杜常月，苗娜，齊旭紅，董衛(wèi)敏，于洋，溫智勇

作者單位：首都醫(yī)科大學(xué)電力教學(xué)醫(yī)院放射科，北京 100073

膠質(zhì)瘤占惡性腦腫瘤的81%，有顯著的死亡率和發(fā)病率[1]。近年來(lái)，影像學(xué)的發(fā)展為其提供了更多的信息。然而，各級(jí)之間是否存在影像差異，通過(guò)哪些影像手段進(jìn)行級(jí)別區(qū)分，具體怎么區(qū)分等問(wèn)題仍未完全清楚；且病理級(jí)別影響患者的生存率及預(yù)后。磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)及三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記(three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL)成像可以反映腫瘤的微血管、微出血及血流灌注。本研究主要探討SWI及3D-ASL對(duì)鑒別各級(jí)膠質(zhì)瘤的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 病例資料

回顧性分析2016年5月至2018年3月期間，到我院就診并經(jīng)術(shù)后病理證實(shí)的腦膠質(zhì)瘤患者92例：Ⅱ級(jí)35例平均年齡為(41.89±12.76)歲；Ⅲ級(jí)13例，平均年齡為(40.92±12.51)歲；Ⅳ級(jí)44例，平均年齡為(54.41±10.97)歲。所有患者檢查前均簽署了知情同意書(shū)，均未接受過(guò)任何放化療，于術(shù)前完成了頭顱MRI平掃、SWI及3D-ASL序列掃描，并進(jìn)行了頭顱MRI增強(qiáng)掃描；所得圖像較清晰。腫瘤實(shí)體部分太小、運(yùn)動(dòng)偽影太重影響檢測(cè)的患者未納入其中。

1.2 儀器與方法

采用GE Discovery 750W 3.0 T磁共振掃描儀及24通道頭顱表面線圈，進(jìn)行MRI檢查，掃描序列包括：(1)頭顱MRI平掃：軸位T1WI (TR 2087.4 ms，TE 24.0 ms)、軸位T2WI (TR 5281.0 ms，TE 104.0 ms)、軸位T2 FLAIR (TR 9000.0 ms，TE 95.0 ms)，視野24 cm×24 cm，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm。(2) SWI采用Ax SWAN序列(TR 38.3 ms，TE 22.9 ms)，F(xiàn)A 15°，視野 24.0 cm×21.6 cm，矩陣352×288，層厚2.0 mm，無(wú)層間距，NEX為0.69。(3) 3D-ASL掃描：采用基于FSE的3D Spiral全腦采集，帶寬62.5 KHz，矩陣512×512，NEX為3，Post Lable Delay 1525.0 ms，TR 4683.0 ms，TE 10.7 ms，層厚4.0 mm，無(wú)間隔，層數(shù)40，掃描時(shí)間4 min 32 s，掃描范圍包括顱底至顱頂?shù)娜X范圍。(4)頭顱T1WI序列的增強(qiáng)掃描(軸位、矢狀位及冠狀位)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

將圖像載入GE ADW 4.6工作站進(jìn)行后處理，測(cè)量并記錄各參數(shù)值。在SWI MinIP圖上的腫瘤所在區(qū)域，半定量評(píng)估腫瘤內(nèi)的敏感性信號(hào)強(qiáng)度(intratumoral susceptibility signal intensity，ITSS)[2]，其中微出血為類(lèi)圓形直徑＜5 mm低信號(hào)灶，腫瘤范圍內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)的迂曲低信號(hào)為病理血管?？蔀橐韵聨讉€(gè)等級(jí)[2]：0分為沒(méi)有ITSS；1分為1～5個(gè)點(diǎn)狀或細(xì)線性ITSS；2分為6～10個(gè)點(diǎn)狀或細(xì)線性ITSS；3分為11個(gè)或更多的點(diǎn)狀或細(xì)線性ITSS。利用鈣化在相位圖上表現(xiàn)為高信號(hào)，可以剔除鈣化的影響。評(píng)分采用雙盲法，由2名有經(jīng)驗(yàn)的影像診斷醫(yī)師獨(dú)立分別對(duì)各組進(jìn)行一次ITSS評(píng)分，如果2名醫(yī)師的結(jié)果不一致，則以第三名高級(jí)職稱(chēng)的影像診斷醫(yī)師結(jié)果為準(zhǔn)。

對(duì)腦血流量灌注圖與軸位T1增強(qiáng)圖進(jìn)行融合，由2名影像碩士研究生在有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師指導(dǎo)下，于腫瘤灌注最明顯的層面(偽彩圖上實(shí)性部分色彩最鮮艷的部分)設(shè)置3個(gè)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，得到腫瘤最大腦血流量值(maximum cerebral blood flow，CBFmax)，ROI大小在50 mm2左右，取這3個(gè)ROI的平均值作為最終數(shù)值。同樣的方法，獲取同層面健側(cè)腦白質(zhì)區(qū)血流量CBF1、健側(cè)腦灰質(zhì)區(qū)血流量CBF2、對(duì)側(cè)鏡像區(qū)正常腦組織CBF3。通過(guò)計(jì)算，得出相對(duì)參數(shù)r1 (CBFmax/CBF1)、r2 (CBFmax/CBF2)及r3 (CBFmax/CBF3)。為避免誤差，ROI的選擇均在腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)域，盡可能避開(kāi)囊變、壞死、鈣化及周?chē)[。測(cè)量完成后由1名副主任醫(yī)師進(jìn)行審核；如果2名醫(yī)師的結(jié)果不一致，則以第三名高級(jí)職稱(chēng)的影像診斷醫(yī)師結(jié)果為準(zhǔn)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，ITSS采用非參數(shù)Mann-Whitney U檢驗(yàn)，3D-ASL各參數(shù)值采用單因素方差A(yù)NOVA分析，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。利用受試者工作特性曲線(receiver operator characteristic curve，ROC)評(píng)估兩種技術(shù)對(duì)膠質(zhì)瘤分級(jí)的診斷效能。

2 結(jié)果

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)腦膠質(zhì)瘤的常規(guī)增強(qiáng)掃描、3D-ASL和SWI序列圖像詳見(jiàn)圖1～3。各參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果詳見(jiàn)表1、2。利用ROC曲線分析SWI及3D-ASL在各組比較中的曲線下面積(the area under the curve，AUC)，詳見(jiàn)圖4。根據(jù)Youden指數(shù)確定各參數(shù)的最佳診斷界值、診斷敏感性、特異性(表3)。

表1 3D-ASL參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析(±s)Tab. 1 Statistical analysis of 3D-ASL parameters (±s)

表1 3D-ASL參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析(±s)Tab. 1 Statistical analysis of 3D-ASL parameters (±s)

注：CBFmax、r1、r2和r3值在各級(jí)膠質(zhì)瘤內(nèi)的結(jié)果。P≤0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＞0.05無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

分級(jí) CBFmax r1 r2 r3Ⅱ級(jí)(35例) 82.59±55.07 3.24±1.93 1.72±1.02 1.95±1.26Ⅲ級(jí)(13例) 115.47±83.21 4.54±3.50 2.30±1.86 2.71±2.00Ⅳ級(jí)(44例) 118.45±48.46 5.34±2.51 2.95±1.50 3.19±1.32 P值Ⅱ級(jí)比Ⅲ級(jí) 0.181 0.520 0.410 0.225Ⅱ級(jí)比Ⅳ級(jí) 0.018 0.000 0.001 0.001Ⅲ級(jí)比Ⅳ級(jí) 0.985 0.825 0.303 0.527

表2 ITSS值統(tǒng)計(jì)分析(例)Tab. 2 Statistical analysis of ITSS values (n)

圖1 男，32歲。左側(cè)額葉少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤(WHO Ⅱ)。A：T1WI增強(qiáng)圖；B：3D-ASL CBF圖，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)可見(jiàn)斑片狀低灌注；C：SWI MinIP 圖，ITSS為1；D：病理圖片(HE ×200) 圖2 女，53歲。右側(cè)顳葉間變性少突星形細(xì)胞瘤(WHO Ⅲ)。A：T1WI增強(qiáng)圖；B：3D-ASL CBF圖，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)可見(jiàn)高灌注；C：SWI MinIP 圖，ITSS為3；D：病理圖片(HE ×200) 圖3 女，50歲。左側(cè)額葉膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(WHO Ⅳ)。A：T1WI增強(qiáng)圖；B：3D-ASL CBF圖，腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)可見(jiàn)高灌注；C：SWI MinIP 圖，ITSS為3；D：病理圖片(HE ×200)Fig. 1 Thirty-two years old man, a histologically verified grade Ⅱ oligodendroglioma in the left frontal lobe. A: Contrast enhancement on gadolinium-enhanced T1-weighted image. B: Tumor parenchyma showed patchy low perfusion on 3D-ASL CBF image. C: The ITSS was 1 on SWI MinIP image. D: The image of pathology (HE ×200). Fig. 2 Fifty-three years old woman, a histologically verified grade Ⅲ anaplastic astrocytoma in the right temporal lobe. A: Contrast enhancement on gadolinium-enhanced T1-weighted image. B: Tumor parenchyma showed high perfusion on 3D-ASL CBF image. C: The ITSS was 3 on SWI MinIP image. D: The image of pathology (HE ×200). Fig. 3 Fifty years old woman, a histologically verified grade Ⅳ glioblastoma in the left frontal lobe. A: Contrast enhancement on gadolinium-enhanced T1-weighted image. B: Tumor parenchyma showed high perfusion on 3D-ASL CBF image. C: The ITSS was 3 on SWI MinIP image. D: The image of pathology (HE ×200).

表3 SWI及3D-ASL的ROC曲線分析結(jié)果Tab. 3 Results of ROC curve analysis of SWI and 3D-ASL

3 討論

圖4 A：SWI、3D-ASL及兩種技術(shù)聯(lián)合在WHO Ⅱ與WHO Ⅲ膠質(zhì)瘤比較中的ROC曲線；B：SWI、3D-ASL及兩種技術(shù)聯(lián)合在WHO Ⅱ與WHO Ⅳ膠質(zhì)瘤比較中的ROC曲線；C：SWI、3D-ASL及兩種技術(shù)聯(lián)合在WHO Ⅲ與WHO Ⅳ膠質(zhì)瘤比較中的ROC曲線Fig. 4 A: ROC curves of SWI, 3D-ASL and combining two techniques in the comparison of WHO Ⅱ vs. WHO Ⅲ glioma. B: ROC curves of SWI, 3D-ASL and combining two techniques in the comparison of WHO Ⅱ vs. WHO Ⅳ glioma. C: ROC curves of SWI, 3D-ASL and combining two techniques in the comparison of WHO Ⅲ vs. WHO Ⅳ glioma.

血管生成的程度是評(píng)估良惡性腫瘤、確定腦腫瘤侵襲性的重要標(biāo)志[3]。不同級(jí)別膠質(zhì)瘤的新生血管程度不一致，血供和缺氧情況也有所差異，這就會(huì)造成灌注及出血差異。所以，定量研究和評(píng)價(jià)膠質(zhì)瘤區(qū)域的血管生成及灌注情況，理論上可以對(duì)腫瘤進(jìn)行分級(jí)鑒別。SWI對(duì)新生血管(靜脈血和脫氧血紅蛋白)、出血和鈣化的檢測(cè)非常敏感，是檢測(cè)膠質(zhì)瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征不可或缺的工具[4]。有研究表明，SWI可用于膠質(zhì)瘤分級(jí)[5-6]。而ASL可以反映腫瘤的血供情況，可以作為評(píng)估腦腫瘤的工具[7]。以往大多數(shù)研究只是針對(duì)磁共振單個(gè)技術(shù)。但是，不同成像方式的組合可以提高診斷準(zhǔn)確性、相互補(bǔ)充信息。目前，將SWI與其他技術(shù)結(jié)合起來(lái)對(duì)膠質(zhì)瘤分級(jí)的研究不是很多[6]，而且對(duì)膠質(zhì)瘤進(jìn)行細(xì)化分級(jí)的研究也很少。筆者采用SWI和3D-ASL兩種技術(shù)，同時(shí)反映了腫瘤的微觀血管結(jié)構(gòu)和腫瘤中的血供情況，對(duì)Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤進(jìn)行分級(jí)研究。

本研究結(jié)果顯示：ITSS在鑒別(Ⅱ級(jí)與Ⅲ級(jí)比較)、(Ⅱ級(jí)與Ⅳ級(jí)比較)、(Ⅲ級(jí)與Ⅳ級(jí)比較)中差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。表現(xiàn)為級(jí)別越高，ITSS評(píng)分值越高。這與以往的研究部分類(lèi)似[8-9]。分析原因可能是：(1)腫瘤級(jí)別越高，其內(nèi)新生血管越多，這些新生血管由于生長(zhǎng)迅速，多不成熟，容易引起破裂出血[10]。(2)高級(jí)別膠質(zhì)瘤內(nèi)瘤細(xì)胞生長(zhǎng)迅速，需氧量增加，容易引起缺氧，導(dǎo)致血管內(nèi)脫氧血紅蛋白增加，表現(xiàn)為低信號(hào)。但是，與以往大多數(shù)研究[2]不同的是，本研究中有2例Ⅱ級(jí)膠質(zhì)瘤中ITSS值為3。分析原因可能是，部分Ⅱ級(jí)膠質(zhì)瘤新生血管比較迂曲、密集，且血管發(fā)育不成熟，引起了缺氧，導(dǎo)致脫氧血紅蛋白的產(chǎn)生。

而CBFmax、r1、r2及r3僅在(Ⅱ級(jí)比Ⅳ級(jí))組中，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。分析原因可能是：(1) Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤中微血管密度比Ⅱ級(jí)更大(研究表明，ASL測(cè)量的CBF與腦膠質(zhì)瘤組織中的微血管密度呈正相關(guān)[11-12])，灌注更為顯著，體現(xiàn)出更高的TBFmax值及r值(r1、r2、r3)。這與國(guó)內(nèi)外報(bào)道部分相似[13-15]。關(guān)于這一點(diǎn)，WHO膠質(zhì)瘤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中也提到，Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤微血管增生情況更為顯著。以往也有文獻(xiàn)報(bào)道，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在高級(jí)別膠質(zhì)瘤中的表達(dá)相對(duì)較高，可誘導(dǎo)不成熟的腫瘤血管增生[16]。(2) Ⅱ級(jí)屬于低級(jí)別，而Ⅲ級(jí)為高級(jí)別。3D-ASL各參數(shù)不能鑒別二者，而SWI可以鑒別，說(shuō)明3D-ASL可能相對(duì)不穩(wěn)定，SWI具有更高的鑒別意義。(3) Ⅲ級(jí)中可能已經(jīng)存在一部分新生血管，血管密度已經(jīng)有所增加；或者是Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)均會(huì)造成血腦屏障破壞，導(dǎo)致灌注增加。從而導(dǎo)致3D-ASL無(wú)法區(qū)分Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)。此外，本研究中在低級(jí)別膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)3例高灌注，以往有研究認(rèn)為，低級(jí)別腫瘤的血流量高估，可能是瘤內(nèi)血管分流或少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤1p19q雜合性聯(lián)合缺失所致[17]。Ⅲ級(jí)中出現(xiàn)1例低灌注，Ⅳ級(jí)出現(xiàn)3例低灌注。分析原因可能是：部分高級(jí)別膠質(zhì)瘤局部新生血管迂曲；或者局部血流緩慢；使灌注信息延遲。

在各參數(shù)均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的(Ⅱ級(jí)比Ⅳ級(jí))組中，SWI的AUC值(0.964)、敏感性(97.7%)和特異性(94.3%)均比3D-ASL大。而且，3D-ASL在各組中的AUC值、敏感性和特異性也不是很高。關(guān)于這一點(diǎn)，有研究表明，ASL由于對(duì)運(yùn)動(dòng)非常敏感，易出現(xiàn)大量偽影，運(yùn)動(dòng)偽影可能會(huì)使信號(hào)強(qiáng)度不準(zhǔn)確，導(dǎo)致數(shù)據(jù)值偏高或偏低[18]。這進(jìn)一步提示3D-ASL參數(shù)不夠穩(wěn)定。同時(shí)，本研究結(jié)果顯示，利用SWI可以將高級(jí)別中的Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)區(qū)分開(kāi)，這對(duì)臨床有很大的價(jià)值。

本研究的不足之處：(1) SWI的評(píng)分是半定量評(píng)分，帶有一定的主觀成分，難免有偏倚。而這也直接影響統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果。因此，如何客觀、精確地進(jìn)行SWI定量分析仍是急需解決的問(wèn)題，也是目前研究的軟肋。(2) Ⅲ級(jí)的樣本相對(duì)于Ⅱ級(jí)和Ⅳ樣本量較少，仍需后期擴(kuò)大Ⅲ級(jí)樣本量。

綜上，通過(guò)對(duì)比及聯(lián)合SWI、3D-ASL兩種技術(shù)，發(fā)現(xiàn)兩種技術(shù)可以用于各級(jí)膠質(zhì)瘤之間的鑒別。而且，SWI在膠質(zhì)瘤分級(jí)中比3D-ASL要準(zhǔn)確一點(diǎn)。但是，聯(lián)合兩種技術(shù)的診斷效能均大于單獨(dú)應(yīng)用某一種技術(shù)，具有更高的診斷效能。

利益沖突：無(wú)。