DTI-TBSS 對鼻咽癌患者放療前后腦白質變化的評價價值

徐世達 汪慶春 張弘揚

浙江省麗水市中醫(yī)院放射科，浙江麗水 323000

鼻咽癌的主要治療方法是放療，其效果與放射劑量呈正相關，但會損傷正常腦組織[1]。目前腦損傷的早期診斷尚無統(tǒng)一標準，其早期臨床癥狀不明顯，臨床上沒有有效的治療方法[2]。因此，放射性腦損傷的早期發(fā)現(xiàn)和及時干預對于患者康復具有重要意義。擴散張量成像(DTI)是非侵入性評估白質結構和功能變化的成像方法[3]，可以在放療后的急性期和早期延遲反應期檢測出白質損害[4]。臨床使用時常在檢測后進行基于纖維束跟蹤的空間分析(TBSS)[5]。本研究主要探討DTI-TBSS 對鼻咽癌患者放療前后腦白質變化的評價價值。現(xiàn)報道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019 年9 月—2020 年4 月在浙江省麗水市中醫(yī)院(以下簡稱“我院”)治療的鼻咽癌患者34 例，其中男20 例，女14 例；年齡40～69 歲，平均(51.19±9.20)歲。納入標準：①均經病理學確診；②在我院行DTI-TBSS 檢測；③初次治療；④患者及家屬知情同意。排除標準：①有顱內侵犯、遠處轉移；②合并有糖尿病、高血壓、腦血管疾病及全身系統(tǒng)性疾病。

1.2 觀察指標

采用西門子MAGNETOM Aera 1.5T 磁共振儀進行掃描。先進行定期的軸向T1WI、T2WI 和FLAIR 序列掃描。全腦DTI 掃描使用單次平面回波序列，成像參數(shù)：TR 12000 ms，TE 75 ms，視場(FOV)24 cm×24 cm，矩陣128×128，層厚度3 mm，層間距0。放療前及放療6 個月后對患者進行簡易智力狀態(tài)檢查(MMSE)[6]評分，包括：時間定向力、地點定向力、即刻記憶、注意力及計算力，延遲記憶、語言和視空間等7 個方面，共計30 個題目，分數(shù)≥27 分為正常，＜27 分為認知功能障礙，且分數(shù)越低，病情越嚴重。

1.3 圖像分析

由兩名有3 年以上工作經驗的影像科醫(yī)師進行圖像分析，DTI 數(shù)據(jù)使用FSL 提供的工具包處理，通過FDT 套件中的渦流校正功能校正原始數(shù)據(jù)的渦流和頭部運動偽影；使用dtifit 函數(shù)計算各向異性分數(shù)(FA)值、平均擴散系數(shù)(MD)值。在鼻咽癌患者放療前后對腦白質各部分的FA、MD 值進行TBSS，取3 次結果的平均值。采用同樣的方法分別對其放療前后之間進行TBSS 的λ‖、λ⊥值的組間分析。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 22.0 對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，計量資料采用均數(shù)±標準差(±s)表示，組間比較采用t檢驗。采用Pearson 相關系數(shù)分析相關性；利用randomize工具中的非參數(shù)統(tǒng)計閾值方法進行FA、MD、λ‖、λ⊥值基于體素的組間比較。以P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 放療前后FA 值差異區(qū)域

放療6 個月后，患者右側頂葉白質FA 值(0.140±0.027)、右側枕葉白質FA 值(0.143±0.026)、右側額葉白質FA 值(0.144±0.031)均低于放療前患者右側頂葉白質FA 值(0.162±0.030)、右側枕葉白質FA 值(0.158±0.029)、右側額葉白質FA 值(0.159±0.031)，差異均有統(tǒng)計學意義(均P ＜0.05)。見表1。

表1 放療前后FA 值差異區(qū)域

2.2 放療前后MD 值差異區(qū)域

放療后6 個月，患者右側枕葉白質MD 值(1.872±0.327)、右側顳葉白質MD 值(1.901±0.331)、左側頂葉白質MD 值(1.744±0.454)、右側頂葉白質MD 值(1.685±0.354)均高于放療前患者右側枕葉白質MD 值(1.102±0.322)、右側顳葉白質MD 值(1.082±0.229)、左側頂葉白質MD 值(1.100±0.254)、右側頂葉白質MD 值(1.082±0.260)，差異均有統(tǒng)計學意義(均P ＜0.05)。見表2。

表2 放療前后MD 值差異區(qū)域

2.3 放療前后λ‖值差異區(qū)域

放療6 個月后，患者右側顳葉白質λ‖值(4.102±0.756)、左側枕葉白質λ‖值(4.113±0.801)、左側顳葉白質λ‖值(4.100±0.794)、左側頂葉白質λ‖值(4.109±0.802)、右側頂葉白質λ‖值(4.022±0.831)均低于放療前患者右側顳葉白質λ‖值(4.633±0.831)、左側枕葉白質λ‖值(4.621±0.803)、左側顳葉白質λ‖值(4.720±0.914)、左側頂葉白質λ‖值(4.672±0.921)、右側頂葉白質λ‖值(4.711±0.889)，差異均有統(tǒng)計學意義(均P ＜0.05)。見表3。

表3 放療前后λ‖值差異區(qū)域

2.4 放療前后λ⊥值差異區(qū)域

放療后6 個月，患者右側枕葉白質λ⊥值(3.923±0.770)、左側額-頂交界區(qū)λ⊥值(3.940±0.712)、左側頂葉白質λ⊥值(3.887±0.721)均高于放療前患者右側枕葉白質λ⊥值(3.093±0.654)、左側額-頂交界區(qū)λ⊥值(3.102±0.822)、左側頂葉白質λ⊥值(3.108±0.660)，而右側小腦白質λ⊥值(3.182±0.544)和左側半卵圓中心λ⊥值(3.310±0.531)均低于放療前患者右側小腦白質λ⊥值(3.902±0.608)和左側半卵圓中心λ⊥值(3.810±0.819)，差異均有統(tǒng)計學意義(均P ＜0.05)。見表4。

表4 放療前后λ⊥值差異區(qū)域

2.5 放療前后MMSE 評分比較

放療6 個月后，患者MMSE 評分(25.50±2.99)分低于放療前(28.82±3.20)分，差異有統(tǒng)計學意義(t=4.420，P ＜0.05)。

2.6 相關性分析

右側枕葉白質FA 值(r=0.383，P ＜0.05)、右側頂葉白質λ‖值(r=0.391，P ＜0.05)與放療后MMSE評分呈正相關，左側額-頂交界區(qū)白質λ⊥值(r=-0.404，P ＜0.05)、MD 值(r=-0.411，P ＜0.05)與放療 后MMSE 評分呈負相關。

3 討論

DTI 檢測可以顯示人體組織微觀結構，提供各種組織成分之間水分子交換信息[7-8]。TBSS 方法首先需要構建一組圖像的平均纖維骨架圖，代表所有對象的較大白質纖維束的中心，然后將每個對象的值投影到相應的平均纖維骨架上，每個體素值都來自相鄰的白質纖維束的中心，因此對異常白質區(qū)域的定位更加準確[9-14]。

本研究使用DTI 和TBSS 方法研究了鼻咽癌患者放療前后腦白質完整性的變化，發(fā)現(xiàn)放療會引起廣泛的腦部白質損傷。腦組織對放療的反應是動態(tài)的，如果超出了腫瘤體積靶標的輻射范圍，會使腦部組織結構發(fā)生變化[15-17]。顳葉白質在放療后顯示出微結構受損，其原因可能是鼻咽癌患者放療時顳葉組織受輻射，使得相應區(qū)域的大腦微結構發(fā)生變化。當鼻咽癌患者神經膠質細胞發(fā)生增殖和脫髓鞘、血管內皮細胞和神經細胞結構功能受損時，水分子擴散的程度和方向會發(fā)生改變[18-19]。FA 是擴散張量的各向異性分量與總擴散張量的比率，主要反映水分子運動的各向異性程度[20-23]。MD 是反映體素內水分子彌散情況的指標[24]。λ⊥、λ‖值則分別代表體素內垂直于軸索方向和平行于軸索方向的水分子擴散速率[23-26]。本研究結果顯示，正常頭顱磁共振的白質微觀結構的損害可能是由鼻咽癌放療后6 個月內的腦水腫和脫髓鞘引起的，主要表現(xiàn)為FA 值及λ‖值的降低、λ⊥值及MD 值的升高。

本研究結果顯示，放療后6 個月，患者右側頂葉白質、右側枕葉白質和右側額葉白質FA 值均低于放療前，MD 值高于放療前，且治療前后λ‖值、λ⊥值比較差異有統(tǒng)計學意義。本研究結果顯示枕葉、額葉、頂葉、半卵圓中心等部位的白質損傷超出照射野，分析是放射治療對鼻咽癌患者可產生除了顳葉以外、累及多個腦區(qū)的廣泛性腦白質微觀結構損傷，因此DTITBSS 可用于評估鼻咽癌患者放療后腦白質損傷情況。本研究提示顳葉的白質微觀結構在放療后受損，由于鼻咽癌放療過程中設置的輻射場包含雙側顳葉腦組織，因此輻射后腦組織的微觀結構會發(fā)生變化，包括血管內皮細胞的損傷、神經元細胞的結構和功能損傷、膠質細胞的增殖，進而導致水分子的擴散方向和范圍發(fā)生變化，引起相關指標變化。放療后6 個月，患者MMSE 評分明顯低于放療前，相關性分析顯示右側枕葉白質FA 值、右側頂葉白質λ‖值與MMSE 評分呈正相關，左側額-頂交界區(qū)白質λ⊥、MD 值與MMSE評分呈負相關。

綜上所述，DTI-TBSS 可評估鼻咽癌患者放療后腦白質損害，有助于放射性腦損失的診斷。