馮海霞 安麗華 顧 龍

1.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院影像科(山東 濟(jì)寧 272029)

2.濟(jì)寧市中醫(yī)院放射科(山東 濟(jì)寧 272000)

膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見(jiàn)的惡性腫瘤，死亡率較高。2016年WHO中樞神經(jīng)腫瘤的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將膠質(zhì)瘤分為四級(jí)：Ⅰ、Ⅱ級(jí)為低級(jí)別膠質(zhì)瘤(low grade gliomas，LGG)，Ⅲ、Ⅳ級(jí)為高級(jí)別膠質(zhì)瘤(high grade gliomas，HGG)。手術(shù)是根治膠質(zhì)瘤的主要方法，但高級(jí)別的膠質(zhì)瘤惡性度高，預(yù)后較差，需進(jìn)行術(shù)后放化療[1]。因此術(shù)前膠質(zhì)瘤準(zhǔn)確的分級(jí)對(duì)其采取合理的治療方案及預(yù)后有重要價(jià)值。Ki-67是反映腫瘤細(xì)胞增殖活性及惡性程度、提示患者預(yù)后的標(biāo)記物。史永志等[2]學(xué)者對(duì)18例腦膠質(zhì)瘤的Ki-67進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其表達(dá)程度分別在Ⅰ-Ⅳ級(jí)中呈上升趨勢(shì)。

Le等[3]于1986年首次提出體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)彌散加權(quán)成像(intravoxle incoherent motion diffusion-weighted imaging，IVIM)的概念，該序列基于雙指數(shù)模型，應(yīng)用10個(gè)左右的b值將水分子的真實(shí)彌散與微灌注區(qū)分開(kāi)，獲得微灌注相關(guān)參數(shù)D＊值，真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D值 及灌注分?jǐn)?shù)f值。膠質(zhì)瘤的微觀結(jié)構(gòu)及血管分布是病理分級(jí)的基礎(chǔ)，本研究運(yùn)用IVIM-MRI定量指標(biāo)(D＊、D及f值)探究腫瘤的微灌注及水分子擴(kuò)散，進(jìn)而對(duì)精確評(píng)估膠質(zhì)瘤病理分級(jí)、制定合理的診療方案以及判斷預(yù)后提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料回顧性分析濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院2017年11月至2019年1月行IVIM檢查的30例患者，病理類型及分級(jí)根據(jù)2016版WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)，低級(jí)別組13例，Ⅰ級(jí)毛細(xì)胞星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤1例，Ⅱ級(jí)彌漫性星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤6例，Ⅱ級(jí)少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤2例，Ⅱ級(jí)混合膠質(zhì)細(xì)胞瘤4例；高級(jí)別組17例，其中Ⅲ級(jí)間變型膠質(zhì)細(xì)胞瘤10例，Ⅳ級(jí)多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤7例。男性13例，女性17例，年齡30～73歲，平均年齡(47.7±17.5)歲。

1.2 檢查方法采用Siemens Magnetom Verio 3.0T MR掃描儀，頭部八通道相控陣線圈。平掃FSE 序列；T1WI：TR 400～600ms，TE 15～20ms，T2WI：TR 1800～3000ms，TE 70～90ms；脂肪抑制T2WI序列：TR 2000～4500ms，TE 70～100ms，NEX 2；層厚5mm，層間距1mm，F(xiàn)OV 160～400mm，矩陣256×256。IVIM成像序列基于彌散加權(quán)的單次激發(fā)的平面回波脈沖序列，具體參數(shù)為T(mén) R/TE=2000ms/80ms，F(xiàn)OV 160～400mm，層厚5mm；矩陣為192×192，激勵(lì)次數(shù)3。選取12個(gè)b值(0、10、20、40、80、130、200、400、700、1000、1200及1500s/mm2)，擴(kuò)散梯度場(chǎng)施加在相互垂直的X、Y、Z軸3個(gè)方向上，應(yīng)用能覆蓋全腦的勻場(chǎng)框以減小磁敏感偽影。增強(qiáng)掃描使用高壓注射器經(jīng)肘靜脈團(tuán)注對(duì)比劑Gd-DTPA，劑量0.1mmoL/kg，流率2～3mL/s，TR/TE=2150ms/24ms。30例患者均行MRI平掃及IVIM檢查，其中28例行增強(qiáng)掃描。

1.3 圖像處理及數(shù)據(jù)分析將IVIM-DWI以DICOM格式文件導(dǎo)出，并由Siemens公司提供的后處理軟件進(jìn)行分析，獲得真性擴(kuò)散系數(shù)D偽彩圖、灌注分?jǐn)?shù)f偽彩圖，假性擴(kuò)散系數(shù)D＊偽彩圖。對(duì)照T2WI高信號(hào)或增強(qiáng)掃描強(qiáng)化最明顯的區(qū)域(避開(kāi)血管、腦溝、出血、液化壞死及囊變區(qū)等)，在同層面IVIM彩圖上放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，劃取3個(gè)ROI，面積(30±5)mm2，并計(jì)算該區(qū)域的f、D及D＊平均值。由兩名影像診斷醫(yī)師(三年及五年影像診斷工作經(jīng)驗(yàn))采用雙盲法對(duì)IVIM參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，然后取兩者測(cè)量的平均值。

1.4 組織病理學(xué)檢查所有病例在切除后選用石蠟包埋病變組織，連續(xù)切片數(shù)張，一部分通過(guò)HE染色進(jìn)行病理學(xué)檢查，另一部分用S-P免疫組化染色用于Ki-67LI的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)方法為：在400倍視野下，隨機(jī)選擇10個(gè)視野，計(jì)數(shù)500～1000個(gè)細(xì)胞，Ki-67陽(yáng)性細(xì)胞為細(xì)胞核著色，呈棕黃或棕黑色，所計(jì)數(shù)的500～1000個(gè)細(xì)胞中陽(yáng)性細(xì)胞百分率即為Ki-67LI。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用SPSS 17.0及MedCalc進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P＜0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有計(jì)量資料符合正態(tài)分布運(yùn)用(±s)，不符合正態(tài)分布采用中位數(shù)±四分位間距；對(duì)于所有計(jì)量資料兩次測(cè)量的一致性運(yùn)用ICC檢驗(yàn)(ICC＞0.80表示一致性較強(qiáng)，0.61～0.80表示一致性良好，0.41～0.60屬于一致性一般，0.11～0.40屬于一致性較低)；高、低級(jí)別組膠質(zhì)瘤的D值，f值及D＊值的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)及Mann-Whitney U非參數(shù)秩和檢驗(yàn)。Ki-67LI與D值、f值及D＊值的相關(guān)性運(yùn)用雙變量Spearson相關(guān)分析。各個(gè)參數(shù)的診斷效能運(yùn)用受試者特性曲線及AUC進(jìn)行評(píng)價(jià)。AUC值小于0.7、07～0.9、大于0.9依次提示低、中、高的診斷效能；AUC的比較采用Z檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 IVIM各參數(shù)的一致性分析D、D＊及f值兩次測(cè)量的ICC分別為0.995、0982、0.996，一致性均較強(qiáng)。

2.2 LGG與HGG組間IVIM參數(shù)的差異性分析17例HGG及13例LGG的D、D＊及f值差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，且HGG組的D值平均值小于LGG組，D＊及f值大于LGG組。見(jiàn)表1和圖1。

表1 LGG與HGG組間IVIM諸參數(shù)的差異性分析

圖1 D、D*及f值的箱圖

2.3 IVIM各參數(shù)的鑒別診斷效能分析IVIM的D值的AUC為0.928(P＜0.01)，對(duì)于良惡性膠質(zhì)瘤的鑒別診斷效能有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，敏感度為82.35%，特異度為92.31%，此時(shí)最佳閾值為1.12×10-3mm2/s，大于該值，考慮LGG可能性大，低于該值，則傾向于HGG。D＊值的AUC為0.842(P＜0.01)，具有鑒別診斷效能，敏感度為82.35%，特異度為84.62%，此時(shí)最佳閾值為5.68×10-2mm2/s，即大于該值，考慮HGG可能性大，反之，則傾向于LGG。f值的AUC為0.835(P＜0.01)，具有鑒別診斷效能，敏感度為82.24%，特異度為69.23%，此時(shí)最佳閾值為38.7%，大于該值，提示HGG可能，小于該值，提示為L(zhǎng)GG。D、D＊及f值的AUC兩兩比較，差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，則表明三者均具有很好的鑒別診斷效能。見(jiàn)表2和圖2。

表2 LGG組與HGG組IVIM諸參數(shù)的ROC曲線分析及AUC的比較

2.4 IVIM各參數(shù)與Ki-67LI的相關(guān)性分析LGG與HGG之間Ki-67LI差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，D值與Ki-67LI呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r為-0.659(P＜0.01)；D＊及f值均與Ki-67LI呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r依次為0.653、0.676(P＜0.01)。見(jiàn)表3和圖3。

表3 LGG與HGG組間的Ki-67LI的差異性分析

2.5 典型病例影像學(xué)分析影像學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)圖4～圖5。

3 討 論

3.1 真性擴(kuò)散分?jǐn)?shù)D值對(duì)膠質(zhì)瘤分級(jí)的診斷D值主要反映腫瘤細(xì)胞外水分子的真實(shí)彌散運(yùn)動(dòng)。本研究中D值在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，HGG組的D值平均值小于LGG組，與Lin等[4]、Togao等[5]學(xué)者的研究結(jié)果相一致，其病理基礎(chǔ)為腫瘤惡性程度越高，細(xì)胞增殖速度越快，密集程度越高，細(xì)胞外水分子擴(kuò)散受限程度越明顯。此外徐蒙萊等[6]研究發(fā)現(xiàn)ADC值在HGG組及LGG組的差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在兩者間有很大的重疊，所以認(rèn)為D值是在剔除低b值段快速擴(kuò)散的影響后得到的細(xì)胞外真實(shí)水分子彌散，對(duì)于膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)較ADC值更有價(jià)值。

3.2 灌注相關(guān)擴(kuò)散參數(shù)D＊值對(duì)膠質(zhì)瘤分級(jí)的診斷價(jià)值膠質(zhì)瘤大量的微血管形成是其病理分級(jí)的重要參考指標(biāo)，即微血管數(shù)量越多，微循環(huán)越豐富，腫瘤惡性程度越高；D＊值代表血液微循環(huán)灌注產(chǎn)生的擴(kuò)散系數(shù)，且b值越低，所得D＊值越精確；Shen等[7]研究表明D＊與腫瘤內(nèi)微血管密度(MVD)有關(guān)，而

圖2 D、D*及f值的ROC曲線

且微血管密度同時(shí)表現(xiàn)在微血管數(shù)量及血流速度兩個(gè)方面，從影像-病理對(duì)照的角度印證了D＊值反映腫瘤微血供的價(jià)值。本研究中D＊值在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，HGG組的D值平均值大于LGG組，與曲源等[8]的研究結(jié)果相一致，其病理基礎(chǔ)為膠質(zhì)瘤腫瘤級(jí)別越高，微血管密度越高，血管壁通透性越高，流速更快，D＊值越高。但Federau等[9]研究發(fā)現(xiàn)D＊對(duì)高低級(jí)別膠質(zhì)瘤無(wú)鑒別診斷價(jià)值，筆者認(rèn)為D＊值的這種不穩(wěn)定性，可能是由b值的選擇、腦脊液的搏動(dòng)、圖像信噪比及心動(dòng)周期等多種因素造成的，期待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，盡可能排出多種影響因素后進(jìn)一步確認(rèn)其價(jià)值。

圖3 IVIM各參數(shù)與Ki-67LI相關(guān)性分析

圖4 女，43歲，左側(cè)額葉少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤(WHOⅡ級(jí))。圖4A～圖4B：T2WI呈高信號(hào)，增強(qiáng)掃描呈輕度強(qiáng)化；圖4C：病灶在D圖上呈高信號(hào)，值為1.16×10-3mm2/s；圖4D：病灶于D*圖上呈稍高信號(hào)，值為5.06×10-2mm2/s；圖4E：圖上病灶中央部分呈高信號(hào)，周圍水腫區(qū)呈低信號(hào)，f值為29.2%；圖4F：鏡下腫瘤細(xì)胞密度增高，細(xì)胞核多呈類圓形，深染，核周空暈，核分裂象少見(jiàn)，周圍有散在分支狀血管(HE，×200)；圖4G：腫瘤細(xì)胞內(nèi)少見(jiàn)棕黃或棕黑色顆粒，Ki-67約為0～5%。圖5 女，65歲，左側(cè)側(cè)腦室后角旁多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(WHOⅣ級(jí))。圖5A～圖5B：左側(cè)額顳葉病灶T1WI呈低信號(hào)，T2WI呈高信號(hào)，增強(qiáng)掃描呈環(huán)形強(qiáng)化；圖5C～圖5E：病灶于D、D*及f圖上均呈高信號(hào)，D值為0.97×10-3mm2/s，D*值為6.53×10-2mm2/s，f值為47.4%；圖5F：鏡下腫瘤細(xì)胞排列緊密，細(xì)胞核大小不一，深染，可見(jiàn)核分裂象，可見(jiàn)瘤內(nèi)血管及假柵欄狀壞死(HE，×200)；圖5G：腫瘤細(xì)胞內(nèi)多發(fā)棕黃或棕黑色顆粒，Ki-67約為20%-30%。

3.3 灌注分?jǐn)?shù)f值對(duì)膠質(zhì)瘤分級(jí)的診斷價(jià)值f值為灌注分?jǐn)?shù)，是體素內(nèi)微循環(huán)灌注效應(yīng)所致的彌散在總體彌散效應(yīng)中所占的比率，代表著腫瘤的血容量。理論上，膠質(zhì)瘤級(jí)別越高，腫瘤血流灌注容量約大，f值越高。本研究中f值在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，HGG組的D值平均值大于LGG組，但與Lin等[4]、Hu等[10]的研究結(jié)果相反，究其原因，f值易受TE時(shí)間、腦脊液和水腫的影響。因此，盡管在本研究中f值在膠質(zhì)瘤分級(jí)中具有鑒別診斷價(jià)值，其穩(wěn)定性仍需要進(jìn)一步探究。

3.4 D、D＊及f值對(duì)膠質(zhì)瘤分級(jí)的診斷效能分析本研究D、D＊及f值的ROC曲線下面積分別為0.928、0.842、0.835，對(duì)于良惡性膠質(zhì)瘤的鑒別診斷效能均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)，其中D值的敏感度為82.35%，特異度為92.31%，此時(shí)最佳閾值為1.12×10-3mm2/s，大于該值，考慮LGG可能性大，低于該值，則傾向于HGG。D＊值的敏感度與D值相同，為82.35%，特異度較D值低，為84.62%，此時(shí)最佳閾值為5.68×10-2mm2/s，即大于該值，HGG可能性大，反之，則傾向于LGG。f值的敏感度為82.24%，特異度為69.23%，兩者均低于D與D＊值，最佳閾值為38.7%，大于該值，提示HGG可能，小于該值，提示為L(zhǎng)GG。D、D＊及f值的AUC兩兩比較，差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明三者均具有很好的鑒別診斷效能，但根據(jù)其AUC數(shù)值及敏感度、特異度的數(shù)值比較，仍認(rèn)為D值鑒別診斷價(jià)值更大，其次為D＊值，最后為f值。

3.5 D、D＊及f值對(duì)預(yù)測(cè)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖的診斷價(jià)值Ki-67是腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)活躍程度的標(biāo)志，是監(jiān)測(cè)腫瘤細(xì)胞增殖活性的最可靠的指標(biāo)，標(biāo)記指數(shù)(Ki-67LI)數(shù)值越高，腫瘤的增殖活性越強(qiáng)，惡性程度(分級(jí))越高，預(yù)后越差[11]。Yamashita等[12]對(duì)各級(jí)別的膠質(zhì)瘤進(jìn)行Ki-67免疫組化研究，結(jié)果顯示低級(jí)別膠質(zhì)瘤和高級(jí)別膠質(zhì)瘤之間表達(dá)存在差異。Qu等[13]研究發(fā)現(xiàn)，32例LGG和24例HGG的Ki-67的陽(yáng)性表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究結(jié)果顯示，Ki-67LI于高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中的差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且HGG的L-67LI較LGG高。值得注意的是，有的高級(jí)別膠質(zhì)瘤的Ki-67出現(xiàn)了低表達(dá)，而有的低級(jí)別膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)了Ki-67的高表達(dá)，究其原因可能是腫瘤異質(zhì)性不同，病理取材時(shí)未能反映瘤內(nèi)增殖最活躍的區(qū)域。此外，某些低級(jí)別膠質(zhì)瘤有向高級(jí)別膠質(zhì)瘤進(jìn)展的趨勢(shì)，因此會(huì)出現(xiàn)兩者間的重疊。本研究還發(fā)現(xiàn)D值與KI-67LI呈中度負(fù)相關(guān)，D＊及f值與KI-67LI呈中度正相關(guān)，因此IVIM諸定量參數(shù)可間接評(píng)估膠質(zhì)瘤增殖細(xì)胞活性，進(jìn)而判斷其預(yù)后。其病理基礎(chǔ)為隨著細(xì)胞增殖活性增強(qiáng)，細(xì)胞密度增加、排列緊密，水分子的彌散明顯受到限制，D值就相應(yīng)減小，因此與KI-67LI呈負(fù)相關(guān)。腫瘤增殖活躍，微小血管生成增多，使D＊及f值增大，因此與KI-67LI呈正相關(guān)。

本研究還存在幾個(gè)不足之處：(1)本實(shí)驗(yàn)的樣本量相對(duì)較小，樣本數(shù)據(jù)有偏差，Ⅰ級(jí)及IV級(jí)的患者數(shù)量過(guò)少，故而未能對(duì)Ⅰ～Ⅳ期進(jìn)行嚴(yán)格分期對(duì)照研究，期望在未來(lái)的研究中，繼續(xù)增大樣本量。(2)b值的選擇缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用多b值的IVIM對(duì)多系統(tǒng)腫瘤進(jìn)行定量分析，但仍沒(méi)有制定出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，本研究中12個(gè)b值中因考慮掃描時(shí)間問(wèn)題，高b值數(shù)量較少，可能存在研究結(jié)果的偏倚，現(xiàn)課題組研究者們正探索不同配置的b值的IVIM序列在膠質(zhì)瘤中的應(yīng)用。(3)缺乏影像-病理的精確對(duì)照分析，本研究在測(cè)量影像數(shù)值時(shí)未能與病理切片進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)照，期待以后在影像-病理精確對(duì)照分析上進(jìn)行探究。

綜上所述，IVIM的參數(shù)D、D＊及f值可定量評(píng)價(jià)膠質(zhì)瘤術(shù)前病理分級(jí)及腫瘤細(xì)胞增殖活性，進(jìn)而評(píng)估其預(yù)后。