何沛芝 黃文光 王金洪 國(guó)鳳高 楊 娟 李 冰 青 麗

腦膠質(zhì)瘤是一種起源于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)系統(tǒng)類型腫瘤，與正常的腦組織之間無(wú)清晰的分界線。腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生率占神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的35%，占顱腦腫瘤的43%，其主要特征為浸潤(rùn)性增長(zhǎng)[1]。目前，臨床上基本的治療方法為手術(shù)治療，而手術(shù)需要在減少神經(jīng)功能損傷的情況下最大限度的切除腫瘤，因此在術(shù)前了解腦膠質(zhì)瘤的嚴(yán)重程度及與周圍組織的關(guān)系十分重要[2]。

氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)能夠定量分析人體正常組織或病理組織的生化水平和代謝狀況的改變。腫瘤組織先發(fā)生代謝變化，后發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變，1H-MRS能夠更準(zhǔn)確的顯示組織的代謝變化[3]。1H-MRS能夠以無(wú)創(chuàng)的方式檢查患者活體組織的代謝和生化變化情況，分析病理組織的病理變化，為臨床的診斷、治療及預(yù)后的預(yù)測(cè)提供參考。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能夠提供腦膠質(zhì)瘤對(duì)皮質(zhì)脊髓束的影響情況，判斷病變組織與周圍神經(jīng)組織和血管之間的關(guān)系，為其臨床手術(shù)治療提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)[4]。本研究對(duì)腦膠質(zhì)瘤患者進(jìn)行DTI和1H-MRS檢測(cè)，分析其在腦膠質(zhì)瘤診斷分級(jí)中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年2月至2017年10月在廣元市第一人民醫(yī)院治療的45例腦膠質(zhì)瘤患者，其中男性27例，女性18例；年齡28～67歲，平均年齡(50.42±12.81)歲；根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)分級(jí)方法進(jìn)行分級(jí)，其中Ⅰ級(jí)5例，Ⅱ級(jí)20例，Ⅲ級(jí)12例，Ⅳ級(jí)8例，參照分級(jí)結(jié)果將Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)歸入低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤(25例)，Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)歸入高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤(20例)。對(duì)所有患者分別進(jìn)行DTI和1H-MRS掃描檢查。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn):①均經(jīng)病理組織學(xué)確診；②行DTI和1H-MRS檢查；③臨床影像資料保存完整；④患者及家屬知情同意。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn):①檢查前有放射治療、化療等治療史；②有頭部外傷史或顱腦手術(shù)病史。

1.3 儀器設(shè)備

采用HDXT 1.5T MRI(美國(guó)GE公司)。

1.4 檢查方法

(1)DTI檢查。采用單次激發(fā)回波平面成像(single shot-echo planar imaging，SS-EPI)序列進(jìn)行檢查。重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)為5 000 ms，回波時(shí)間(echo time，TE)為60 ms，16個(gè)方向，層間隔為0 mm，層厚為2 mm，60 層，視野(field of view，F(xiàn)OV)230 mm×230 mm，掃描時(shí)間253 s，表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)b值為0.8 s/mm2。

(2)1H-MRS檢查。采用點(diǎn)分辨光譜選擇(point resolved spectral selection，PRESS)序列，TR為2000 ms，TE為144 ms，采集1次，編碼256×16，層厚15 mm，F(xiàn)OV 120 mm×120 mm。

1.5 圖像分析與評(píng)價(jià)指標(biāo)

(1)圖像分析。將MRS原始圖像導(dǎo)入工作站，軟件處理完成相位循環(huán)、基線校正及代謝物的識(shí)別和輔助的計(jì)算，分別獲得[N-乙酰天門冬氨酸(N-acetylaspartate，NAA)/膽堿(Cho)，NAA/Cho]、[NAA/肌酸(Cr)，NAA/Cr]及Cho/Cr數(shù)值；將彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)圖像導(dǎo)入工作站，自動(dòng)計(jì)算出ADC值；將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入DTI后處理軟件進(jìn)行處理測(cè)得各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值，且從FA圖中計(jì)算及測(cè)量感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的FA值。

(2)評(píng)價(jià)指標(biāo)。檢測(cè)患者的瘤體區(qū)FA值、ADC值，并計(jì)算Cho/cr、NAA/Cr和NAA/Cho的比值；檢測(cè)患者對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)的FA值、ADC值，并計(jì)算Cho/cr、NAA/Cr和NAA/Cho的比值高低級(jí)別膠質(zhì)瘤的FA值、ADC值，并計(jì)算Cho/cr、NAA/Cr和NAA/Cho的比值。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量指標(biāo)均采用(x-±s)表示，組間比較使用t檢驗(yàn)，診斷價(jià)值采用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線下面積(area under curve，AUC)進(jìn)行分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 瘤體與對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)DTI及1H-MRS參數(shù)比較

瘤體區(qū)FA值、ADC值、NAA/Cr和NAA/Cho明顯低于對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)(t=-13.485，t=-12.005，t=-31.622，t=-29.207；P＜0.05)，而Cho/Cr明顯高于對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)(t=30.903，P＜0.05)，見表1。

表1 45例腦膠質(zhì)瘤患者瘤體與對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)DTI及1H-MRS參數(shù)比較±s)

表1 45例腦膠質(zhì)瘤患者瘤體與對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)DTI及1H-MRS參數(shù)比較±s)

注：表中ROI為感興趣區(qū)；DTI為彌散張量成像；1H-MRS為磁共振氫質(zhì)子波譜。

1H-MRS參數(shù)FA值 ADC值(×10-3 mm2/s) Cho/Cr NAA/Cr NAA/Cho瘤體 0.15±0.05 1.65±0.15 2.84±0.44 0.65±0.13 0.52±0.12對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì) 0.43±0.13 2.55±0.48 0.80±0.05 2.41±0.35 2.38±0.41 t值 -13.485 -12.005 30.903 -31.622 -29.207 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ROI測(cè)量 DTI參數(shù)

表2 低級(jí)別和高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤DTI及1H-MRS參數(shù)比較(±s)

表2 低級(jí)別和高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤DTI及1H-MRS參數(shù)比較(±s)

注：表中FA值為各向異性分?jǐn)?shù)；ADC值為表觀彌散系數(shù)；Cho/Cr為膽堿(Cho)/肌酸(Cr)；NAA/Cr為N-乙酰天門冬氨酸(NAA)/肌酸(Cr)；NAA/Cho為N-乙酰天門冬氨酸(NAA)/膽堿(Cho)。

腦膠質(zhì)瘤 例數(shù) FA值 ADC值(×10-3 mm2/s) Cho/Cr NAA/Cr NAA/Cho低級(jí)別 25 0.20±0.09 1.70±0.13 2.52±0.54 0.88±0.20 0.67±0.20高級(jí)別 20 0.10±0.07 1.55±0.12 2.88±0.60 0.54±0.16 0.50±0.13 t值 4.077 3.978 -2.115 6.179 3.283 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2 低級(jí)別和高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤DTI及1H-MRS參數(shù)比較

低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤FA值、ADC值、NAA/Cr和NAA/Cho分別明顯高于高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.077，t=3.978，t=6.179，t=3.283；P＜0.05)，而Cho/Cr明顯低于高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.115，P＜0.05)，見表2。

2.3 DTI及1H-MRS參數(shù)鑒別腦膠質(zhì)瘤級(jí)別的價(jià)值

DTI參數(shù)FA值、1H-MRS參數(shù)Cho/Cr和NAA/Cho具有鑒別腦膠質(zhì)瘤級(jí)別的作用，DTI參數(shù)FA值鑒別腦膠質(zhì)瘤級(jí)別的ROC曲線下面積為0.810、截?cái)嘀禐?.12時(shí)，其診斷靈敏度和特異度分別為90.00%和60.00%；1H-MRS參數(shù)NAA/Cho鑒別腦膠質(zhì)瘤級(jí)別的ROC曲線下面積分別為0.912、截?cái)嘀捣謩e為0.53時(shí)，其診斷靈敏度和特異度分別為85.00%和96.00%。見表3，如圖1所示。

表3 DTI及1H-MRS參數(shù)鑒別腦膠質(zhì)瘤級(jí)別的價(jià)值

圖1 ROC曲線圖

2.4 DTI及1H-MRS的圖像表現(xiàn)

在Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤患者中，多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，T2WI軸位及T1WI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)冠狀位，可見左側(cè)顳葉團(tuán)塊狀混雜信號(hào)，增強(qiáng)后外圍明顯花環(huán)狀強(qiáng)化，中央壞死。NAA明顯下降，NAA/cho、NAA/Cr均下降；Cho升高，Cho/NAA明顯升高約5.74，Cho/Cr稍升高，Lip明顯降低；左側(cè)顳葉病灶區(qū)聯(lián)絡(luò)纖維大部分中斷、缺失。

圖2 DTI及1H-MRS圖像

3 討論

腦膠質(zhì)瘤是常見的顱內(nèi)原發(fā)性腫瘤，沿蛋白質(zhì)纖維束浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，腫瘤的周圍存在水腫區(qū)，難以確定腫瘤邊界的位置，因此常規(guī)影像學(xué)檢查確定腫瘤邊界的位置較為困難[5]。手術(shù)治療腫瘤前其邊界的確定、腫瘤分級(jí)對(duì)治療方案的確定具有一定的指導(dǎo)作用，在腫瘤治療后預(yù)后的評(píng)估中也具有一定的意義[6]。

1H-MRS能夠檢測(cè)活體器官、組織內(nèi)代謝水平變化及生化成分的改變情況，同時(shí)能夠?qū)?xì)胞內(nèi)的化合物進(jìn)行定量分析，腫瘤組織中的Cr、NAA、Cho的水平及Cho/cr、Cho/NAA的峰值比均與腦膠質(zhì)瘤的代謝邊界具有一定的相關(guān)性，通過(guò)檢測(cè)、計(jì)算其數(shù)值能夠確定腫瘤的代謝邊界[7]。NAA的值在大多數(shù)腫瘤強(qiáng)化區(qū)域的波普表現(xiàn)為峰值下降，由于肌酸類物質(zhì)的水平下降，而膽堿類物質(zhì)的水平升高，使得CHo/Cr的比值升高，而NAA/Cr及NAA/Cho的比值降低[8]。

DTI由DWI發(fā)展而來(lái)，能夠定量測(cè)定不同組織內(nèi)水分子的方向和擴(kuò)散程度，充分表現(xiàn)分子擴(kuò)散的異向性，從而反應(yīng)組織的解剖學(xué)及病理變化[9]。DTI定量研究的主要參數(shù)有FA值、ADC值、評(píng)價(jià)各向同性的平均擴(kuò)散率(mean diffusivity，MD)及相對(duì)各向異性(relative anisotropy，RA)[10-11]。FA值代表的是水分子在擴(kuò)散主向量軸上的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，F(xiàn)A=擴(kuò)散張量變化中的RA成分÷整個(gè)擴(kuò)散張量，數(shù)值在0～1之間。ADC值在一定程度上能夠指導(dǎo)腫瘤的分級(jí)，與腫瘤部分細(xì)胞的密度具有一定的相關(guān)性[12]。

DTI通過(guò)FA圖顯示腫瘤與腦白質(zhì)之間的關(guān)系，可提供清晰的灰白質(zhì)的對(duì)比。DTI能夠清晰的顯示皮質(zhì)脊髓束的方向性和完整性，能夠準(zhǔn)確的顯示白質(zhì)纖維束的走行方向，纖維束間的交叉情況，單個(gè)纖維的中斷、破壞等異常情況[13]。Cho水平的升高與細(xì)胞的稠密度和膜的轉(zhuǎn)換率相關(guān)，是用于評(píng)價(jià)腫瘤的一種代謝產(chǎn)物。當(dāng)Cho/NAA＞2.0時(shí)，鑒別腫瘤病變的特異度和敏感度較高[14]。

本研究結(jié)果顯示，瘤體區(qū)FA值、ADC值、NAA/Cr和NAA/Cho明顯低于對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)，而Cho/Cr明顯高于對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)，表明由于腦膠質(zhì)瘤的發(fā)展，使其腫瘤細(xì)胞與周圍的正常腦白質(zhì)細(xì)胞之間產(chǎn)生差異，從而使FA和ADC的值低于對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)；由于腫瘤細(xì)胞的生理及生化代謝發(fā)生變化，使Cho的水平升高，Cr水平降低，而在掃描區(qū)域NAA含量較少，導(dǎo)致NAA/Cr和NAA/Cho明顯低于對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)，而Cho/Cr比對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)高。

1H-MRS在腫瘤分級(jí)中的準(zhǔn)確度較高，Cho的水平會(huì)隨著細(xì)胞密度的改變而改變，腫瘤的惡性程度升高，Cho的水平也隨之升高[15]。級(jí)別較高的腦膠質(zhì)瘤中NAA及Cr的水平降低十分明顯。ADC的值與腫瘤實(shí)質(zhì)部分細(xì)胞的密集度密切相關(guān)，在一定程度上可用于指導(dǎo)腫瘤分級(jí)[16]。

本研究結(jié)果顯示，低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤FA值、ADC值、NAA/Cr和NAA/Cho比值明顯高于高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤，而Cho/Cr明顯低于高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤，F(xiàn)A在腫瘤分級(jí)中的靈敏度為90%，特異度為60%，Cho/Cr值在腫瘤分級(jí)中的靈敏度為60%，特異度為88%，NAA/Cho在腫瘤分級(jí)中的靈敏度為85%，特異度為96.00%，表明DTI和1H-MRS在腦膠質(zhì)瘤分級(jí)中的靈敏度和特異度較好，由于隨著腫瘤的惡性程度的升高，腫瘤細(xì)胞的密度增加，降低細(xì)胞間的間隙，細(xì)胞的核質(zhì)比增加，異型性增高，使水分子的擴(kuò)散度受到限制，因此腫瘤的級(jí)別越高FA和ADC的值越低；隨腫瘤細(xì)胞的增多引起Cho的分泌水平升高，而Cr的值隨腫瘤分級(jí)的增高而降低，因此Cho/Cr值在腫瘤分級(jí)中的靈敏度和特異度較高。

本研究分別通過(guò)DTI和1H-MRS進(jìn)行腦膠質(zhì)瘤的診斷和分級(jí)，且結(jié)果顯示兩者的靈敏度和特異度均較好，可用于臨床在腦膠質(zhì)瘤的診斷分級(jí)。