彌散張量成像在檢測顱內腫瘤與周圍腦白質神經纖維束解剖關系中的臨床應用價值

（中國醫科大學附屬第一醫院神經外科，沈陽 110001）

顱內腫瘤的種類、級別、生長部位決定患者的預后［1］。膠質瘤是最常見的原發惡性顱內腫瘤，呈彌漫浸潤性生長，邊界不清，具有侵襲能力強、易復發的特點［2］。目前，手術仍是顱內腫瘤的首選治療方案。腫瘤生長常累及重要功能皮層區及周圍的腦白質神經纖維束，準確辨析解剖關系對于制定手術計劃和判斷預后具有重要意義。本研究擬運用彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術觀察腫瘤與其周圍腦白質神經纖維束的解剖關系，旨在指導臨床實踐。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2017年10月至2019年9月我科收治的顱內腫瘤患者79例，其中，男41例，女38例，年齡13～69歲，平均46.4歲。79例患者均行顯微鏡下腫瘤切除術，經術后病理證實，轉移瘤3例，低級別膠質瘤（WHOⅠ～Ⅱ級）13例，高級別膠質瘤（WHO Ⅲ～Ⅳ級）12例，其中，彌漫性膠質瘤5例，膠質母細胞瘤7例），良性腦膜瘤（WHOⅠ級）49例，惡性腦膜瘤（WHOⅡ～Ⅲ級）2例。

1.2 影像學檢查

擴散譜成像（diffusion spectrum imaging，DSI）參數設定：使用2次重復聚焦的自旋回波平面成像序列采集核磁共振（magnetic resonance，MR）圖像；彌散方向敏感梯度設定數量257；回波時間157 ms，重復時間9.916 ms，視場231 mm×231 mm，單個體素大小2.4 mm×2.4 mm×2.4 mm，bmax 7 000 s/mm2。總采集時間為52 min。DSI數據用DTI方法重建［3］。

1.3 影像后處理

DSI-Studio軟件是一種開放源代碼分析工具，從網址http：//dsi-studio.labsion asolver.org免費下載。經DSI-Studio軟件后處理，計算每個體素的彌散張量與各向異性（fractional anisotropy，FA），獲得部分FA圖、方向編碼彩色張量圖，即FA彩圖、腦白質纖維束示蹤圖。分別在腫瘤腦白質纖維束區、腫瘤周圍水腫區、腫瘤周圍正常白質纖維束區及腫瘤對側正常腦白質纖維束區取感興趣區（regions of interest，ROI），測定FA值。

1.4 統計學分析

采用SPSS 20.0軟件進行統計分析，計數資料以率或構成比表示，組間比較采用χ2檢驗；計量資料以表示，組間比較采用t檢驗。P＜ 0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 顱內腫瘤與周圍腦白質纖維束的解剖關系

FA彩圖（圖1～3）中，以通用RGB彩色編碼表示纖維束，左右走行纖維用紅色表示，前后走行纖維用綠色表示，上下走行纖維用藍色表示［4］。以紅圈標示腫瘤大致區域。

2.1.1 移位：本組患者的腫瘤無論良惡性，周圍腦白質神經纖維束均有不同程度移位。典型病例1（圖1）為62歲女性患者，以“慢性間斷性頭痛2年，加重2周”為主訴入院。圖1A和1D分別為T1WI水平位和冠狀位，左側中顱窩底類橢圓形等T1占位性病變；圖1E、1F為ROI置于雙側顳干，追蹤鉤束正常前后走行的纖維束呈現綠色，受腫瘤推擠后呈現紅色，即左右方向移位；術后病理報告為腦膜瘤（WHOⅠ級）。

圖1 典型病例1Fig.1 Typical case 1

2.1.2 浸潤：9例低級別膠質瘤腦白質神經纖維束呈浸潤性改變。典型病例2（圖2）為60歲男性患者，以“間斷性頭痛1個月，加重2周伴性格淡漠”起病。圖2A和2D分別為T1WI水平位和矢狀位，右側顳葉長T1占位性病變；圖2E為ROI置于雙側顳干，追蹤下額枕束（紅色箭頭指示左側，綠色箭頭指示右側）；圖2F右側下額枕束受腫瘤浸潤，局部纖維束出現紅色向外移位，而健側無此表現（藍色箭頭指示處）；術后病理報告為彌漫性膠質瘤（WHO Ⅱ級）。

圖2 典型病例2Fig.2 Typical case 2

2.1.3 破壞：共19例腦白質神經纖維束破壞，其中，轉移瘤3例，低級別膠質瘤4例，高級別膠質瘤12例。典型病例3（圖3）為55歲男性患者，以“頭痛15 d，左側肢體麻木3 d”起病。圖3A、3D分別為T1WI水平位和矢狀位，右側頂葉長T1占位性病變，右側腦室受壓變形，中線移位；圖3E、3F為ROI置于大腦腳，追蹤皮質脊髓束，右側內囊后肢結構不清，纖維束受腫瘤破壞，表現為局部斷裂或無法合成；術后病理報告膠質母細胞瘤（WHO Ⅳ級）。

2.2 FA值在低級別與高級別膠質瘤中的差異性

如表1所示，在顱內腫瘤腦白質纖維區，高級別膠質瘤與低級別膠質瘤FA值比較，差異有統計學意義（P=0.037，P＜0.05）；在腫瘤周圍水腫區、腫瘤周圍正常腦白質纖維區、腫瘤對側正常腦白質纖維區，FA值均無統計學差異（P=0.184，P=0.485，P=0.494）。

圖3 典型病例3Fig.3 Typical case 3

表1 低級別和高級別膠質瘤的FA值Tab.1 FA values of low grade and high grade gliomas

3 討論

腦組織是腫瘤好發部位之一［5］。腦膠質瘤占成人顱內腫瘤的35%～60%，惡性膠質瘤約占60%，具有高致殘率和致死率，平均生存期不超過14個月［6］，預后極差［7-9］。目前，手術是顱內腫瘤的首選治療方案，判定腫瘤良惡性及瘤周界線對于手術方案的制定具有重要意義。

BASSER等［10］利用DTI使大腦的結構和神經元的完整性可視化，顯示了周圍腦白質神經纖維束解剖關系，對神經外科醫生制定正確的手術治療方案產生了重要指導意義。MORI等［11］采用DTI直觀地展示了顱內腫瘤與其周圍腦白質神經纖維束的解剖關系。WITWER等［12］將此類解剖關系分為移位、水腫、浸潤和破壞4類。本研究結果顯示，所有患者瘤周神經纖維束均有不同程度移位，9例（低級別膠質瘤）呈浸潤改變，19例（3例轉移瘤，4例低級別膠質瘤，12例高級別膠質瘤）呈破壞改變，提示腦白質神經纖維束破壞范圍及程度與腫瘤的良惡性有關。對于單純受腫瘤推擠而產生腦白質神經纖維束移位的患者，手術過程中應盡可能多地保護正常腦白質結構，此類患者術后功能恢復明顯；對于腦白質神經纖維束受腫瘤浸潤或破壞的患者，可視具體情況盡可能多地切除腫瘤，此類患者術后功能恢復未見明顯改變。

DTI是無創性顯示和分析腦白質神經纖維解剖關系的重要神經影像學技術，能夠通過定向定量形式評價腦白質的各向異性［13］，參數中的FA值主要反映腦白質神經纖維束解剖結構的完整性。WANG等［14］將DTI技術用于鑒別單發轉移瘤、原發性中樞神經系統淋巴瘤及顱內膠質瘤。本研究結果顯示，根據FA值可區分腫瘤腦白質纖維束區、腫瘤周圍水腫區與腫瘤周圍腦白質纖維區、腫瘤對側正常腦白質纖維區，但不能區分腫瘤腦白質纖維區與腫瘤周圍水腫區。本研究還發現，在腫瘤腦白質纖維區，高、低級別膠質瘤間FA值具有統計學差異（P＜0.05），而在腫瘤周圍水腫區、腫瘤周圍腦白質纖維區、腫瘤對側正常腦白質纖維區，FA值均無統計學差異（P＞0.05）。提示FA值在區分高級別與低級別膠質瘤方面有一定的參考價值。

在臨床實踐中，DTI存在易受磁敏感效應、受試者依從性、纖維束交叉［15］及水腫區纖維成像［16］等諸多因素的影響。但是，DTI是唯一能在活體直觀地顯示腦白質神經纖維束的無創檢查手段，其FA值在早期區分腫瘤級別高低方面具有一定的參考價值，為神經外科醫生制定手術方案、預測手術風險等提供了重要的指導依據。未來DTI技術在科研和臨床實踐中將擁有更廣闊的應用前景。