磁共振擴散峰度成像技術在腦膠質瘤診斷及預后評估中的價值研究

徐敏濤 楊學華 楊 潔 謝起偉 鮑國峰

腦膠質瘤作為原發性顱內腫瘤，約占顱內腫瘤的50%，致死率較高，預后較差[1]，臨床治療以切除術為主，并結合放、化療手段。磁共振擴散峰度成像(Diffusion kurtosis imaging,DKI)是1種從微觀領域評價組織結構完整性的成像技術。相比傳統成像技術，DKI更能把握組織微觀變化[2]。近年來關于DKI在腦膠質瘤中的研究[3-4]，多數集中于對分級診斷的報道，針對預后相關的探討，并不多見。因此，本研究通過回顧性分析120例腦膠質瘤患者的臨床病理資料，比較不同級別腦膠質瘤患者的DKI峰度參數，觀察DKI峰度參數在預后評估中的作用，探討其在腦膠質瘤分級預后中的價值，為DKI的臨床應用提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2015年4月到2018年6月本院收治的120例腦膠質瘤患者，根據WHO腫瘤分級標準[5]分為低級別膠質瘤(LGG)組和高級別膠質瘤(HGG)組，其中HGG組52例(Ⅲ級36例、Ⅳ級16例)，男性34例，女性18例，平均年齡(46.08±10.62)歲；LGG組68例(Ⅰ級29例、Ⅱ級39例)，男性40例，女性28例，平均年齡(45.76±11.31)歲。組間一般資料比較，無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

納入標準：①符合腦膠質瘤的臨床診斷標準[6]；②臨床資料完整。排除標準：①患者有顱內手術史；②合并其他惡性腫瘤；③復發性腦膠質瘤；④患自身免疫性疾病；⑤患有精神疾病無法配合研究。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法 所有檢查均采用美國通用電氣公司3.0T Signa HDxt超導型MR儀。掃描參數:TR 10000 ms,TE 91.2 ms，層厚4 mm，層間距 0 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩陣128×128，擴散方向25 個，b值分別為0 s/mm2、1000 s/mm2、2000 s/mm2。

1.2.2 圖像處理與分析 DKI數據處理：將原始圖像上傳至 GE Advantage Workstation 4.6 后 處 理 工 作 站，使 用 Functool 軟件，獲得平均峰度(mean kurtosis,MK)、徑向峰度(rdial kurtosis,RK)、平 均 擴 散 率 (mean diffusion,MD)、各異向性分數(Fractional anisotropy,FA)圖，由兩位放射科醫師分別選取ROI，測量定量值，每組數據均測量3次，取其中平均值。

1.3 觀察指標

記錄不同級別患者的DKI峰度參數值，包括各異向性分數(fractional anisotropy,FA)、平均峰度(mean kurtosis,MK)、平均擴散率(mean diffusion,MD)、徑向峰度(radial kurtosis,RK)。

1.4 隨訪

患者術后1月開始進行隨訪，全部腦膠質瘤患者定期隨訪至2020年6月或至疾病有進展時，通過門診方式隨訪，觀察患者的總生存率(overall survival,OS)、中位無疾病進展生存期(progression free survival,PFS)，生存期為實施手術到隨訪截止日期或死亡為止。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 LGG、HGG兩組患者一般資料比較

結果顯示，兩組患者一般資料(年齡、性別、腫瘤位置、治療方式、切除程度)比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 LGG、HGG兩組患者一般資料比較

2.2 DKI參數在LGG、HGG之間的比較

結果顯示，HGG組的DKI參數FA、MD、MK、RK值均高于LGG組(P<0.05)，見表2。

表2 DKI參數在LGG、HGG之間的比較

2.3 DKI參數對腦膠質瘤HGG、LGG的鑒別效能

結果顯示，采用ROC曲線分析FA、MD、MK、RK對HGG與LGG的鑒別效能，曲線下面積(AUC)、臨界值、敏感度、特異度和置信區間如表2所示，MK鑒別HGG與LGG的效果最好，AUC為0.860(95%CI：0.785～0.917)(P<0.05)，特異度最高(85.51%)；MD的敏感度最高(78.43%)，見表3、圖1。

表3 DKI參數對腦膠質瘤HGG、LGG的鑒別效能

圖1 FA、MD、MK、RK對腦膠質瘤HGG、LGG的鑒別效能

2.4 DKI參數對腦膠質瘤患者的預后

結果顯示，隨訪截至2020年6月，無失訪患者。較低MK值(MK<0.50)患者2年生存率和PFS分別為38.54%和20.30個月，均顯著高于較高MK值(MK>0.50)患者的23.03%和17.50個月，差異有統計學意義(χ2=6.197，P=0.013)；較低MD值(MD<1.45)患者2年生存率和PFS分別為36.76%和19.90個月，均顯著高于較高MD值(MD>1.45)患者的26.92%和16.53個月，差異有統計學意義(χ2=5.749，P=0.017)；較低RK值(RK<0.63)患者2年生存率和PFS分別為34.61%和21.10個月，均顯著高于較高RK值(RK>0.63)患者的30.88%和17.90個月，差異有統計學意義(χ2=6.133，P=0.011)；較低FA值與較高FA值的患者2年生存率和PFS比較，差異無統計學意義(χ2=3.747，P=0.052)，見圖2。

圖2 FA、MD、MK、RK值的Kaplan-Meier生存曲線

3 討論

磁共振擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)在腦膠質瘤中可用于鑒別HGG和LGG，是由于組織內水分子呈高斯分布擴散。然而實際組織內由于細胞膜、細胞屏障等復雜的生化特性，水分子運動軌跡概率分布偏離了正態分布[7]。DKI是在DTI基礎上發展的新型磁共振成像技術，更符合水分子的實際擴散情況，能準確反映微觀結構的不均勻和復雜性。同時也存在一定局限性，DKI相比DTI較易出現偽影，參數值容易受檢測部位和設計方案的影響而產生一定波動[8]。目前DKI對腦膠質瘤的分級研究報道較多，而預后方面較為少見，本研究擬從以上方面，綜合評估DKI在腦膠質瘤分級、預后的應用價值。

擴散參數MD是水分子擴散程度的均值，表現整體的擴散情況；FA表示水分子擴散在擴散主向上的運動強度，MK反映了梯度方向上擴散峰度的均值，RK一般指擴散徑向上峰度的均值，主要表現軸突密度。本次研究結果發現，HGG組與LGG組的一般臨床資料比較，差異無統計學意義，具有可比性。而HGG組的DKI參數FA、MD、MK、RK值明顯高于LGG組，表明HGG組與LGG組的DKI參數差異明顯，有利于臨床HGG與LGG的鑒別，提示DKI可較好地對腦膠質瘤進行分級診斷。然而國內學者有研究發現[9]，HGG實質區的FA值高于單發腦轉移瘤的參數值，但MD值比較無差異。導致這一結果，原因可能是惡性腫瘤實質區的細胞堆積成團，細胞核漿比較大，外間隙擴大而影響水分子擴散，導致腫瘤間的差異無法在MD值中顯示。同時周立綏[10]的研究表明，DKI的峰度參數MK、AK、RK能較好地對不同級別的腦膠質瘤進行分級；而Hempel[11]在研究中指出，MK、MD可有效診斷HGG、LGG，但容易受到微毛細血管血液灌注的影響，與本研究結果基本保持一致，然而關于FA在腦膠質瘤分級診斷的價值，Zhang[12]在研究中指出，FA值在不同級別膠質瘤間差異無統計學意義；而譚朝元[9]和王佳[13]的研究報道HGG與轉移瘤的FA值差異明顯，故目前尚存在一定爭議[14]，仍亟待深入探討。

此外，本次研究使用ROC曲線分析DKI對HGG、LGG的鑒別效能，發現FA、MD、MK、RK值均有一定的鑒別價值，其中MK的AUC和特異度最高，提示MK對HGG、LGG的鑒別效能最高，是鑒別HGG、LGG較理想的影像學指標。同時FA的AUC最小，鑒別效能較低。有研究表明[15]，HGG與單發性腦瘤瘤周水腫區域的FA值差異明顯；而程華等[16]在關于DTI在腦膠質瘤手術的報道中，發現FA在HGG、LGG有顯著差異。與本研究結果不同，推測原因可能是腦膠質瘤患者腫瘤內部結構復雜，水分子擴散受到細胞膜、細胞器阻礙，偏離高斯分布，而無法準確描述水分子真實擴散情況。另外，針對腦膠質瘤患者預后的研究中，發現較高MD、MK、RK值的患者術后2年OS較低，說明較高MD、MK、RK值的患者預后較差，提示MD、MK、RK可幫助有效評估腦膠質瘤患者預后，同時應對該類患者予以重視，制定完善隨訪方案，以期改善患者預后。

綜上所述，DKI的峰度參數可較好對腦膠質瘤分級，其中MK能有效鑒別HGG、LGG，MD、MK、RK對腦膠質瘤患者預后有一定評估價值。同時應留意到研究的不足之處，研究樣本的病理類型較少，未對不同類型進行探討，關于FA在腦膠質瘤分級診斷的價值，仍需大樣本、前瞻性研究予以進一步證實。