白順軍 秦麗娟 潘慧麗 徐 霖

腦膠質(zhì)瘤為最常見的原發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤,流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)近幾年其發(fā)病率呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì),約占腦實(shí)質(zhì)腫瘤的40%~45%[1].按照腫瘤惡性程度,世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)將其分為Ⅰ~Ⅳ級(jí),級(jí)別越高,則惡性程度越高,其中低級(jí)別(Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí))膠質(zhì)瘤5年生存率高達(dá)80%,而膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(Ⅳ級(jí))5年生存率僅為5%[2].針對(duì)不同分級(jí)的膠質(zhì)瘤患者,其病情進(jìn)展、治療方案及預(yù)后不同.目前,該病確診金標(biāo)準(zhǔn)主要依賴于外科手術(shù)取材組織病理學(xué)檢查,但其屬有創(chuàng)手段,再加上腫瘤內(nèi)部成分異質(zhì)性,故其診斷結(jié)果往往與送檢部分組織學(xué)特點(diǎn)有關(guān),導(dǎo)致診斷結(jié)果可能存在偏倚,不利于患者治療計(jì)劃的制定及療效評(píng)估.

多模態(tài)磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)于術(shù)前利用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)影像、功能成像對(duì)膠質(zhì)瘤行病理生理評(píng)估,可幫助術(shù)前獲取準(zhǔn)確腫瘤分級(jí)信息,但諸多研究因模態(tài)間割裂、參數(shù)單一等因素導(dǎo)致結(jié)果存在爭(zhēng)議[3].近年來(lái),動(dòng)態(tài)對(duì)比度增強(qiáng)MRI(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)定量分析已成為臨床血液動(dòng)力學(xué)關(guān)鍵研究方法,其灌注參數(shù)容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(volume transfer constant,Ktrans)、速率常數(shù)(Rate constant,Kep)以及血管外細(xì)胞外間隙容積比(extravascular extracellular volume fraction,Ve)可反映組織微血管分布狀況,評(píng)估組織滲漏和血流灌注狀況,為腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)提供參考依據(jù)[4].基于此,本研究對(duì)腦膠質(zhì)瘤患者資料進(jìn)行回顧性分析,旨在探討MRI定量影像學(xué)特征用于腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)診斷的價(jià)值.

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年9月至2018年9月十堰市鄖陽(yáng)區(qū)人民醫(yī)院收治的經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的64例腦膠質(zhì)瘤患者資料進(jìn)行回顧性分析,按照2016年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[5]將Ⅰ~Ⅱ級(jí)患者分為低級(jí)別組(27例),Ⅲ~Ⅳ級(jí)分為高級(jí)別組(37例).低級(jí)別組中男性17例,女性10例;年齡18~62歲,平均年齡(48.25±8.79)歲;發(fā)病至就診時(shí)間1~5個(gè)月,平均時(shí)間(2.56±1.02)個(gè)月;組織病理學(xué)類型為Ⅰ級(jí)15例,Ⅱ級(jí)12例.高級(jí)別組中男性25例,女性12例;年齡20~65歲,平均年齡(48.52±8.92)歲;發(fā)病至就診時(shí)間1~4個(gè)月,平均時(shí)間(2.43±0.95)個(gè)月;組織病理學(xué)類型為Ⅲ級(jí)26例,Ⅱ級(jí)11例.兩組患者一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,具有可比性.本研究獲醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn).

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn):①符合《中國(guó)中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)瘤診斷與治療指南(2015)》[6]中相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn),均經(jīng)頭顱CT等檢查確診為膠質(zhì)瘤;②MRI檢查前,未接受過(guò)穿刺活檢及放化療、手術(shù)或激素等治療;③年齡≥18歲,且首次發(fā)病;④獲患者知情同意.

(2)排除標(biāo)準(zhǔn):①病變內(nèi)部伴出血;②伴嚴(yán)重心、肝、腎及造血系統(tǒng)等原發(fā)性疾病;③過(guò)敏體質(zhì)或?qū)Ρ狙芯克褂玫膶?duì)比劑釓噴酸葡胺過(guò)敏;④存在MRI檢查禁忌證,如體內(nèi)安有心臟起搏器、宮內(nèi)節(jié)育器等;⑤妊娠期或哺乳期婦女.

1.3 儀器設(shè)備

采用SIEMENS AVANTO型1.5T磁共振機(jī)(德國(guó)西門子公司),8通道頭部相控陣線圈.

1.4 檢查方法

1.4.1 MRI掃描

采用1.5T磁共振機(jī)(8通道頭部相控陣線圈).檢查前,患者空腹6~8 h,去除其身上金屬磁性物品,醫(yī)用海綿固定住患者頭部,仰臥于掃描床上,同時(shí)予以充分呼吸運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練,于自由呼吸運(yùn)動(dòng)下進(jìn)行掃描.先行常規(guī)平掃,包括T1加權(quán)圖像(T1weighted images,T1WI)、T2加權(quán)圖像(T2weighted images,T2WI)以及液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)序列.之后行DCE-MRI定量分析,以肝臟容積加速采集序列為掃描序列,掃描參數(shù):重復(fù)時(shí)間(repeated time,TR)2.8 ms,回波時(shí)間(echo time,TE)1.1 ms、視野(field of view,FOV)24 cmX24 cm,激勵(lì)次數(shù)(number of excitation,NEX)1次,矩陣128X128,翻轉(zhuǎn)角12°,層厚5 mm,間距1 mm,總16層,持續(xù)時(shí)相采集40個(gè),掃描時(shí)間150 s,時(shí)間分辨率3.5 s.以釓噴酸葡胺為對(duì)比劑,利用20 G穿刺針經(jīng)手背靜脈注射0.1mmol/kg釓噴酸葡胺,注藥流率3.0 ml/s,同等流率行20 ml生理鹽水注射.于對(duì)比劑注射前,以掃描3個(gè)時(shí)相為蒙片(翻轉(zhuǎn)角依次為2°、10°和35°).

1.4.2 MRI圖像處理及灌注定量參數(shù)測(cè)量

采用雙盲法,由兩名高年資影像醫(yī)師獨(dú)立測(cè)量,判定實(shí)性腫瘤部分及周圍水腫區(qū),考慮常規(guī)增強(qiáng)掃描圖像上病灶強(qiáng)化部分,并采用Ktrans計(jì)算系統(tǒng)(美國(guó)GE Healthcare公司)進(jìn)行處理,獲取顱內(nèi)占位性病變實(shí)質(zhì)區(qū)及瘤周水腫區(qū)Ktrans值、Kep以及Ve功能性偽彩圖.結(jié)合偽彩圖及常規(guī)增強(qiáng)掃描圖像,于動(dòng)態(tài)增強(qiáng)原始圖像上畫出所有層面感興趣區(qū)域(regions of interest,ROI),包括所有實(shí)性強(qiáng)化部分,即腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)及瘤周水腫區(qū),分析病灶區(qū)ROI層面信號(hào)與時(shí)間關(guān)系,控制病灶ROI面積為(20±5)mm2,盡可能避開囊變、血管及壞死區(qū),測(cè)ROI內(nèi)上述各參數(shù)平均值.每個(gè)病變實(shí)質(zhì)區(qū)進(jìn)行3次測(cè)量,最終各參數(shù)取其平均值.

1.5 觀察與評(píng)價(jià)指標(biāo)

觀察所有患者膠質(zhì)瘤術(shù)前影像學(xué)特征.統(tǒng)計(jì)分析64例腦膠質(zhì)瘤患者DCE-MRI灌注定量參數(shù)Ktrans、Kep和Ve值變化,對(duì)比兩組Ktrans、Kep和Ve值;分析DCE-MRI灌注定量參數(shù)值對(duì)膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的預(yù)測(cè)價(jià)值.

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS19.0軟件處理數(shù)據(jù),計(jì)數(shù)資料用百分率(%)表示,組間對(duì)比行x2檢驗(yàn);計(jì)量資料采用Shapiro-Wilk方法驗(yàn)證,呈正態(tài)分布的資料用均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s))表示,兩組間對(duì)比采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),同組內(nèi)比較采取配對(duì)樣本t檢驗(yàn),偏態(tài)分布資料按中位數(shù)(第1~第3四分位數(shù))[M(Q1~Q3)]表示,采用秩和檢驗(yàn).采用受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線評(píng)價(jià)DCE-MRI灌注定量參數(shù)Ktrans、Kep和Ve值對(duì)膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的預(yù)測(cè)價(jià)值,并確定檢測(cè)指標(biāo)最佳截?cái)嘀?以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.

2 結(jié)果

2.1 膠質(zhì)瘤術(shù)前影像學(xué)特征

腦膠質(zhì)瘤病理分級(jí)不同其MRI影像表現(xiàn)各異:①病理分級(jí)為Ⅰ級(jí)偏良性腫瘤,邊界十分清楚,T1WI及T2WI分別呈低、高較均勻信號(hào),占位、瘤周水腫征象輕微,有囊變出現(xiàn),增強(qiáng)后大部分無(wú)強(qiáng)化;②病理分級(jí)為Ⅱ級(jí)信號(hào)多呈不均勻,水腫、占位程度處于Ⅰ~Ⅱ級(jí)間,有囊變、出血出現(xiàn),增強(qiáng)后部分無(wú)強(qiáng)化或呈不均勻強(qiáng)化(見圖1);③病理分級(jí)為Ⅲ~Ⅳ級(jí)高度惡性腫瘤,信號(hào)不均勻,T2WI見大片水腫信號(hào),存在明顯占位效應(yīng),瘤體壞死或囊變、出血,增強(qiáng)后強(qiáng)化明顯,呈花瓣?duì)睢F(tuán)片狀、結(jié)節(jié)狀和斑點(diǎn)狀強(qiáng)化.

圖1 腦膠質(zhì)瘤患者左顳葉Ⅱ級(jí)膠質(zhì)瘤

2.2 兩組DCE-MRI灌注定量參數(shù)值比較

腦膠質(zhì)瘤患者低級(jí)別組Ktrans、Kep和Ve值均顯著低于高級(jí)別組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=9.043,t=8.254,t=8.803;P<0.05),見表1.

表1 兩組腦膠質(zhì)瘤患者DCE-MRI灌注定量參數(shù)比較(min-1,±s))

表1 兩組腦膠質(zhì)瘤患者DCE-MRI灌注定量參數(shù)比較(min-1,±s))

注:表中Ktrans為容積轉(zhuǎn)移常數(shù);Kep為速率常數(shù);Ve為血管外細(xì)胞外間隙容積比

組別 例數(shù) Ktrans Kep Ve低級(jí)別組 27 0.07±0.03 0.57±0.22 0.50±0.24高級(jí)別組 37 0.25±0.10 1.16±0.32 0.92±0.14 t值 9.043 8.254 8.803 P值 0.000 0.000 0.000

2.3 DCE-MRI灌注定量參數(shù)對(duì)膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)預(yù)測(cè)價(jià)值

經(jīng)ROC曲線處理,DCE-MRI灌注定量參數(shù)Ktrans、Kep和Ve值對(duì)膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)均有一定預(yù)測(cè)價(jià)值,曲線下面積分別為0.903、0.842和0.866,見表2和圖2.

表2 64例腦膠質(zhì)瘤患者DCE-MRI灌注定量參數(shù)對(duì)膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的預(yù)測(cè)價(jià)值

圖2 DCE-MRI灌注定量參數(shù)ROC曲線

3 討論

膠質(zhì)瘤屬于神經(jīng)上皮組織來(lái)源腫瘤,瘤細(xì)胞分化程度不同,其治療方案的選擇及患者預(yù)后不同.既往臨床上腫瘤分級(jí)常規(guī)行穿刺活檢或手術(shù)病理檢查,由于該方法屬于有創(chuàng)性檢查,腫瘤結(jié)構(gòu)復(fù)雜,存在明顯異形性,病理取樣點(diǎn)并不能表示腫瘤細(xì)胞分化最差部分,故其臨床應(yīng)用受限[7].近年來(lái),伴隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)科的快速發(fā)展,MRI技術(shù)逐漸應(yīng)用于臨床,其作為一種安全無(wú)創(chuàng)手段,在神經(jīng)系統(tǒng)疾病檢查中發(fā)揮著重要作用,是膠質(zhì)瘤患者術(shù)前檢查及術(shù)后療效評(píng)估的重要手段.有研究發(fā)現(xiàn),MRI技術(shù)能為膠質(zhì)瘤形態(tài)學(xué)、結(jié)構(gòu)特征的觀察提供全面視角,并能反映腫瘤內(nèi)部病理生理學(xué)特性,為膠質(zhì)瘤診斷提供更有力證據(jù)[8-9].

MRI技術(shù)能清晰顯示膠質(zhì)瘤系列病理表現(xiàn),對(duì)膠質(zhì)瘤定性,并判斷其惡性程度,主要以腫瘤病灶均勻度、瘤內(nèi)囊變壞死、出血、占位效應(yīng)、腫瘤邊界、瘤周強(qiáng)化形態(tài)、水腫程度等病理表現(xiàn)為依據(jù).而腦膠質(zhì)瘤病理分級(jí)不同,其MRI表現(xiàn)不同,有報(bào)道稱腦膠質(zhì)瘤患者常規(guī)MRI增強(qiáng)掃描,其瘤周水腫、強(qiáng)化形態(tài)與病理分級(jí)、微血管密度以及腫瘤細(xì)胞增殖有關(guān)[10].本研究表明,在MRI表現(xiàn)上,腦膠質(zhì)瘤Ⅰ級(jí)偏良性腫瘤,邊界清楚,有囊變;Ⅱ級(jí)信號(hào)多呈不均勻,有囊變、出血,增強(qiáng)后部分呈不均勻或無(wú)強(qiáng)化;Ⅲ~Ⅳ級(jí)高度惡性腫瘤,瘤體壞死或囊變、出血,增強(qiáng)后強(qiáng)化明顯,證實(shí)腦膠質(zhì)瘤病理分級(jí)不同導(dǎo)致MRI表現(xiàn)各異.

本研究結(jié)果顯示,低級(jí)別組Ktrans、Kep和Ve值均明顯低于高級(jí)別組,經(jīng)ROC曲線處理,證實(shí)DCEMRI灌注定量參數(shù)Ktrans、Kep和Ve值對(duì)膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)均有一定預(yù)測(cè)價(jià)值,這與劉振清[11]等研究結(jié)論相似.國(guó)外有學(xué)者采用藥代動(dòng)力學(xué)模型反映活體組織微血管通透性,用Ktrans、Kep和Ve等指標(biāo)對(duì)其量化,Carceller等[12]認(rèn)為,癌區(qū)Ktrans值較非癌區(qū)高.趙明等[13]通過(guò)對(duì)經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的80例腦膠質(zhì)瘤患者行常規(guī)MRI增強(qiáng)及T1-DCE MRI檢查,發(fā)現(xiàn)Ktrans、Kep和Ve與病理學(xué)分級(jí)具有顯著相關(guān)性,相較于Kep、Ve和Ktrans對(duì)診斷不同級(jí)別膠質(zhì)瘤具有相對(duì)較高的敏感性和特異性,以0.160為最佳診斷切點(diǎn)值,診斷不同級(jí)別膠質(zhì)瘤的靈敏度高達(dá)90%,特異度高達(dá)95%,這與本研究結(jié)論相似.

高級(jí)別膠質(zhì)瘤能產(chǎn)生較多血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子,導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞增殖,一定程度上會(huì)增加血管通透性,并可生成較多不成熟新生毛細(xì)血管,也會(huì)導(dǎo)致通透性增加[14].而活體測(cè)量血管通透性在腫瘤分級(jí)及腫瘤侵襲性判斷中起著重要作用,高血管通透性往往預(yù)示腫瘤級(jí)別高,傾向于惡性,預(yù)后相對(duì)較差[15].而Ktrans屬于微血管通透性的一項(xiàng)定量指標(biāo),經(jīng)典二室模型理論提示,對(duì)比劑注射后在血管內(nèi)與血管外細(xì)胞外間隙間進(jìn)行交換,血漿向血管外細(xì)胞外間隙的轉(zhuǎn)移常數(shù)則為Ktrans,真實(shí)反映血流速度及血管表面滲透性,顯示腫瘤微血管通透性程度;Kep示對(duì)比劑自血管外細(xì)胞外間隙滲透至血管速度,若其與Ktrans同步上升,則示腫瘤組織局部血管滲透性較大;而Ve表示血管外細(xì)胞外間隙體積所占比例.正常腦組織Ktrans值為零,基于缺血再灌注、腫瘤及炎癥等病理狀況下,破壞了血腦屏障,導(dǎo)致毛細(xì)血管通透性增加,故Ktrans值相應(yīng)增加[16-17].

本研究顯示,隨膠質(zhì)瘤級(jí)別的增加,DCE-MRI灌注定量參數(shù)Ktrans、Kep和Ve值相應(yīng)升高,證實(shí)腫瘤級(jí)別越高,則新生毛細(xì)血管越多,血管通透性越大,而腫瘤血管血腦屏障破壞越嚴(yán)重,血管外細(xì)胞外間隙所占比例相應(yīng)增加;其中,相對(duì)于Kep和Ve值,Ktrans值對(duì)高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤的診斷效能最高.

在腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)診斷中,定量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI具有重要的應(yīng)用價(jià)值,在常規(guī)MRI基礎(chǔ)上結(jié)合Ktrans、Kep和Ve所提供的微循環(huán)信息,可評(píng)估腫瘤血管血腦屏障破壞程度,指導(dǎo)膠質(zhì)瘤定位活檢.但由于本研究樣本量偏小,故今后仍需深入調(diào)查研究.