劉東，錢海峰，姚麗娣，李鳳琪，吳曉，何劍，孫勝杰（湖州市中心醫(yī)院，浙江 湖州313000）

3.0T磁共振動態(tài)對比增強定量分析對腦膠質(zhì)瘤分級的診斷價值

劉東，錢海峰，姚麗娣，李鳳琪，吳曉，何劍，孫勝杰
（湖州市中心醫(yī)院，浙江 湖州313000）

目的探討3.0T磁共振動態(tài)對比增強（DCE-MRI）定量分析對腦膠質(zhì)瘤分級的診斷價值。方法回顧性分析經(jīng)病理證實的16例高級別腦膠質(zhì)瘤（HGG）和12例低級別腦膠質(zhì)瘤（LGG）患者的磁共振平掃和DCE-MRI資料，通過藥代動力學模型計算腫瘤的定量分析容積轉(zhuǎn)運參數(shù)（volume transfer coeffi cient，Ktrans）、速率常數(shù)（Kep）、血管外細胞外容積分數(shù)（Ve）等參數(shù)，以t檢驗來比較HGG和LGG定量分析參數(shù)的統(tǒng)計學差異，通過ROC曲線評估定量分析參數(shù)Ktrans值、Ve值對診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的敏感度、特異度和曲線下面積。結(jié)果高級別和低級別腦膠質(zhì)瘤的定量分析參數(shù)Ktrans值、Ve值組間差異均有統(tǒng)計學意義（t值分別為3.934和3.293，均P＜0.01），而高級別腦膠質(zhì)瘤的Kep值高于低級別腦膠質(zhì)瘤，但組間差異無統(tǒng)計學意義（t值0.208，P＞0.05）。Ktrans值診斷臨界值為0.105/min時，診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的敏感度、特異度和曲線下面積分別為87.5%、83.3%和0.919。Ve值診斷臨界值為0.442時，診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的敏感度、特異度和曲線下面積分別為62.5%、91.7%和0.810。結(jié)論DCE-MRI的定量分析參數(shù)Ktrans值、Ve值有助于高級別和低級別腦膠質(zhì)瘤分級的診斷。

膠質(zhì)瘤；DCE-MRI；定量分析；診斷

傳統(tǒng)動態(tài)增強磁共振主要通過觀測病灶形態(tài)學特點并結(jié)合時間-信號強度曲線來診斷［1-3］，這種半定量的分析方式雖然操作簡單，但不能準確反映病灶內(nèi)對比劑濃度變化。磁共振動態(tài)對比增強（dynamiccontrastenhancedmagneticresonance imaging，DCE-MRI）定量分析則通過動態(tài)監(jiān)測對比劑在體內(nèi)的吸收、代謝等藥代動力學過程獲得定量的血流動力學參數(shù)，從而實現(xiàn)在細胞分子功能水平上反映組織血管分布、血流灌注等生理信息的作用［4-5］。本研究旨在探討T1加權DCE-MRI技術通過藥代動力學模型計算定量參數(shù)在腦膠質(zhì)瘤術前病理分級的診斷價值。

1　資料與方法

1.1一般資料選擇2014年5～11月在本院行術前磁共振檢查且病理診斷為腦膠質(zhì)瘤的患者28例，其中男16例，女12例，年齡14～73歲，平均（39.8±16.7）歲。按照2007年WHO標準病理診斷為高級別腦膠質(zhì)瘤 （high grade glioma，HGG）16例（III級7例，IV級9例），其中男10例，女6例，腫瘤大小 （4.5±1.4）cm；低級別膠質(zhì)瘤 （low grade glioma，LGG）12例（I級2例，II級10例），其中男7例，女5例，腫瘤大?。?.9±1.6）cm；高低級別膠質(zhì)瘤在年齡、性別、腫瘤大小等方面差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。所有患者均在行磁共振檢查后兩周內(nèi)手術，檢查前均簽署知情同意書。

1.2檢查方法使用美國GE公司Discovery MR 750 3.0T超導型磁共振儀，采用16通道頭顱相控陣線圈。對每位患者行常規(guī)平掃和DCE-MRI檢查。DCE-MRI掃描采用軸位的LAVA序列。先掃描5個翻轉(zhuǎn)角的T1Map，然后行動態(tài)增強掃描。具體參數(shù):（1）多翻轉(zhuǎn)角的T1Map:TR 3.6ms、TE 2.2ms，矩陣160×128，層厚4.0mm，翻轉(zhuǎn)角:3、6、9、12、15。（2）基于 T1加權動態(tài)增強掃描（liver acquisition with volume acceleration，LAVA）序列:TR 3.6ms、TE 2.2ms，矩陣 160×128，層厚 4.0mm，翻轉(zhuǎn)角: 15。單期掃描時間6秒，共40期，動態(tài)增強掃描第2個動態(tài)增強時相結(jié)束后，采用高壓注射器同步靜脈注射對比劑釓噴酸葡胺（gadopentetate dimeglumine，GD-DTPA），注射速率3mL/s，劑量0.1mmol/kg，并以相同速率注射生理鹽水20mL沖洗導管。DCE-MRI檢查的所有序列定位層面保持一致。

1.3圖像分析將多翻轉(zhuǎn)角的T1Map數(shù)據(jù)及DCE-MRI掃描數(shù)據(jù)分別導入GE公司動態(tài)對比增強定量分析軟件（Omni Kinetics tool），利用軟件Extended Tofts Linear Model兩室模型，以3D非剛性自動三維配準形式，選擇上矢狀竇作為靶血管提取個體化血管輸入函數(shù)（venous input function，VIF），獲得時間-濃度曲線。在T1加權動態(tài)增強圖像上最大病灶區(qū)手動勾畫出面積為20～60mm2圓形感興趣區(qū)域 （region of interest，ROI），避開囊變、壞死、出血及正常血管，以保證選擇到病灶增強部位，軟件自動生成ROI內(nèi)定量參數(shù)彩圖及參數(shù)最大值，包括血漿與細胞外血管外間隙（EES）間轉(zhuǎn)運常數(shù)（volume transfer coeffi cient，Ktrans）、血管外細胞外容積分數(shù)（Ve）和對比劑從EES返回到血管空間的速率常數(shù)（Kep），各參數(shù)值均重復測量5次取平均值。圖像判讀由2名放射科副主任以上醫(yī)師按單盲法分析，結(jié)果不一致時經(jīng)協(xié)商取得一致意見。

1.4統(tǒng)計學處理所有數(shù)據(jù)采用MedCalc醫(yī)學統(tǒng)計軟件分析。測得腦膠質(zhì)瘤的DCE-MRI定量分析參數(shù)（Ktrans值、Ve值、Kep值）以（±s）表示，兩組數(shù)據(jù)間比較采用獨立樣本t檢驗。采用ROC曲線分析Ktrans值、Ve值對高級別腦膠質(zhì)瘤鑒別診斷的敏感度、特異度和曲線下面積（AUC）。

2　結(jié)果

16例高級別與12例低級別腦膠質(zhì)瘤的DCE-MRI定量分析參數(shù) （Ktrans值、Ve值、Kep值）最大值見表1，高級別與低級別腦膠質(zhì)瘤DCEMRI圖像詳見圖1～2。其中Ktrans值、Ve值HGG組高于 LGG組（P＜0.01）。ROC曲線分析，Ktrans值診斷臨界值為0.105/min時，診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的敏感度、特異度和曲線下面積分別為87.5%、83.3%和0.919；Ve值診斷臨界值為0.442時，診斷高級別腦膠質(zhì)瘤的敏感度、特異度和曲線下面積分別為62.5%、91.7%和0.810。詳見圖3和表2。Ktrans值和Ve值的AUC，兩者差異無統(tǒng)計學意義（Z=1.127，P＞0.05）。

表1　高低級別腦膠質(zhì)瘤DCE-MRI定量分析參數(shù)結(jié)果比較（±s）

表1　高低級別腦膠質(zhì)瘤DCE-MRI定量分析參數(shù)結(jié)果比較（±s）

與LGG組比較**P＜0.01

組別　n　Ktrans值（/min）　Ve值　Kep值（/min）HGG組　16　0.276±0.164**　0.486±0.191**　1.632±1.204 LGG組　12　0.084±0.044　0.274±0.132　1.537±1.194

圖1　高級別膠質(zhì)瘤病例（WHO，Ⅲ級）。圖1A為T1增強原圖，圖1B～1D，分別為DCE-MRI定量成像參數(shù)Ktrans、Kep和Ve彩圖，各ROI（紅、黃、蘭序列），測得Ktrans值、Kep值和Ve值最大值分別為0.269/min、1.954/min和0.228。

圖2　低級別膠質(zhì)瘤病例（WHO，Ⅰ級）。圖2A為T1增強原圖，圖2B～2D，分別為DCE-MRI定量成像參數(shù)Ktrans、Kep和Ve彩圖，各ROI（紅、黃、蘭序列），測得Ktrans值、Kep值和Ve值最大值分別為0.087/min、5.779/min和0.019。

圖3ROC曲線

表2ROC曲線分析結(jié)果

3　討論

動態(tài)對比增強MRI（DCE-MRI）屬于灌注成像范疇，原理是基于Tofts等［6］提出的雙室血流動力學模型，將感興趣區(qū)假設為一個中央室（血管內(nèi)）和一個周圍室（血管外細胞外間隙），快速注入順磁性對比劑后迅速滲透到血管內(nèi)及血管外細胞外間隙（EES），對比劑因質(zhì)子自旋和電子偶極作用增強了鄰近質(zhì)子的弛豫，導致T1的縮短，造成信號變化，對比劑通過后信號恢復?；陔p室動力學模型得出時間信號強度曲線，從而得出定量參數(shù)，由于不同系統(tǒng)之間基礎信號有差異使得半定量參數(shù)在不同MR掃描中不易比較。美國國家癌癥研究院（NCI，USA）推薦定量參數(shù)作為研究的重點［7］。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，特別是高級別腦膠質(zhì)瘤會破壞血腦屏障，使得血管內(nèi)皮通透性增加，注射Gd-DTPA對比劑后，血管內(nèi)的對比劑尤其是小分子量對比劑會滲漏到周圍組織間隙，就會產(chǎn)生對比劑的T1短效應影響［8］。因此T2或T2加權的動態(tài)磁敏感對比增強磁共振 （dynamic susceptibility contrast，DSC）雖然作為腦腫瘤微血管密度和腫瘤分級評價的熱點研究［7］，但存在一定的技術缺陷，即以血腦屏障未被腫瘤破壞為前提［8］。本研究主要基于T1加權DCE-MRI定量分析參數(shù)對腦膠質(zhì)瘤惡性程度分級進行研究。

腦膠質(zhì)瘤生長過程中，微血管內(nèi)皮生長因子分泌增加，促使不成熟的新生微血管生長，提高微血管密度，同時基底膜不完整，血管通透性增加，而微血管密度與腫瘤尤其是血管依賴性腫瘤（腦膠質(zhì)瘤等）的病理分級是呈正相關的關系［9-10］。表1可見，高級別腦膠質(zhì)瘤定量參數(shù) Ktrans、Ve、Kep的值高于低級別腦膠質(zhì)瘤，在三者的偽彩圖上也可以看到LGG的信號明顯低于HGG（圖1～2），但是僅Ktrans和Ve值的差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），與賈中正等［11］報道一致。這是由于定量分析參數(shù)Ktrans代表對比劑從血管至腫瘤間隙的跨內(nèi)皮細胞轉(zhuǎn)運；Ve表示腫瘤血管外細胞外容積；Kep表示對比劑返回至血管內(nèi)的反向轉(zhuǎn)運常數(shù)，即 Ktrans值、Ve值越高，表示微血管生成越多，血管通透性越高，腦膠質(zhì)瘤的級別越高。鄧振生等［8］報道26例腦膠質(zhì)瘤通過Tofts模型計算Kep值與病理分級之間沒有確定的關系。本研究中，高級別腦膠質(zhì)瘤的Kep值盡管高于低級別腦膠質(zhì)瘤，但兩者差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），符合文獻報道。這些研究結(jié)果均提示Ktrans值、Ve值越高，HGG可能性越大。

近期一些研究結(jié)果表明定量參數(shù)Ktrans值對鑒別腫瘤的良惡性具有較高的敏感度和特異度［5，12-13］，認為Ktrans值越高預示新生微血管越多，腫瘤進展越快，惡性可能性越大。本研究中ROC曲線分析中，取Ktrans值最大值診斷臨界值為0.105/min時，鑒別HGG和LGG的敏感度和特異度分別為87.5%和83.5%，曲線下面積為0.919；Ve值最大值診斷臨界值為0.442/min時，鑒別HGG和LGG的敏感度和特異度分別為62.5%和91.67%，曲線下面積為0.810，均具有較好的診斷價值。

綜上所述，HGG的DCE-MRI定量分析參數(shù)Ktrans值、Ve值高于LGG，有助于高級別和低級別腦膠質(zhì)瘤分級的診斷。DCE-MRI通過明確的定量參數(shù)值有助于提高診斷的客觀性和可靠性。但本研究未考慮到腫瘤的壞死、囊變及水腫等適應性變化與微血管通透性有關系，且樣本量較少，研究尚存在一定局限性。

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