T2WI 灰度直方圖定量分析在原發性中樞神經系統淋巴瘤和腦膠質瘤鑒別診斷中的價值

楊婷婷,占 鳴,謝春梅，高 明

（浙江蕭山醫院放射科，浙江 杭州 311202）

原發性中樞神經系統淋巴瘤（primary central nervous system lymphoma，PCNSL）是一種罕見的腫瘤，占所有原發性腦腫瘤3%～4%，占結外非霍奇金淋巴瘤的4%～6%[1]。腦膠質瘤起源于神經膠質細胞，是顱內最常見的原發性腫瘤，約占所有中樞神經系統腫瘤的27%、惡性腫瘤的80%[2]。PCNSL 和膠質瘤的常規MRI 表現部分會有重疊，鑒別比較困難。本研究回顧性分析經病理證實的14 例PCNSL 與17例HGG 患者的臨床資料，以磁共振T2WI 序列圖像為ROI，提取灰度值，對其進行量化分析，探討MRI灰度直方圖對PCNSL、膠質瘤的鑒別診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析本院2016 年1 月～2020年2 月PCNSL 和腦膠質瘤患者的MRI 資料。PCNSL 其中14 例，男9 例，女5 例，年齡36～83 歲，平均67.1 歲。腦膠質瘤17 例，其中男11 例，女6 例，年齡28～73 歲，平均51.3 歲。納入標準：①手術病理證為PCNSL 或膠質瘤的患者；②術前未接受過放療、化療或免疫治療；③有完整的術前MRI 影像資料；④MRI 圖像質量良好，無影響圖像分析的偽影。

1.2 儀器與方法 磁共振設備為GE 公司Signa 1.5 T HDxt 超導型磁共振掃描儀。8 通道控陣頭部線圈。掃描序列及參數包括橫斷位T1WI FLAIR（TR/TE=1750 ms/24 ms，層厚/層間距=6.0 mm/1 mm，矩陣=320×192，FOV=24×24）、橫斷位T2WI FSE（TR/TE=3550 ms/102 ms，層厚/層間距=6.0 mm/1 mm，矩陣=320×192，FOV=24×24）、橫斷位T2WI FLAIR（TR/TE=8500 ms/115 ms，層厚/層間距=6.0 mm/1 mm，矩陣=256×192，FOV=24×24）。

1.3 圖像分析 進入醫院PACS 系統，調出患者MRI圖像，調整窗寬、窗位，使每位患者相同序列MRI 圖像的窗寬、窗位保持一致，選擇bmp 格式導出圖像。找到T2WI 序列中腫瘤面積最大的層面，用MaZda軟件手動勾畫腫瘤邊緣獲得感興趣區（regions of interest，ROI），計算出灰度直方圖參數，包括均值（Mean）、變異度（Variance）、偏度（Skewness）、峰度值（Kurtosis）、第1 百 分 位 數（Perc.01%）、第10 百分位數（Perc.10%）、第50 百分位數（Perc.50%）、第90百分位數（Perc.90%）和第99 百分位數（Perc.99%）。

1.4 統計學分析 統計分析采用SPSS 23.0 統計軟件。數據進行正態性和方差齊性檢驗，符合正態分布采用獨立樣本t檢驗，不符合正態分布采用秩和檢驗，以P＜0.05 為差異有統計學意義。對差異有統計學意義的參數，建立受試者工作特征曲線（ROC）并獲得曲線下面積（AUC），確定最佳臨界值，計算靈敏度和特異度。

2 結果

2.1 兩組T2WI 灰度直方圖參數比較 兩組的T2WI變異度、偏度、Perc.90%、Perc.99%比較，差異有統計學意義（P＜0.05），參數分布見表1、表2。PCNSL 的ROC 繪制及直方圖見圖1，膠質瘤的ROC 繪制及直方圖見圖2。

圖1 PCNSL 患者T2WI 橫斷位標記圖像和直方圖分析結果

圖2 膠質瘤患者T2WI 橫斷位標記圖像和直方圖分析結果

表1 PCNSL 和膠質瘤灰度直方圖均值、變異度、偏度、峰度參數值比較（）

表1 PCNSL 和膠質瘤灰度直方圖均值、變異度、偏度、峰度參數值比較（）

表2 PCNSL 和膠質瘤灰度直方圖百分位數值比較（）

表2 PCNSL 和膠質瘤灰度直方圖百分位數值比較（）

2.2 灰度直方圖參數的ROC 曲線分析 直方圖提取的9 個參數中變異度、偏度、Perc.90%、Perc.99%有統計學意義（P＜0.05），其中Perc.90%鑒別PCNSL 和膠質瘤的效能最高，AUC 最大為（0.962），敏感度和特異度分別為92.90%、82.40%；方差、偏度、Perc.99%的AUC分別為0.613、0.723、0.958，見表3、表4、圖3。

圖3 灰度直方圖參數鑒別PCNSL 和膠質瘤的ROC 曲線圖

表3 灰度直方圖各參數值鑒別PCNSL 和膠質瘤的效能

表4 灰度直方圖各參數值鑒別PCNSL 和膠質瘤的效能

3 討論

PCNSL 病理學的特點是腫瘤細胞圍繞血管，并沿周圍間隙浸潤性生長，形成袖套狀結構，破壞血腦屏障[3]，常規MRI 呈常可以表現為“裂隙樣”改變、“缺口征”和“蝶翼征”等[4]。膠質瘤包括星形細胞起源腫瘤，少突膠質細胞起源腫瘤、少突星形細胞起源腫瘤、室管膜起源腫瘤、脈絡叢起源腫瘤和其它神經膠質細胞起源腫瘤，低級別膠質瘤常輕度強化或明顯強化；高級別膠質瘤易出現壞死、囊變及出血等，常呈不均勻明顯強化、“花環狀”強化[5]。PCNSL 和膠質瘤在影像學表現是多變的，部分表現有重疊，僅從MRI 影像學表現上很難完全鑒別。淋巴瘤的治療方案以化療為主，而膠質瘤的標準治療方案是最大程度安全切除輔助放化療，因此術前的準確診斷具有重要的臨床意義。

隨著醫學成像技術數字化的發展，醫學影像圖像的數字處理技術已經成為當前科研領域關注的熱點。灰度直方圖分析是近年來一種新的圖像分析方法，描述的是醫學圖像中像素灰度的空間分布，量化顯示圖像中人眼不能察覺的細微差異，從而反映病變的組織類型和病理特征[6，7]。灰度直方圖特征參數包括均值、變異度、偏度、峰度及百分位數。本研究結果顯示，PCNSL 和膠質瘤變異度、偏度、Perc.90%、Perc.99%這4 個參數比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。

變異度反映數據的離散程度[8]。本研究中膠質瘤組灰度直方圖的變異度值高于PCNSL 組（P＜0.05），提示膠質瘤灰度分布變異較大，可能與膠質瘤常伴出血、壞死有關，而PCNSL 組MRI 信號更為均勻。偏度衡量直方圖的不對稱性，偏度的絕對值越大，分布形態偏移程度越大[9]。本研究中PCNSL 的偏度絕對值高于膠質瘤，差異有統計學意義（P＜0.05）。由于膠質瘤相對PCNSL 而言，壞死、囊變較多，曲線分布向右偏移；而PCNSL 實質成分較均勻，偏度較大。百分比值反映觀察區域像素灰度值低于某百分位數的百分比，即灰度值分布范圍。本研究中，PCNSL 組Perc.90%、Perc.99%值顯著高于膠質瘤組（P＜0.05），AUC分別為0.962、0.958，說明該值能反映實際偏斜情況，對二者的鑒別診斷有很大的意義。

本研究利用MRI 灰度直方圖對PCNSL、膠質瘤進行精確定量診斷，表現出較好的診斷效能。本研究尚存在一定的局限性：①由于軟件自身特性，僅能提取病灶最大截面的二維信息，信息獲取不全面，未能分析整體屬性，有待完善；②本研究僅做了T2WI 序列直方圖，未能分析增強后直方圖情況，這將是下一步的研究方向；③本研究樣本量相對較小，未對腫瘤進一步病理分型，有待大樣本研究。

總之，T2WI 灰度直方圖捕獲病灶內在的異質性，客觀、多方位提供腫瘤的生物學特性，避免主觀判斷造成的診斷誤差，為鑒別PCNSL 和腦膠質瘤提供了可高、簡便的客觀依據，其中Perc.90%、Perc.99%的診斷效能較高，可作為一種新的輔助方法，有較好的臨床價值。