感興趣區選取數量對腦膠質瘤IVIM 參數測量的影響

劉鈺嬋，張 威，邱 俊，鄧克學

（安徽醫科大學附屬省立醫院南區影像中心，安徽 合肥 230036）

體素內不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）MR 成像，由Le Bihan 等在1986 年首先提出[1]，其作為一種非對比劑MR 灌注成像方法，可以同時監測組織內微血管灌注及水分子擴散情況，在膠質瘤的術前診斷、分級和分型及預后評估方面具有廣闊前景[2]。但由于腫瘤組織內有時會存在壞死、囊變或出血，且感興趣區（ROI）的選擇具有主觀因素[3]，因此，國內外展開了許多有關ROI 不同勾畫方法、大小及位置對IVIM 參數測量影響的研究。本研究旨在探討感興趣區選取數量對腦膠質瘤IVIM參數測量的影響，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2019 年5 月-2020 年8 月安徽醫科大學附屬省立醫院收治的腦膠質瘤患者56例，其中男30 例，女26 例，年齡21～76 歲，中位年齡51 歲，其中低級別膠質瘤18 例，高級別膠質瘤38 例。納入標準：①手術病理證實為膠質瘤；②治療前接受MRI 平掃、增強、DWI 及IVIM 檢查；③瘤周水腫區最大長徑≥1 cm；④適于勾畫足夠感興趣區。排除標準：①圖像質量不佳；②無法勾畫足夠數目感興趣區。本研究經醫院倫理委員會審批通過，患者知情同意并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE HDx 3.0T 超導型MRI 掃描儀，8 通道頭部線圈。囑患者仰臥。軸位T1Flair 序列參數：TR 3000 ms，TE 24 ms，TI 860 ms；T2FSE 序列參數：TR 6020 ms，TE 120 ms；T2Flair 序列參數：TR 9000 ms，TE 100 ms，TI 2400 ms；DWI 參數：TR 4200 ms，TE 88 ms。矩陣512×512，FOV 24 cm×24 cm，層厚5 mm，層間距1.5 mm；2 個b 值分別為0、1000（s/mm2）。IVIM 參數：TR 6000 ms，TE 84 ms，10個b 值分別為20、50、100、200、400、600、800、1000、1500、2000（s/mm2），掃描時間9 min 20 s。采用高壓注射器，經肘靜脈注射0.2 mmol/kg Gd-DTPA，注射速率3 ml/s。

1.3 圖像分析與處理 由1 名10 年以上工作經驗影像科醫師獨立進行圖像分析和處理。將原始圖像傳至AW4.7 后處理工作站，采用MADC 軟件對數據進行后處理和測量。參考MRI 平掃和增強圖像選擇腫瘤實質區、瘤周水腫區及對側正常白質的感興趣區，避開血管、囊變、壞死及出血部分，每個區域均分別選取3 個（3 點法）、5 個（5 點法）、10 個（10 點法）ROI（面積30～45 mm2），三次勾畫時間間隔1 個月，獲得ADC、D*、D、f 參數值，見圖1。

圖1 腦膠質瘤IVIM 參數影像圖

1.4 統計學方法 采用SPSS 24.0 統計軟件進行數據處理。數據經正態性檢驗后，以（）表示，采用單因素方差分析及組內相關系數（ICC）比較三種ROI 勾畫法測得IVIM 參數值的差異及可重復性，ICC＜0.4 表示可重復性差，ICC＞0.75 表示可重復性高。采用ROC 曲線分析IVIM 參數值的診斷效能，曲線下面積（AUC）＜0.7 表示診斷性能較差。以P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三種ROI 方法IVIM 參數結果比較 三種ROI方法不同區域ADC、D*、D、f 比較，差異無統計學意義（P＞0.05），但三種方法測得腫瘤實質區及瘤周水腫區的IVIM 參數可重復性高（ICC＞0.8），測量對側正常白質IVIM 參數的可重復性較好（ICC＞0.6）；腫瘤實質區、瘤周水腫區、對側正常白質的ADC、D*、D 值比較，差異有統計學意義（P＜0.05），且腫瘤實質區、瘤周水腫區的ADC、D 值高于對側正常白質，D*值低于對側；三區域間f 值比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 三種ROI 法測得腦膠質瘤IVIM 參數結果（）

表1 三種ROI 法測得腦膠質瘤IVIM 參數結果（）

2.2 三種ROI 方法不同區域IVIM 參數值的診斷效能分析 在診斷腫瘤實質區、瘤周水腫區、對側正常白質三種不同區域的ADC 值及D 值時，5 點法及10 點法的診斷性能（AUC=0.7）高于3 點法（AUC＜0.7）；三種方法診斷不同區域D*值及f 值時診斷性能較差（AUC＜0.7），見表2、圖2。

表2 三種ROI 方法不同區域IVIM 參數值的診斷效能分析

圖2 三種ROI 方法不同區域IVIM 參數值診斷效能的ROC 曲線圖

圖2 三種ROI 方法不同區域IVIM 參數值診斷效能的ROC 曲線圖（續）

3 討論

感興趣區選擇方法對IVIM 參數測量的影響一直存在爭議。既往在良惡性甲狀腺結節、肝細胞癌組織學分級的研究中表示[4，5]，腫瘤全體積勾畫法優于單節ROI 勾畫法。而康曉偉等[6]在膠質瘤分級的研究中則發現，腫瘤最大層面實性部分的ROI 勾畫優于全體積勾畫法，ROI 選取數量不同可能是導致研究結果不同的一個潛在因素。另外，ROI 的選擇也關系著定量圖像分析的標準化[7,8]。IVIM 在中樞神經系統，尤其是膠質瘤的應用十分廣泛，因此，探討感興趣選取數量對IVIM 參數測量的影響具有十分重要的意義。

本研究中3 點法、5 點法、10 點法不同區域ADC、D*、D、f 比較，差異無統計學意義（P＞0.05），但三種方法測得腫瘤實質區及瘤周水腫區的IVIM 參數可重復性高（ICC＞0.8），對側正常白質的IVIM 參數可重復性較好（ICC＞0.6），與既往研究結果類似[9，10]。這三種方法本質上是引起測量面積以及測量位置上的不同，這可能表明腫瘤內部成分在同一區域中的差異并不明顯。但在比較膠質瘤腫瘤實質區、瘤周水腫區、對側正常白質的ADC、D 值時，5 點法、10點法的診斷性能（AUC＞0.7）優于3 點法，對于D*及f，3 種方法均不能體現出良好的診斷性能（AUC＜0.7）。潘晗[11]研究中提出，不推薦使用3 點法測IVIM各參數值，不推薦10 點法測D*值，可能說明在比較不同區域之間參數值的差異時，獲得更多感興趣區的數量能夠獲得更多的有效信息。

在IVIM 腦膠質瘤分級的研究中，有關D、D*、f值的價值一直存在爭議。研究表示[12，13]，D*、f 對高低級別膠質瘤的診斷具有臨床意義；而Kusunoki M等[14]研究認為，D*值對疾病診斷無明顯作用。Li WF等[15]研究中表示f 值在分級中并沒有意義，而Luo H等[16]研究則認為f 價值優于D、D*。有關膠質瘤分級、膠質瘤與其他腦腫瘤的鑒別診斷研究中，通常都采取腫瘤實質區與對側正常白質，甚至與瘤周水腫區進行比較，本研究結果顯示，三種ROI 方法腫瘤實質區、瘤周水腫區、對側正常白質的ADC、D*、D值比較，差異有統計學意義（P＜0.05），且腫瘤實質區、瘤周水腫區的ADC、D 值高于對側正常白質，D*值低于對側；三區域間f 值比較，差異無統計學意義（P＞0.05），與既往研究結果一致[17-19]，其表明對于低級別膠質瘤，腫瘤實質區與對側正常白質的f 值無統計學差異，但對高級別膠質瘤而言則有差異，這與Bisdas S 等[20]研究結果相反，出現研究結果爭議的原因可能在于f 值的選擇受到TE 選擇的影響，但不同研究者之間有關TE 值的設定很難達到統一，且缺乏標準化[21，22]。

本研究中腫瘤實質區、瘤周水腫區的ADC、D值高于對側正常半卵圓中心，而D*則低于對側，f值無明顯差異，與宋雙雙等[23]和王超超等[24]研究存在差異，其結果均表明腫瘤實質區的D、D*高于對側，f 值低于對側，考慮原因在于D 值同樣反映擴散運動，當相同情況下具有更高的細胞密度和體積，細胞間隙收縮，ADC 及D 值減低，所以腫瘤實質區ADC、D 值要高于對側；D*反映灌注情況，從另一方面表明腫瘤實質區、瘤周水腫區的微血管分布密度要低于對側，但這種情況不夠穩定。腦脊液（CSF）對血液具有類似的擴散依賴性信號衰減，因此不同組織中腦脊液成分的含量以及血液和組織的松弛效應對f 值均有影響[22]。對于不同研究者而言，不同患者腫瘤發生部位、瘤周水腫程度很難做到統一，這一定程度上導致有關f 值的研究呈現不同的結果。本研究也存在一定的局限性：①沒有進行不同觀察者之間一致性的比較；②選擇的是小圓形ROI 勾畫法，沒有比較不同畫法之間的可重復性；③樣本量較小。

綜上所述，3 點法、5 點法、10 點法測量腦膠質瘤IVIM 參數顯示較高的可重復性，但在比較腫瘤實質區、瘤周水腫區、對側正常白質IVIM 參數的差異時，5 點法及10 點法測量ADC 及D 值性能優于3 點法，三種方法均不適合測量D*及f 值。在IVIM參數的研究中，需要選擇更加穩定的ROI 勾畫方法，減少其對結果的影響。