李夢雙 劉耀賽 董麗娜 羅濤 徐凱

腦膠質(zhì)瘤是最常見的顱內(nèi)惡性腫瘤，約占顱內(nèi)腫瘤的40%～50%，5年病死率僅次于胰腺癌和肺癌，是對人類健康造成極大危害的一類腫瘤。世界衛(wèi)生組織（WHO）將腦膠質(zhì)瘤分為Ⅰ～Ⅳ級，Ⅰ～Ⅱ級為低級別腦膠質(zhì)瘤，Ⅲ～Ⅳ級為高級別腦膠質(zhì)瘤。高級別腦膠質(zhì)瘤預后明顯差于低級別腦膠質(zhì)瘤[1]，且兩者在手術(shù)準備、術(shù)后評估、放化療時機等治療方法上均有不同[2]。MRI檢查是腦膠質(zhì)瘤術(shù)前診斷最主要的輔助方法，但常規(guī)MRI檢查往往難以鑒別Ⅱ級與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤，從而無法在術(shù)前為制定最優(yōu)治療方案提供參考，影響腦膠質(zhì)瘤的治療效果。MRI紋理分析是指通過計算機圖像處理技術(shù)提取出MRI圖像的紋理特征參數(shù)，從而對圖像灰階分布特征、像素間關(guān)系和空間特征進行定量和定性描述，可提供肉眼無法識別的特征信息[3-4]。因此，本研究采用MRI紋理分析的方法，探討其在Ⅱ級與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤鑒別診斷中的應用價值，現(xiàn)報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2017至2018年在本院術(shù)前行MRI檢查并經(jīng)手術(shù)病理學檢查確診為Ⅱ級或Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤的患者109例。納入標準：術(shù)前1個月內(nèi)接受MRI檢查，且掃描序列齊全；術(shù)前未接受放化療；術(shù)后病理學檢查診斷為腦膠質(zhì)瘤，且有分級診斷為Ⅱ級或Ⅲ級（根據(jù)2016年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤最新分類標準）。排除標準：MRI圖像質(zhì)量差，達不到后期處理要求。Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤患者56例，其中男28例，女28例；年齡30～69（48.1±10.7）歲。Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤患者53例，其中男27例，女 26 例；年齡 32～61（44.6±6.8）歲。Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤患者性別、年齡比較差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準，患者知情同意。

1.2 方法

1.2 MRI檢查設備 采用GE Signal 3.0T或Discovery 750W 3.0T MRI儀，使用16通道頭部線圈。MRI對比劑：釓噴替酸葡甲胺（Gd-DPTA，德國拜耳醫(yī)藥有限公司），用量為0.2mmol/kg，注射速率為3.0 ml/s。增強掃描：T1WI軸位、矢位和冠位（TR=2 500ms，TE=24ms），層數(shù) 18，層厚 6.0mm，層間距 1.0mm，視野 FOV 240×240，NEX 2.0，矩陣 256×256。

1.3 MRI紋理分析 紋理分析測量遵循盲法原則，由2位頭頸部影像醫(yī)師在不知道病理學檢查結(jié)果的情況下獨立完成圖像特征提取，紋理分析數(shù)據(jù)結(jié)果取兩者平均值。將MRI以DICOM格式導入紋理分析軟件FireVoxel（http://wp.nyu.edu/FireVoxel）進行腫瘤分割，參照 T1WI、T2WI等序列，在T1增強軸位圖像上，對連續(xù)層面整個瘤體邊界進行手動勾畫感興趣區(qū)（ROI），包括腫瘤內(nèi)部的囊變、壞死、出血、鈣化等所有瘤體內(nèi)部信息，但不包括瘤體周圍的水腫，由紋理分析軟件自動分析得到標準差、偏度、峰度、熵值、一致性、相關(guān)性等定量參數(shù)。

1.4 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件。正態(tài)分布的計量資料以表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗。非正態(tài)分布的計量資料以M（P25，P75）表示，組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗。計數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗。以分組為因變量，以計算模型的預測值繪制受試者工作特征曲線（receiver operator characteristic curve，ROC），以約登指數(shù)（靈敏度+特異度-1）最大時的參數(shù)值為閾值，確定紋理分析各定量參數(shù)鑒別腦膠質(zhì)瘤級別的靈敏度、特異度和準確度，以此來評估各定量參數(shù)的診斷效能。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

在MRI紋理分析中，Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤患者與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤患者的標準差、熵值、一致性、相關(guān)性和逆差距等比較差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤患者標準差和熵值低于Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤患者，而一致性和逆差矩高于Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤患者，見表1。對標準差、熵值、一致性、相關(guān)性和逆差矩參數(shù)進行ROC曲線分析，顯示一致性參數(shù)的AUC為0.933，明顯優(yōu)于其他參數(shù)，具備良好的診斷效能，在診斷靈敏度、特異度和準確度方面，遠超過其他參數(shù)，見表2～3。

表1 Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤患者與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤患者MRI紋理分析定量參數(shù)比較

表2 標準差、熵值、一致性、相關(guān)性和逆差矩參數(shù)的ROC曲線AUC

表3 MRI紋理分析定量參數(shù)對Ⅱ級與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤的鑒別診斷效能

3 討論

低、高級別腦膠質(zhì)瘤的準確分級對臨床治療方案選擇意義重大。腦膠質(zhì)瘤的治療方案差異明顯，低級別腦膠質(zhì)瘤一般采取單純性手術(shù)切除治療即可，而高級別腦膠質(zhì)瘤需要在手術(shù)切除后予以放療或化療等輔助治療。盡管MRI常規(guī)序列所表現(xiàn)的瘤周水腫、占位效應、出血、壞死等特征有助于臨床診斷分級，但有時Ⅱ級與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤影像表現(xiàn)相似，誤診情況時有發(fā)生[4]。因此，尋找一種更為準確、有效的診斷方法對腦膠質(zhì)瘤分級診斷尤為重要。

紋理分析是通過分析醫(yī)學圖像的灰階信息，不受影像醫(yī)師主觀判斷因素及臨床經(jīng)驗的影響，客觀提供MRI圖像的各種信息，尤其對常規(guī)MRI檢查不易鑒別診斷的病變，紋理分析優(yōu)勢更大[5]。本研究結(jié)果顯示，利用MRI紋理分析鑒別Ⅱ級和Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤具有一定的臨床價值，且一致性參數(shù)的鑒別診斷效能明顯優(yōu)于其它參數(shù)值，有更高的靈敏度、特異度和準確度。熵值、一致性與圖像紋理的復雜度和不均質(zhì)度有關(guān)，腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)越復雜、越不均勻，熵值就越大、一致性就越??；反之，熵值就越小、一致性就越大[6]。高級別腦膠質(zhì)瘤內(nèi)有更多不成熟血管，越高級別腦膠質(zhì)瘤分化越差，復雜度和不均質(zhì)度就越高[7]。Ⅱ級與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤在常規(guī)MRI上可表現(xiàn)為相似的影像學特點，但腫瘤不同復雜程度的病理學特點使其具有肉眼不能識別的圖像紋理差異。與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤相比，Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤MRI圖像像素值總體分布趨勢相對集中，離散程度相對較小，直方圖形態(tài)相對陡峭，紋理更規(guī)則、更均勻，熵值較小、一致性參數(shù)相對較大；而Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤MRI圖像像素值總體分布趨勢相對較分散，離散程度相對較大，直方圖形態(tài)相對平緩，熵值較大、一致性參數(shù)相對較小。本研究結(jié)果顯示，Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤的熵值低于Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤，一致性高于Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤，差異具有統(tǒng)計學意義，表明Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤具有更大的異質(zhì)性和復雜性，與其惡性程度高、預后差的生物學行為特點相符合。

目前，國內(nèi)外有許多關(guān)于MRI紋理分析在輔助顱內(nèi)腫瘤診斷、鑒別診斷方面的研究。Soni等[8]的研究認為熵值可以有效區(qū)分低級別腦膠質(zhì)瘤和高級別腦膠質(zhì)瘤。Xie等[9]研究結(jié)果表明基于動態(tài)增強的MRI成像，熵值（AUC 0.885）和逆差矩（AUC 0.901）能夠區(qū)分腦膠質(zhì)瘤的分級，熵值反映了圖像中紋理的復雜程度，逆差矩值直接衡量局部圖像的均勻性。這與本研究結(jié)果相符合。孫振國等[10]研究發(fā)現(xiàn)，增強T1WI紋理分析的熵值與異質(zhì)性參數(shù)可以提高對原發(fā)性腦淋巴瘤與高級別腦膠質(zhì)瘤的鑒別能力。但以上諸研究中，或選擇腫瘤強化最大層面為ROI，所得到的紋理圖像不能完全顯示腫瘤內(nèi)部信息；或選取方法較復雜，不利于臨床醫(yī)生觀察與使用。本研究選取了腫瘤所有層面作為ROI，通過簡單的紋理分析軟件，由2位頭頸部影像醫(yī)師審查，因此更能體現(xiàn)MRI紋理分析的優(yōu)勢和特點。

本研究除了為回顧性研究外，尚存在一定的局限性，僅分析常規(guī)MRI序列紋理來鑒別Ⅱ級腦膠質(zhì)瘤與Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤，未能分析功能成像。總之，常規(guī)MRI紋理分析通過軟件提取圖像紋理特征，能客觀、定量、多方位地分析腫瘤生物學行為及固有異質(zhì)性。常規(guī)MRI紋理分析的部分參數(shù)（標準差、熵值、一致性、相關(guān)性和逆差距）可以為Ⅱ、Ⅲ級腦膠質(zhì)瘤的術(shù)前鑒別診斷提供有效信息，其中一致性參數(shù)具有更高的診斷效能，在診斷靈敏度、特異度和準確度方面表現(xiàn)最好，可以為腦膠質(zhì)瘤術(shù)前評估、術(shù)后放化療提供客觀依據(jù)。