%，特異度為80.69%；rCBV對腦轉移瘤診斷的AUC值為0.827，診斷臨界值為1.365，靈敏度為82.22%，特異度為75.64%，提示rCBV、rCBF在鑒別腦轉移瘤以及高級腦膠質瘤中具有一定的臨床價值。

DWI為依賴組織水分子擴散的影像學檢測技術，主要通過測量ADC值評估水分子擴散情況，而腫瘤內水分子擴散較復雜，多數研究認為水分子擴散受限會導致DWI呈高信號，ADC值降低[13,14]。腫瘤實質區存在多種細胞成分如免疫細胞，腫瘤細胞、血管內皮細胞等導致腫瘤細胞內密度升高，水分子擴散受限，因此DWI上主要呈現高信號，隨著腫瘤體積不斷擴大，造成中心區血供不足，水分子擴散受限，DWI呈低信號[15]。本研究發現兩種腫瘤實質區、瘤周水腫區DWI、ADC信號無明顯差異，表明根據DWI影像學特點對高級別腦膠質瘤、轉移瘤的鑒別價值不大。劉曉玉等研究發現當b值為1 000 s/mm2時候，轉移瘤瘤周ADC值顯著高于高級別膠質瘤，認為這可能是因為轉移瘤瘤周水腫區細胞內、外水分子擴散運動比高級別膠質瘤高引起[16]。本研究發現腦轉移瘤瘤周水腫區ADC、rADC均高于高級別膠質瘤。結合過往研究分析原因可能為高級別膠質瘤瘤周細胞體液升高，水分子運功加快會使ADC升高，但腫瘤細胞的浸潤也造成瘤體周圍細胞密度升高，因此一定程度上抑制ADC水平的升高，然而轉移瘤瘤周不存在癌細胞，僅是因為瘤體壓迫造成的水腫，因此瘤周內細胞密度小，水分子運動快造成ADC值相對較高[17]。基于ADC、rADC在兩類腫瘤瘤周水腫區的差異，推測兩項指標可能在腫瘤鑒別中存在一定的價值，ROC分析發現瘤周水腫區ADC對腦轉移瘤診斷的AUC值為0.841，診斷臨界值為1.774，靈敏度為75.56%，特異度為82.64%。rADC對腦轉移瘤診斷的AUC值為0.857，診斷臨界值為2.210，靈敏度為80.13%，特異度為84.08%。提示ADC、rADC在鑒別腦轉移瘤以及高級腦膠質瘤中具有一定的臨床價值。

綜上所述，T2DSC-PWI、DWI均為檢測腦腫瘤的重要影像學手段，T2DSCPWI參數rCBF、rCBV及DWI參數ADC、rADC可作為高級別腦膠質瘤、單發腦轉移瘤鑒定的重要指標，T2DSCPWI和DWI均在單發腦轉移瘤和膠質瘤的鑒別中具有一定的診斷價值。本研究存在一定的局限性，納入樣本量不多，后續還應擴大樣本量深入探究。