廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院放射科(廣西 南寧 530021)

韓 武 毛一樸 馬隆佰 李 傳

論 著

3.0T MR擴散張量成像在膠質瘤分級中的臨床診斷價值

廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院放射科(廣西 南寧 530021)

韓 武 毛一樸 馬隆佰 李 傳

目的探討MR擴散張量成像在膠質瘤分級中的研究價值。方法31例膠質瘤患者行3.0T MR常規(guī)及擴散張量成像(DTI)檢查，定量測量各向異性系數FA及表觀彌散系數值(ADC)，對低級別、高級別膠質瘤組間定量參數的比較采用Mann-Whitney U檢驗。以腫瘤ROI中ADC與FA值作為臨界點繪制出ROC曲線，計算曲線下面積，確定診斷閾值，評價其診斷效能。結果14例低級別膠質瘤的FA值為(139.4±81.3)；ADC值為(1.36±0.21)×10-3mm2/s；17例高級別膠質瘤FA值為(103.1±41.5)，ADC值為(1.09±0.28)×10-3mm2/s.；2兩組間參數差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。以ADC值作為臨界點判斷腫瘤低高級并繪制ROC曲線，曲線下面積為0.79。以ADC值等于1.11×10-3mm2/s作為診斷閾值，區(qū)分低高級腫瘤的敏感度為58.8%，特異度為92.9%。以FA值作為臨界點判斷腫瘤低高級 并繪制ROC曲線，曲線下面積為0.62。以FA值等于178.9作為診斷閾值，區(qū)分低高級腫瘤的敏感度為94.1%，特異度為35.7%。結論DTI中FA值及ADC值對膠質瘤病理分級有重要的評估價值。

膠質瘤；MR動態(tài)增強掃描；擴散張量成像；病理學

磁共振彌散張量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)主要反映膠質瘤對周圍腦白質纖維束的侵蝕及破壞情況，其惡性程度與腫瘤細胞的增殖、腫瘤血管生成破壞纖維束的完整性和連續(xù)性相關[1]。本研究中對31例膠質瘤定量測量DTI指標，探討DTI技術在膠質瘤分級及臨床運用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料回顧性分析2013年6月至2015年1月31例經手術及病理證實為膠質瘤患者的DTI數據。男15例，女16例，年齡4～70歲，中位年齡43歲。根據2007年WHO中樞神經系統(tǒng)腫瘤分類及分級標準[2]，膠質瘤Ⅰ、Ⅱ級為低級別膠質瘤(low grade glioma,LGG)共14例,Ⅲ、Ⅳ級為高級別膠質瘤(high grade glioma,HGG)共17例。其中毛細胞型星形細胞瘤(Ⅰ級)2例，原漿型星形細胞瘤(Ⅱ級)3例，彌漫型星形細胞瘤(Ⅱ級)4例，少突星形細胞瘤(Ⅱ級)5例。間變性星形細胞瘤(Ⅲ級)9例，間變性少突膠質星形細胞瘤(Ⅲ級)3例，間變性室管膜瘤(Ⅲ級)3例，膠質母細胞瘤(Ⅳ級)2例。主要臨床癥狀為頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、抽搐及肢體感覺、活動障礙等。入組患者一般臨床情況，見表1。

1.2 MR設備及掃描方案使用德國Siemens Skyra 3.0T超導型MR掃描儀，掃描序列包括常規(guī)平掃T1WI、T2WI、液體衰減反轉恢復序列(FLAIR)、DTI及常規(guī)增強MRI掃描。

DTI序列：采用單次激勵自旋回波平面回波成像，成像FOV取220cm×220cm，TR時間為5400ms，總層數40，層厚3.0mm，層間距0mm，相位編碼方向取從前到后方向，使用并行采集技術GRAPPA縮短采集信號時間，加速因子為2個，基礎分辨率為128×128，采用MDDW(多方向彌散成像)方式掃描，在30個方向上施加擴散敏感梯度，b值取2個，分別為0和1000s/mm2，b值0s/mm2采集信號的平均次數12次，b值1000s/mm2采集信號的平均次數2次。在參數選項卡里面設置完成掃描后自動處理出DWI圖，ADC圖，指數ADC圖，FA圖。

增強對比劑采用釓噴酸葡胺注射液(馬根維顯)，劑量0.2mmol/kg，注射速率：2.0ml/s，注射完畢后再追加注射同等劑量生理鹽水。本研究入組患者均未出現造影劑過敏。

1.3 圖像處理DTI圖像處理與分析：將掃描所得的DTI原始數據傳輸到Siemens Syngo MMWP工作站，利用Neuo 3D軟件包對DTI原始數據進行后處理。結合方向編碼彩色圖(directionally encoded color，DEC)、各向異性分數(fractional anisotropy，FA)圖，在橫斷面腫瘤最大層面實質區(qū)手工繪制4個ROI，ROI大小30mm2，實質區(qū)的選取要注意參考T1，T2，FLAIR圖和三個方向的DCE圖像，多種權重圖像聯(lián)合觀察，判斷并盡量避開水腫區(qū)域，測量其各向異性系數值(FA)及表觀彌散系數值(ADC)，測量時同時要注意避開腫瘤囊變、壞死及出血區(qū)域。同時取病灶鏡面?zhèn)日ＤX白質FA值作為參考值，病變區(qū)與正常腦白質的比值為各向異性系數值(FA)。ADC值要在ADC圖上測量，也是在橫斷面腫瘤最大層面實質區(qū)手工繪制4個ROI，ROI大小30mm2。ROI位置的選取要盡量和測量FA值時保持一致。取四次測量值的平均值。

1.4 統(tǒng)計學方法使用SPSS 16.0進行統(tǒng)計學分析。對FA值及ADC值采用Kolmogorov-Smirnov法進行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)性分布，其定量數據以表示，兩組間數據的比較均采用t和X檢驗。應用受試者工作特征(ROC)曲線分析FA值及ADC值鑒別診斷閾值特異性和敏感性。

2 結 果

2.1 不同病理類型的膠質瘤FA值和ADC值分析我們對入組的31名不同病理類型的膠質瘤FA值和ADC值進行統(tǒng)計分析后發(fā)現，不同病理類型的的膠質瘤患者FA值和ADC值無明顯統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。見表2。

2.2 不同級別膠質瘤FA值和ADC值分析結果進一步，我們對不同級別的膠質瘤患者FA值和ADC值進行統(tǒng)計分析。結果顯示：低級別膠質瘤FA平均值高于高級別膠質瘤組，同時低級別膠質瘤ADC高于高級別膠質瘤組，差異有統(tǒng)計學意義，見表3。

2.3 ROC曲線下面積分析結果以腫瘤ROI中的ADC/FA值作為臨界點判斷腫瘤的高低級別并繪制ROC圖(圖9)。ADC/FA的曲線面積為0.79/0.62，當ADC/FA閾值為1.11×10-3(mm2/s)/178.9時，低于此閾值可診斷高級惡性腫瘤，具有敏感度為58.8%/94.1%，特異度為92.9%/35.7%。相對于FA，ADC對腫瘤級別的區(qū)分具有更大的優(yōu)勢。

2.4 常規(guī)及DTI聯(lián)合掃描之間的靈敏度特異度分析我們以高級別膠質瘤為陽性，對常規(guī)MRI及DTI聯(lián)合掃描之間的靈敏度，特異度，準確度，陽性預測值和陰性預測值之間進行分析，結果發(fā)現，DTI聯(lián)合掃描的靈敏度，特異度，準確度均明顯高于常規(guī)掃描。差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，見表4-5。

表1 入組患者的一般臨床情況分析

表2 不同病理類型的膠質瘤FA值和ADC值分析

表2 不同病理類型的膠質瘤FA值和ADC值分析

腫瘤類型 例數 FA值 ADC值(10-3mm2/s)毛細胞型星形細胞瘤（I級） 2（2/31） 106.4±12.8 1.04±0.51原漿型星形細胞瘤（II級） 3（3/31） 113.3±22.5 1.17±0.87彌漫型星形細胞瘤（II級） 4（4/31） 119.2±18.9 1.21±0.42少突星形細胞瘤（II級） 5（5/31） 118.7±21.6 1.09±0.55間變性星形細胞瘤（Ⅲ級） 9（9/31） 121.3±18.5 1.23±0.77間變性少突膠質星形細胞瘤（Ⅲ級） 3（3/31） 119.4±21.7 1.28±0.69間變性室管膜瘤（Ⅲ級） 3（3/31） 125.±18.6 1.32±0.51膠質母細胞瘤（Ⅳ級） 2（2/31） 131.2±20.7 1.42±0.87 T值 - 1.24 0.86 P值 - ＞0.05 ＞0.05

表3 不同級別膠質瘤FA值與ADC值比較

表3 不同級別膠質瘤FA值與ADC值比較

注：FA：各向異性系數；ADC：表觀擴散系數

腫瘤分級 例數 FA值 ADC值(mm2/s)高級別膠質瘤 17 103.1±41.5 (1.09±0.28)×10-3低級別膠質瘤 14 139.4±81.3 (1.36±0.21)×10-3統(tǒng)計值 t=-4.610 t=-3.03 P值 ＜0.05 ＜0.05

3 討 論

MR擴散張量成像指標的指導意義：由于腫瘤分級對于治療與預后非常重要，影像學對于腫瘤分級能提供的輔助作用也就相應不可或缺。DTI主要反映了神經纖維解剖結構的完整性，能無創(chuàng)性評估腦白質纖維束的微觀生理及病理狀態(tài)。同時，DTI技術使用可以有效評判腫瘤細胞密度并評估腫瘤細胞入侵白質程度的技術。

ADC值在腫瘤中的變化，很大程度上是受到腫瘤細胞結構的影響[3]。隨著惡性程度的上升，腫瘤細胞結構密度增加，形態(tài)更為復雜，水分子的布朗運動受到進一步的限制，直接導致ADC值的下降。本研究中，ADC值在高級別膠質瘤中明顯低于低級別膠質瘤，間接證明了腫瘤細胞結構隨著惡性程度的增加而變得更為復雜。同時，高級別膠質瘤惡性程度高，腫瘤內異常腫瘤血管增生，腫瘤細胞微結構完整性破壞，使自由水浸潤神經纖維軸突間隙，FA值降低。本研究通過對比FA值發(fā)現，高級別膠質瘤FA值較低級別膠質瘤FA值明顯降低。反映出高級別膠質瘤間質內血管侵蝕、破壞神經纖維束，使自由水浸潤神經纖維軸突間隙，FA值降低，間接反映了腫瘤微血管空間分布情況[6-8]。

此前研究結果顯示高低級別腫瘤中FA與ADC差異有統(tǒng)計學意義，本研究也有類似結論，兩者都能區(qū)分不同級別的腫瘤[4]。但從診斷效能角度來比較，以不同級別中的FA值作為臨界點區(qū)分腫瘤級別，曲線面積為0.62，略低于ADC的曲線面積，顯示ADC具有更好的診斷效能。但FA具有較強的敏感度，較低的特異度；而ADC則敏感度略低，特異性較強。這種差異性主要是因為這兩個參數不同的理論差異所導致的[9]。FA更多的是反映出腫瘤內部結構的各向異性，而ADC則是反映腫瘤內部水分子擴散受限制程度，是綜合的平均效果，不包含各向異性的成分[10-12]。由于腫瘤本身的異質性，例如，水腫、實質部分并存，低級，高級腫瘤并存。從FA和ADC兩個不同出發(fā)點的指標來評價，可能會得到有差異的不同分析結果[13-15]。

表4 常規(guī)及DTI聯(lián)合掃描之間的靈敏度特異度分析

表5 不同檢測方法對腦膠質瘤的準確度、敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值比較（%）

圖1 以腫瘤的ADC和FA值作為臨界點區(qū)分低級與高級腫瘤的ROC曲線。線下面積分別為0.79(ADC)和0.622(FA)。

本研究利用FA和ADC兩個指標來評價腫瘤的高低級別，顯示了兩個指標都可以區(qū)分腫瘤的級別。兩者聯(lián)合的使用，對于更大樣本的研究一定會對腫瘤級別區(qū)分，與內部結構理解會有更好的幫助。我們對常規(guī)MRI和MRI聯(lián)合DTI的方法的靈敏度，特異度，準確度，陽性預測值和陰性預測值進行檢測，發(fā)現，MRI聯(lián)合DTI的診斷效能明顯高于常規(guī)MRI，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。我們推測，由于DTI方法在評價間質內血管侵蝕、破壞神經纖維束，使自由水浸潤神經纖維軸突間隙等方面有較好的優(yōu)越性，因此對臨床診斷有較好的提示作用，有助于影像科醫(yī)生對膠質瘤的級別進行診斷。

但是，本研究最大的局限在于，收集的臨床病例數較少，在評價診斷效能方面存在一定的偏倚。綜上，通過常規(guī)及DTI聯(lián)合掃描檢查能夠更加全面地評估膠質瘤新生血管增生及對神經纖維束破壞程度，為腫瘤的診斷、生長和轉移的監(jiān)測及術后復發(fā)提供了新的方法。

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(本文編輯: 張嘉瑜)

To Evaluate the Value of 3.0 MR Diffusion Tensor Imaging in Cerebral Glioma Grading

HAN Wu, MAO Yi-pu, MA Long-mo,et al．,
Department of Radiology, Guangxi Zhuang Autonomous Region People's Hospital, Nanning 530021, Guangxi Province,China

ObjectiveTo evaluate the value of diffusion tensor imaging（DTI）in cerebral glioma grading at 3．0T．MethodsThirty-one patients with pathologically confirmed cerebral glioma underwent DTI measurement． The values of FA of tumor tissues were measured and were correlated to the grade of cerebral gliomas by Kruskal-Wallis H test． ROC analysis was used to assess the FA and ADC to distinguish between low-grade glioma (LGG) and high grade glioma (HGG)．ResultsThe FA values were(139．4±81．3) and (103．1±41．5) for LGG) and HGG, respectively． The ADC values were (1．36±0．21)×10-3mm2/s and (1．09±0．28)×10-3mm2/s for LGG and HGG,respectively． Statistical significance of FA and ADC values were found between LGG and HGG (P＜0．05)． Area under curve (AUC) of ADC/FA was 0．79/0．62, the sensitivity was 58．8%/94．1% and the specificity was 92．9%/35．7%, with a threshold value of 1．11×10-3(mm2/s)/178．9．ConclusionThe DTI parameter-FA and ADC have the potential clinical importance for cerebral glioma grading．

Cerebral Glioma; Diffusion Tensor Imaging; Pathology

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.10.005

2017-09-06

韓 武

R246.5

A