磁共振擴散加權成像聯合波譜成像評估腦膠質瘤級別的應用價值

張照明, 于向鋒, 宋吉慧

(大連大學附屬新華醫院 放射科，遼寧 大連 116021)

膠質瘤是最常見的顱內原發惡性腫瘤，根據2016年WHO分級標準，膠質瘤可以分為Ⅰ～Ⅳ級[1-2]。Ⅰ～Ⅱ級的膠質瘤預后相對良好，稱之為低級別膠質瘤(LGG)，Ⅲ～Ⅳ級的膠質瘤預后較差，稱之為高級別膠質瘤(HGG)。因此，準確判斷膠質瘤等級及其惡性程度，對膠質瘤治療方案的制定具有很大指導作用[3-4]。DWI技術于20世紀90年代即成熟應用于神經系統，它可以通過對比不同組織中水分子運動情況進行影像學成像，反映組織內水分子的擴散情況，廣泛應用于腦血管病的早期診斷[5]，MRS可以檢測組織內的特殊代謝產物的代謝水平，在各種腫瘤疾病的鑒別診斷中發揮著重要作用[6]。本研究旨在探討DWI和MRS 在膠質瘤分級診斷方面的臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1一般資料 回顧性分析2017年1月至2020年8在我院神經外科接受手術病理證實的103例膠質瘤患者的臨床和影像資料。納入標準：(1)接受常規MRI、DWI及MRS掃描；(2)既往無神經系統相關疾病史(腦炎、顱腦外傷、卒中、放化療等)；(3)病理診斷符合2016年WHO中樞神經系統腫瘤中膠質瘤的相關診斷標準；(4)家屬知情同意。排除標準：(1)合并其他中樞神經系統腫瘤；(2)臨床資料不完整者。

1.2影像學資料 MRI為美國GE 3.0T磁共振成像設備。患者接受常規MRI掃描(T1W1、T2WI、T2FLAIR)、DWI和MRS序列的掃描。DWI掃描參數為TR/TE 4500 ms/70 ms, 視野240×240，矩陣128×128，層厚為6 mm，間距0.5 mm，掃描層數20層，彌散敏感系數為0 s/mm2及1 000 s/mm2。進行MRS掃描時，取腫瘤最大層面為MRS的興趣區(ROI)并盡可能避免腫瘤的壞死、鈣化等影響檢測結果的區域，ROI區域的直徑以(1.0±0.2) cm為宜。rADC值=腫瘤實質區域ADC值/健側鏡像正常腦組織ADC值。最后進行MRI增強掃描。由兩名影像科副主任醫師采用雙盲法對患者所有影像結果進行評估，圖像處理軟件為GE ADW軟件工作站，當兩名醫師所得結論不一致時，需進行充分討論后得出結論。

2 結 果

2.1兩組一般資料比較 103例膠質瘤患者中，男性55例(53.4%)，女性48例(46.6%)；年齡25～78歲，平均(43.8±10.3)歲。LGG 54例(52.4%)，HGG 49例(47.6%)，兩組性別及年齡差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2兩組ADC和rADC值比較 LGG組腫瘤組織ADC值和rADC值低于HGG組(P<0.01)，見表2。

表2 兩組ADC和rADC值比較

2.3兩組各代謝物比值比較 LGG組 Cho/Cr、Cho/NAA 比值低于HGG組(均P<0.01)；LGG組 NAA/Cr高于HGG組(P<0.01) ，見表3。

表3 兩組各代謝物比值比較

2.4腫瘤實質ADC值的ROC曲線 利用腫瘤實質ADC值鑒別膠質瘤等級的ROC曲線下面積為0.75，大于0.5，差異有統計學意義。 當腫瘤實質ADC值的界值取1.42時，敏感度為89.4%，特異度為75.0%，如圖1所示。

圖1 腫瘤實質ADC值的ROC曲線

2.5rADC值的ROC曲線 利用rADC值鑒別膠質瘤等級的ROC曲線下面積為0.842，大于0.5，差異有統計學意義。當rADC值的界值取1.78時，診斷的敏感度為83.0%，特異度為82.7%，如圖2所示。

圖2 rADC值的ROC曲線

2.6Cho/Cr的ROC曲線 利用Cho/Cr鑒別膠質瘤等級的ROC曲線下面積為0.766，大于0.5，差異有統計學意義。當Cho/Cr的界值取3.09時，敏感度為85.1%，特異度為71.2%，如圖3所示。

圖3 Cho/Cr的ROC曲線

2.7Cho/NAA的ROC曲線 利用Cho/NAA鑒別膠質瘤等級的ROC曲線下面積為0.801，大于0.5，差異有統計學意義。當Cho/NAA界值取3.19時，敏感度為85.1%，特異度為71.2%，如圖4所示。

圖4 Cho/NAA ROC曲線

2.8NAA/Cr的ROC曲線 利用NAA/Cr鑒別膠質瘤等級的RCO曲線下面積為0.751，大于0.5，差異有統計學意義。當NAA/Cr的界值取0.63時，敏感度為73.1%，特異度為78.7%，如圖5所示。

圖5 NAA/Cr ROC曲線

3 討 論

2018年WHO全球癌癥統計中樞神經系統腫瘤約占癌癥患者的2%，與我國癌癥中心統計結果相近。膠質瘤發病率呈逐年上漲和年輕化趨勢，這可能與電子設備的普及有關[7]。膠質瘤致殘、致死率高。腫瘤高度異質性和極強侵襲性增加了治療的復雜性。不同級別的膠質瘤患者治療方案和預后截然不同[8]，這也突出了膠質瘤術前腫瘤等級評估的重要性，LGG若被誤診為HGG，患者會接受不必要的放射治療、化療等，反之，如果HGG被誤診為LGG，術后未進一步的放療和化療，腫瘤將在短時間內復發。

不同級別的膠質瘤MRI影像學特征不一，LGG常呈等或稍長T1、長T2信號，腫瘤邊界清楚，占位效應不明顯。而HGG常呈不均勻信號，邊界不清，占位效應明顯，瘤周多有腦水腫[9]。MRI增強掃描能在一定程度區別LGG和HGG，一般來講，腫瘤等級越高，血管通透性越強，強化越明顯。因此增強MRI可術前初步評價膠質瘤等級，但存在一定局限性。

DWI通過探測水分子運動差異，反映人體分子功能和微觀組織結構的改變。水分子在不同組織環境中，其擴散能力不同，通過DWI序列檢測，進一步處理得到ADC值，ADC值越大，DWI信號越低，反映相應組織內水分子擴散能力越強[10]。如急性腦梗死，常規MRI平掃和CT平掃未顯示病灶時，DWI上即可出現高信號區域，提示該區域水分子活動受限，在缺血發生后幾分鐘內即可出現。LGG惡性程度低，細胞生長緩慢，細胞間間隙大；HGG惡性程度高，細胞生長迅速，細胞間間隙小。因此，與LGG相比，HGG DWI呈高信號，ADC值相對較低。腫瘤的囊變和壞死區域里，ADC值會有不同程度的升高，因此需避開此類區域，以免影響結果[11]。Murakami等[12]認為腫瘤實質區域的rADC能夠鑒別不同級別的膠質瘤。在本研究中，我們分別分析了ADC和rADC值用來鑒別LGG和HGG的特異度和敏感度。與HGG相比，LGG實質的ADC值明顯偏低。LGG的rADC值也明顯低于HGG的rADC值，通過ROC曲線進一步分析顯示，以1.42為腫瘤實質ADC分界值時，敏感度為89.4%，特異度為75.0%。當rADC值的界值取1.78時，診斷的敏感度為83.0%，特異度為82.7%。然而鑒于影響ADC值的因素較多，rADC可能更具有實際意義。

在腫瘤發生發展過程中，代謝產物的變化往往早于病理結構的改變，通過檢測組織的代謝改變情況能夠更早發現腫瘤，因此，檢測相關代謝成分進而評估腫瘤的良惡性程度成為了近年來研究的熱點。MRS將磁共振成像與波譜技術完美結合，能夠無創地對活體組織內部化學成分進行檢測。目前最常用的為多體素氫質子磁共振波譜(1H-MRS)技術，通過檢測神經遞質如Cho、NAA、Cr等產物來反映被檢測組織的代謝改變情況。Cho含量與細胞膜的合成密切相關，當檢測組織部位增殖速度變快時，其數值升高。Cr參與機體內的能量代謝，其含量通常比較穩定，在腫瘤進展、感染等情況下，通常會有不同程度地下降。NAA是神經元合成過程中的重要代謝產物，正常腦組織的MRS圖像中，NAA峰為最高峰，在膠質瘤等中樞神經系統腫瘤中，神經元含量減少甚至喪失，導致NAA峰不同程度地下降[13-16]。基于以上特征，部分研究者認為Cho/NAA、Cho/Cr，NAA/Cr能用來反映膠質瘤的良惡程度，胡旭磊等[17]認為當以2.40為Cho/Cr分界值時，其診斷HGG和LGG的敏感度為70%，特異度為76.9%；以2.43為Cho/NAA分界值時，敏感度為73.3%，特異度為73.1%；以0.66為NAA/Cr 分界值時，敏感度為80.8%，特異度為73.3%。本研究中，低級別膠質瘤組 Cho/Cr、Cho/NAA 比值分別為2.21±0.46、2.19±0.41，低于高級別組的4.02±0.48、4.21±0.58，差異有統計學意義(均P<0.01)；低級別膠質瘤組NAA/Cr為0.81±0.22，高于HGG組的0.47±0.11，差異有統計學意義(P<0.01)。當Cho/Cr界值取2.40時，敏感度為70%，特異度為76.9%；Cho/NAA 的界值取2.43時，敏感度為73.3%，特異度為73.1%；NAA/Cr 界值取0.63 時，敏感度為73.1%，特異度為78.7%。3種代謝物的不同比值均能很好的區別LGG和HGG。我們的研究結果提示DWI和MRS在對膠質瘤進行腫瘤等級評估時，具有一定的參考價值，值得臨床推廣。

然而，本研究尚存在一定不足之處，由于樣本量的限制，本研究未對WHO Ⅰ～Ⅳ級分別進行分析和討論，而是根據腫瘤的良惡性程度分為LGG和HGG進行研究，需要進一步擴大樣本進行更深入的探討。此外，本研究未比較DWI、MRS單獨或聯合區別LGG和HGG的特異度和敏感度，仍需進一步探討和研究。