龔軍偉，羅天友，吳少平，張竹，程潤(rùn)田，蔣佩伶

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瘤周水腫區(qū)擴(kuò)散張量成像定量參數(shù)在膠質(zhì)瘤分級(jí)中的診斷價(jià)值

龔軍偉1，羅天友1*，吳少平2，張竹1，程潤(rùn)田1，蔣佩伶1

1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016； 2.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院放射科，四川成都 610500；

探討膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)近、中、遠(yuǎn)不同區(qū)域擴(kuò)散張量成像（DTI）中相對(duì)各向異性分?jǐn)?shù)（rFA）值及相對(duì)表觀擴(kuò)散系數(shù)（rADC）值鑒別診斷膠質(zhì)瘤分級(jí)的價(jià)值?；仡櫺苑治鼋?jīng)病理證實(shí)的48例膠質(zhì)瘤患者的DTI資料，其中高級(jí)別組30例，低級(jí)別組18例。取軸位水腫徑線最大層面，測(cè)量瘤周水腫區(qū)近、中、遠(yuǎn)不同區(qū)域FA值和ADC值及對(duì)側(cè)半球鏡像正常白質(zhì)區(qū)的FA值和ADC值，然后計(jì)算瘤周水腫區(qū)不同區(qū)域rFA值（rFA1、rFA2、rFA3）和rADC值（rADC1、rADC2、rADC3），比較其變化情況及在高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤中的差異。高級(jí)別組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)rFA1、rFA2、rFA3低于低級(jí)別組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；高級(jí)別組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)rADC1、rADC2、rADC3高于低級(jí)別組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）。ROC曲線分析顯示，rFA1、rFA2、rFA3、rADC1、rADC2和rADC3鑒別高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤的曲線下面積分別為0.972、0.893、0.854、0.743、0.761、0.694，rFA1與rFA2、rFA3的ROC曲線下面積差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（0.05），rFA2與rFA3的ROC曲線下面積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）；rADC1、rADC2和rADC3的ROC曲線下面積兩兩比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）；rFA1或rFA2與rADC1、rADC2、rADC3的ROC曲線下面積差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（0.05）；rFA3與rADC1、rADC2的ROC曲線下面積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）。瘤周水腫區(qū)近、中、遠(yuǎn)不同區(qū)域DTI定量參數(shù)rFA值和rADC值鑒別診斷膠質(zhì)瘤高、低級(jí)別均有一定的價(jià)值，但rFA值的診斷效能明顯優(yōu)于rADC值。

神經(jīng)膠質(zhì)瘤；磁共振成像；擴(kuò)散張量成像；診斷，鑒別

膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見(jiàn)的原發(fā)惡性腫瘤，預(yù)后較差，其治療方案的選擇及預(yù)后評(píng)估與其級(jí)別高低密切相關(guān)[1-2]。因此，膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)及惡性程度判斷尤為重要。Lin等[3]研究發(fā)現(xiàn)，瘤周水腫區(qū)腦血流量梯度可作為有效參數(shù)鑒別高級(jí)別膠質(zhì)瘤和顱內(nèi)單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤。對(duì)高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)各向異性分?jǐn)?shù)（FA）和表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）的研究已較多[4-7]；但其在鑒別膠質(zhì)瘤高、低級(jí)別中的價(jià)值尚未達(dá)成共識(shí)，且其測(cè)量感興趣區(qū)（ROI）均位于腫瘤周?chē)?，而關(guān)于瘤周水腫區(qū)不同區(qū)域及離瘤灶邊緣不同距離擴(kuò)散張量成像（DTI）定量參數(shù)的研究鮮有報(bào)道。本研究將高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)分為1~4個(gè)方向和近、中、遠(yuǎn)3個(gè)不同距離（不同區(qū)域）進(jìn)行測(cè)量，探討其DTI的相對(duì)FA（relative FA，rFA）值及相對(duì)ADC（relative ADC，rADC）值是否存在差別，及其在膠質(zhì)瘤高、低級(jí)別鑒別中的價(jià)值，為臨床診療及預(yù)后評(píng)估提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2013年11月－2017年3月于重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院行常規(guī)MRI和DTI掃描，資料完整且經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的膠質(zhì)瘤患者76例，根據(jù)常規(guī)MRI軸位T1WI、T2WI、T2-FLAIR及軸位T1WI增強(qiáng)掃描圖像分析，排除其中瘤周水腫不明顯或僅有輕度水腫（最大范圍徑線≤10 mm）且與腫瘤實(shí)質(zhì)分界不清的28例，最終納入48例。其中男21例，女27例；年齡13~79歲，平均（46.1±15.5）歲。所有患者行MRI檢查前均未接受任何治療，主要臨床癥狀：頭痛或頭暈15例，肢體抽搐或伴意識(shí)障礙14例，肢體乏力或伴意識(shí)障礙7例，頭痛、頭暈伴嘔吐或肢體乏力或抽搐6例，記憶力減退3例，肢體麻木伴其他3例。根據(jù)2007版WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類[8]分為高級(jí)別組30例，其中WHO III級(jí)17例，IV級(jí)13例；瘤體直徑（40.3±11.7）mm，瘤周水腫直徑（30.0±11.2）mm；低級(jí)別組18例，其中WHO I級(jí)4例，II級(jí)14例；瘤體直徑（47.4±15.6）mm，瘤周水腫直徑（19.0±5.3）mm。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa HDxt 3.0T MR掃描儀，頭部專用8通道相控陣線圈。所有患者均行常規(guī)MRI和DTI掃描。常規(guī)MRI掃描包括平掃和增強(qiáng)掃描，序列為，軸位T1-FLAIR：TR 1650 ms，TE 23.7 ms，TI 720 ms；FSE T2WI：TR 2860 ms，TE 119.2 ms，T2-FLAIR：TR 6880 ms，TE 150 ms，TI 1850 ms；層厚5 mm，層間距1.5 mm，軸位擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI），b值取1000 s/mm2；軸位、矢狀位及冠狀位T1WI增強(qiáng)掃描，軸位參數(shù)：TR 1913 ms，TE 21.2 ms，TI 860 ms；矢狀位參數(shù)：TR 1967 ms，TE 24.1 ms，TI 720 ms；冠狀位參數(shù)：TR 2405 ms，TE 21.9 ms，TI 750 ms。對(duì)比劑采用釓噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA，4 mmol/L），用量0.2 mmol/kg，使用專用高壓注射器（Spectris Solaris EP）經(jīng)肘靜脈注射，注射速度2~3 ml/s，然后以相同速度注射20 ml生理鹽水沖管。DTI掃描在增強(qiáng)掃描前進(jìn)行，參數(shù)：TR 8000 ms，TE 87.6 ms，矩陣128×130，視野24 cm×24 cm，1次采集，b值=0、1000 s/mm2，擴(kuò)散敏感梯度方向?yàn)?0 s/mm2，層厚5 mm，層間距0 mm，掃描時(shí)間4 min 16 s。

1.3 數(shù)據(jù)后處理 將采集的數(shù)據(jù)傳至GE ADW 4.6工作站，使用Functool軟件行后處理，獲得FA偽彩圖和ADC偽彩圖，然后確定瘤周水腫區(qū)ROI，每個(gè)ROI均取相同的面積（26 mm2），具體方法如下：①在瘤周水腫區(qū)范圍徑線最大的層面，定義緊鄰瘤體的水腫區(qū)為近，緊鄰看似正常白質(zhì)的水腫區(qū)為遠(yuǎn)，近和遠(yuǎn)的中心區(qū)域?yàn)橹?，近、中、遠(yuǎn)3個(gè)ROI的連線原則上與瘤體邊緣切線垂直，根據(jù)瘤周水腫分布的具體情況，在水腫區(qū)選擇1~4個(gè)方向進(jìn)行測(cè)量（其中1個(gè)方向測(cè)量11例，2個(gè)方向16例，3個(gè)方向12例，4個(gè)方向9例），各個(gè)方向上ROI不交叉；②計(jì)算各個(gè)方向上相同距離（近、中、遠(yuǎn)）ROI所對(duì)應(yīng)的平均FA值（簡(jiǎn)稱FA1、FA2、FA3）和平均ADC值（簡(jiǎn)稱ADC1、ADC2、ADC3）；③測(cè)量對(duì)側(cè)鏡像正常白質(zhì)區(qū)的FA值和ADC值，計(jì)算獲得瘤周水腫區(qū)近、中、遠(yuǎn)不同區(qū)域的rFA值和rADC值（水腫區(qū)/鏡像白質(zhì)區(qū)），分別為rFA1、rFA2、rFA3和rADC1、rADC2、rADC3。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0軟件，膠質(zhì)瘤高、低級(jí)別組中符合正態(tài)分布的參數(shù)采用成組資料檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布的參數(shù)采用秩和檢驗(yàn)，<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；將組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的各參數(shù)行受試者工作特性（ROC）曲線分析，獲取各參數(shù)的最佳界值及對(duì)應(yīng)的敏感度和特異度。

2 結(jié)果

2.1 兩組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)DTI參數(shù)比較 兩組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)不同距離FA值均低于對(duì)側(cè)鏡像區(qū)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；高級(jí)別組近、中、遠(yuǎn)rFA值分別低于低級(jí)別組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；rFA值由近及遠(yuǎn)呈逐漸升高趨勢(shì)。兩組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)不同距離ADC值均高于對(duì)側(cè)鏡像區(qū)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；高級(jí)別組膠質(zhì)瘤近、中、遠(yuǎn)rADC值分別高于低級(jí)別組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（<0.05）；高級(jí)別組19例、低級(jí)別組12例瘤周水腫區(qū)rADC值由近及遠(yuǎn)呈逐漸降低趨勢(shì)。見(jiàn)圖1~4。

圖1 兩組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)及鏡像區(qū)DTI參數(shù)。ADC1、ADC2、ADC3及鏡像區(qū)ADC

圖2 兩組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)DTI參數(shù)相對(duì)值比較。與高級(jí)別組DTI參數(shù)相對(duì)值比較，*P<0.05

圖3 男，69歲，多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤IV級(jí)。T2WI示右側(cè)顳頂葉不均勻較高混雜信號(hào)瘤灶伴瘤周大片高信號(hào)水腫區(qū)（A）；增強(qiáng)掃描瘤灶呈不規(guī)則明顯厚環(huán)狀強(qiáng)化（B）；FA偽彩圖（C）和ADC偽彩圖（D）示測(cè)量瘤周水腫區(qū)及對(duì)側(cè)鏡像正常白質(zhì)區(qū)4個(gè)方向上近、中、遠(yuǎn)不同區(qū)域FA值和ADC值

圖4 男，37歲，星形細(xì)胞瘤II級(jí)。T2WI示右側(cè)額葉不均勻稍高混雜信號(hào)瘤灶伴片狀高信號(hào)水腫區(qū)（A）；增強(qiáng)掃描病灶呈不均勻結(jié)節(jié)樣強(qiáng)化（B）；FA偽彩圖（C）和ADC偽彩圖（D）示測(cè)量瘤周水腫區(qū)及對(duì)側(cè)鏡像正常白質(zhì)區(qū)2個(gè)方向上近、中、遠(yuǎn)不同區(qū)域FA值和ADC值

2.2 兩組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)DTI參數(shù)的ROC曲線分析 除rADC3外，其余各參數(shù)曲線下面積（AUC）均>0.70；且rFA1的診斷效果最佳，見(jiàn)表1。rFA1、rFA2、rFA3、rADC1、rADC2和rADC3的AUC兩兩比較發(fā)現(xiàn)，rFA1與rFA2、rFA3差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（0.05），rFA2與rFA3差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）；rADC1、rADC2和rADC3兩兩間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）；rFA1或rFA2與rADC1、rADC2、rADC3差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（0.05）；rFA3與rADC1、rADC2差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05）。

表1兩組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)DTI參數(shù)的ROC曲線分析

指標(biāo)AUC診斷閾值敏感度（%）特異度（%）約登指數(shù)Z值P值 rFA10.9720.33283.33100.000.83325.972<0.05 rFA20.8930.45986.6783.330.7007.728<0.05 rFA30.8540.55476.6788.890.6565.419<0.05 rADC10.7431.82273.3372.220.4563.022<0.05 rADC20.7611.75076.6766.670.4333.625<0.05 rADC30.6941.62770.0072.220.4222.488<0.05

3 討論

DTI能檢測(cè)活體組織水分子的擴(kuò)散程度與方向，F(xiàn)A值和ADC值是DTI常用的2個(gè)參數(shù)，F(xiàn)A值主要與組織細(xì)胞密度、細(xì)胞核分裂方式、白質(zhì)纖維束排列、髓鞘形成等因素有關(guān)，ADC值主要反映水分子各個(gè)方向的擴(kuò)散情況，因此FA值和ADC值可用于反映腫瘤的病理特征[9]及腫瘤周?chē)慕?rùn)情況[10]，進(jìn)而提高其在膠質(zhì)瘤分級(jí)中的價(jià)值。

近年來(lái)，采用FA值和ADC值對(duì)膠質(zhì)瘤高、低級(jí)別進(jìn)行鑒別的研究較多，多數(shù)認(rèn)為瘤周水腫區(qū)FA值和（或）ADC值有一定的鑒別診斷價(jià)值[5,11]，也有研究認(rèn)為意義不大[6-7,12]。除研究對(duì)象、成像設(shè)備、掃描參數(shù)等客觀因素的影響外，多數(shù)研究的瘤周水腫區(qū)DTI參數(shù)測(cè)量的ROI均采用隨機(jī)放置于瘤灶附近的方法。鑒于膠質(zhì)瘤瘤周浸潤(rùn)的不均質(zhì)性，本研究根據(jù)瘤周水腫的范圍，采用在瘤周水腫區(qū)不同方向及距瘤灶邊緣近、中、遠(yuǎn)不同距離選擇ROI進(jìn)行測(cè)量的方法，并與對(duì)側(cè)鏡像正常白質(zhì)區(qū)的測(cè)值進(jìn)行比較，計(jì)算rFA和rADC值，以盡量避免測(cè)量盲目性導(dǎo)致的抽樣誤差和個(gè)體差異，同時(shí)也可以觀察上述測(cè)值在距離瘤灶邊緣近、中、遠(yuǎn)不同區(qū)域可能存在的差別。

本研究發(fā)現(xiàn)，高級(jí)別及低級(jí)別膠質(zhì)瘤的瘤周水腫區(qū)FA值均有降低（<0.05），而ADC值均有升高（<0.05），與El-Serougy等[11]的研究結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，距離瘤灶邊緣無(wú)論遠(yuǎn)近，高級(jí)別組瘤周水腫區(qū)rFA值均明顯低于低級(jí)別組，而rADC值均明顯高于低級(jí)別組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（0.05），提示瘤周水腫區(qū)不同區(qū)域rFA值和rADC值的測(cè)量均有助于鑒別診斷高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤。高級(jí)別膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)上述DTI參數(shù)與低級(jí)別膠質(zhì)瘤不同，可能與其以下病理學(xué)基礎(chǔ)有關(guān)[13-15]：①瘤周水腫區(qū)腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)的數(shù)量和密度增多、變大，故細(xì)胞外間隙減小，水分子不易擴(kuò)散，水分子定向擴(kuò)散趨勢(shì)增加，因此rFA值增大、rADC值減??；②瘤周腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)程度更明顯，白質(zhì)纖維破壞、崩解更嚴(yán)重，故rFA值減?。虎垩?腦屏障破壞程度加重，瘤周血管源性水腫更突出，故瘤周水腫區(qū)纖維束密度降低，水分子易擴(kuò)散，從而導(dǎo)致rFA值減小、rADC值增大；④瘤周出現(xiàn)反應(yīng)性膠質(zhì)增生更明顯，故rFA值增大；⑤瘤周浸潤(rùn)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞分泌膠原酶IV對(duì)正常組織的溶解更明顯，致水分子易擴(kuò)散，故rADC值增大。

此外，本研究中兩組膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)rFA值由近及遠(yuǎn)呈逐漸升高趨勢(shì)，而rADC值由近及遠(yuǎn)多數(shù)呈逐漸降低趨勢(shì)，提示越靠近瘤體，瘤周FA值和ADC值改變?cè)矫黠@。這種表現(xiàn)與瘤周水腫區(qū)的病理變化趨勢(shì)一致，也與瘤周腦血流量梯度變化的研究發(fā)現(xiàn)一致[3]。

ROC曲線分析表明，在膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)，除rFA3外，rFA1和rFA2的診斷效能明顯優(yōu)于rADC，靠近瘤灶的瘤周水腫區(qū)的rFA診斷效能最高。鑒于瘤周水腫區(qū)DTI參數(shù)改變的不均質(zhì)性和近、中、遠(yuǎn)不同區(qū)域的變化趨勢(shì)，為更真實(shí)地反映變化情況，建議在參數(shù)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：①盡量在不同方向上多選擇幾個(gè)ROI進(jìn)行測(cè)量；②在避免誤測(cè)瘤灶本身的前提下，ROI應(yīng)盡量放置于靠近瘤灶的近側(cè)區(qū)域。對(duì)于高級(jí)別膠質(zhì)瘤，在盡量保留或保護(hù)鄰近重要功能區(qū)腦組織的前提下，瘤周切除范圍或放療靶區(qū)應(yīng)廣泛一些，rFA值和rADC值的變化情況可作為參考依據(jù)之一。

總之，瘤周水腫區(qū)不同區(qū)域DTI定量參數(shù)rFA值和rADC值的測(cè)量對(duì)鑒別診斷高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值，且有助于高級(jí)別膠質(zhì)瘤治療方案的制訂。但因本研究樣本量較小，僅將膠質(zhì)瘤分為高級(jí)別和低級(jí)別，尚未嚴(yán)格按照WHO分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分組，且缺乏影像數(shù)據(jù)測(cè)量與病理標(biāo)本一一對(duì)照等不足，今后將進(jìn)一步深入研究。

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（本文編輯 周立波）

Diffusion Tensor Imaging Quantitative Parameters in the Diagnosis of Peritumoral Edema Area in the Glioma Grading

, LUO Tianyou, WU Shaoping, ZHANG Zhu, CHENG Runtian,

To investigate the value of relative fractional anisotropy (rFA) and relative apparent diffusion coefficient (rADC) in diffusion tensor imaging (DTI) of different regions of glioma around the near, middle and distal regions in its high and low level identification.The DTI data of 48 patients (30 cases of high grade, and 18 cases of low grade) with gliomas confirmed by pathology were analyzed retrospectively. Taking the axis of the largest level of edema line, the value of FA and ADC of the peritumoral edema in near, middle and far regions from the tumors and the FA value as well as ADC value of the normal white matter region of the contralateral hemisphere mirror were measured. The rFA values (rFA1, rFA2, rFA3) and rADC values (rADC1, rADC2, rADC3) in different regions of the peritumoral edema area were calculated, their changes and differences in high and low-grade gliomas were analyzed.The rFA1, rFA2 and rFA3 in the edema area of the high-grade group were lower than those of the low-grade group (<0.05). The rADC1, rADC2 and rADC3 in the edema area of the high-grade group were higher than those of the low-grade group (<0.05). ROC analysis showed the area under the curveof rFA1, rFA2, rFA3, rADC1, rADC2 and rADC3 were 0.972, 0.893, 0.854, 0.743, 0.761 and 0.694, respectively. There were significantly statistical differences between rFA1 and rFA2, and between rFA1 and rFA3 (<0.05), while there was no difference between rFA2 and rFA3 (>0.05). There was no significantly statistical difference between rADC1, rADC2 and rADC3 (>0.05). There was statistically significant difference between rFA1 or rFA2 and rADC1, rADC2, rADC3 (<0.05).There was no difference between rFA3 and rADC1, rADC2 (>0.05).In the near, middle and far regions of peritumoral edema area, quantitative parameters of DTI, rFA value and rADC value in the differential diagnosis of gliomas have a certain value, but the diagnostic efficiency of rFA value is significantly better than that of rADC.

Glioma; Magnetic resonance imaging; Diffusion tensor imaging; Diagnosis, differential

R445.2；R739.41

10.3969/j.issn.1005-5185.2018.02.002

2017-07-03

2017-11-15

國(guó)家臨床重點(diǎn)?？平ㄔO(shè)項(xiàng)目（國(guó)衛(wèi)辦醫(yī)函[2013]544號(hào)）

Chinese Journal of Medical Imaging, 2018, 26 (2): 86-89, 93