張格，陳旺生，陳峰，趙應(yīng)滿

腦膠質(zhì)瘤是常見的顱內(nèi)惡性腫瘤，發(fā)病率較低，約為3/10萬～8/10萬，但具有較高的死亡率，5年存活率僅為10%[1-2]。臨床上通常將腦膠質(zhì)瘤分為高、低級別，其中低級別膠質(zhì)瘤分化較好，為良、惡性交界腫瘤，而高級別膠質(zhì)瘤分化較差，治療預(yù)后也相對較差[3-4]。手術(shù)切除為該病首要治療方式，但不同級別采取的手術(shù)方案各不相同，也決定患者術(shù)后放化療選擇及預(yù)后進展，故術(shù)前對膠質(zhì)瘤的準確分級診斷至關(guān)重要。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)憑借其無創(chuàng)、多種成像序列、圖像對比度高、任意方位斷層成像等優(yōu)勢，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中應(yīng)用廣泛，也是膠質(zhì)瘤最主要的影像學(xué)檢查方式[5]。不過MRI成像序列眾多，根據(jù)成像原理可分為結(jié)構(gòu)、擴散、灌注三種模態(tài)，常規(guī)結(jié)構(gòu)成像如T1加權(quán)成像(T1-weighted imaging，T1WI)、T2加權(quán)成像(T2-weighted imaging，T2WI)以及動態(tài)增強磁共振成像(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)，擴散成像如擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)、擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)，灌注成像如三維動脈自旋標記灌注成像(3D-arterial spin labeling，3D-ASL)。不同的成像序列診斷效能不一，尤其是常規(guī)序列在影像學(xué)表現(xiàn)上存在高度重合，對膠質(zhì)瘤高低級別的準確分級診斷敏感性差[6-7]，難以滿足臨床需求。MRI的多模態(tài)指的是采用多種成像序列，綜合分析其定性與定量參數(shù)，達到MRI診斷的最大效能。本研究運用多模態(tài)MRI對膠質(zhì)瘤進行分級診斷，分析其與手術(shù)病理的一致性。

材料與方法

1.研究對象

回顧性搜集本院2017年1月-2019年12月收治的膠質(zhì)瘤患者的病例資料。納入標準：①年齡≥18歲；②符合膠質(zhì)瘤的診斷標準[8]；③幕上膠質(zhì)瘤，腫瘤位于大腦半球；④均進行手術(shù)治療且取得術(shù)后病理結(jié)果；⑤患者術(shù)前行MRI檢查，資料齊全。排除標準：①接受保守治療；②手術(shù)病例或膠質(zhì)瘤穿刺活檢證實為WHOⅠ級膠質(zhì)瘤；③MRI成像質(zhì)量不佳、無法研究分析；④腫瘤位置為幕下膠質(zhì)瘤、腦干膠質(zhì)瘤、脊髓膠質(zhì)瘤；⑤合并其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如腦梗死、腦出血等。最終納入126例膠質(zhì)瘤患者，根據(jù)WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類標準[9]，分為Ⅱ級56例、Ⅲ級42例、Ⅳ級28例，其中低級別膠質(zhì)瘤(Ⅱ級)56例，高級別膠質(zhì)瘤(Ⅲ級和Ⅳ級)70例。

2.儀器設(shè)備

采用Siemens Magnetom Verio 3.0T磁共振成像儀，32通道頭顱專用線圈。MRI圖像處理軟件Sante MRI Viewer。對比劑采用釓噴酸葡胺注射液(國藥準字H10950272，廣州康臣藥業(yè)有限公司)。掃描序列包括：T1WI、T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI以及3D-ASL。T1WI掃描參數(shù)：TR 500 ms，TE 18 ms，層距5 mm，視野(FOV)240 mm×240 mm，采集矩陣320×320，激勵次數(shù)(NEX)2次。T2WI掃描參數(shù)：TR 700 ms，TE 20 ms，層距5 mm，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣320×320，NEX 2次。DWI掃描參數(shù)：TR 6200 ms，TE 12 ms，層距5 mm，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣512×512，NEX 2次。DTI掃描參數(shù)：TR 6200 ms，TE 12 ms，層距5 mm，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣512×512，NEX 2次，張量是對稱的(Dxy=Dyx ，Dxz=Dzx ，Dyz=Dzy)，施加6個非共線方向擴散敏感梯度，就是X、Y、Z、XY、XZ、YZ方向。DCE-MRI掃描參數(shù)：TR 500 ms，TE 18 ms，層距5 mm，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，采集矩陣320×320，NEX 2次；經(jīng)靜脈注射對比劑釓噴酸葡胺，劑量為0.1 mmol/kg，注射流率為3 mL/s。3D-ASL掃描參數(shù)：TR 1525 ms，TE 26 ms，標記后延遲時間青年人為1525 ms，老年人為3025 ms，層距4 mm，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，采集矩陣320×320，NEX 2次。觀察顱腦病變部位及信號變化等。

3.圖像處理與分析

掃描完成后，圖像資料自動導(dǎo)入Sante MRI Viewer，對原始數(shù)據(jù)進行后處理。興趣區(qū)(region of interest，ROI)結(jié)合偽彩圖及常規(guī)增強后T1WI圖像確定，由兩位有經(jīng)驗的神經(jīng)影像醫(yī)師在不知道病理結(jié)果的情況下對所有圖像進行測量，ROI置于病灶實性部分及瘤周水腫區(qū)，盡量包含所有實性強化部分并避開壞死組織及血管，每個部位測3次取平均值。不同模態(tài)圖像ROI的選取一致。計算DWI的表觀擴散系數(shù)(apparent dispersion coefficient，ADC)、DTI的部分各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)，DCE-MRI的容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)、血管外細胞外間隙容積比(volume ratio of extracellular space，Ve)，3D-ASL成像的最大腫瘤血流量值/相對腫瘤血流量值(rTBF)。最大腫瘤血流量值/相對腫瘤血流量值(rTBF)=最大腫瘤血流量值(TBFmax)/對側(cè)正常白質(zhì)的腦血流量值(CBF)，rTBF=TBFmax/CBF。由2名具有5年以上經(jīng)驗的影像學(xué)主治醫(yī)師獨立閱片，上述測量值均測量3次取平均值。

4.統(tǒng)計學(xué)方法

結(jié) 果

1.患者基線資料

本研究納入126例膠質(zhì)瘤患者，男63例，女63例；年齡23～76歲，平均(49.00±6.20)歲。腫瘤最大直徑2.35～7.89 cm，平均最大直徑(5.16±1.30) cm；腫瘤體積14.25～66.37 cm3，平均(40.52±11.83) cm3；累及灰質(zhì)107例，跨越中線向?qū)?cè)生長27例；低級別膠質(zhì)瘤56例，病理類型：少突星形細胞瘤32例，彌漫星形細胞瘤19例，少突膠質(zhì)細胞瘤5例；高級別膠質(zhì)瘤70例，病理類型：間變性星形細胞瘤39例，間變性少突膠質(zhì)細胞瘤3例，膠質(zhì)母細胞瘤28例。低級別與高級別膠質(zhì)瘤患者的性別分布、腫瘤大小、是否累及灰質(zhì)比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。高級別膠質(zhì)瘤患者的年齡大于低級別膠質(zhì)瘤患者，跨越中線向?qū)?cè)生長的比例高于低級別患者，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

表1 低級別與高級別膠質(zhì)瘤患者的基線資料比較

圖1 男，40歲，少突星形細胞瘤(低級別WHO Ⅱ級)。a) T1WI示病灶呈低信號(箭)； b) T2WI示病灶呈高信號(箭)； c) DWI示病灶呈低信號(箭)，少量水腫區(qū)域為等信號； d) DCE-MRI示混雜弱強化(箭)，表現(xiàn)為低灌注； e) 3D-ASL示均勻強化低灌注(箭)。 圖2 男，62歲，膠質(zhì)母細胞瘤(高級別WHO Ⅳ級)。a) T1WI示病灶呈低信號(箭)； b) T2WI示病灶呈高信號(箭)； c) DWI示病灶呈等或稍高信號(箭)，少量水腫區(qū)域為等信號； d) DCE-MRI示混雜明顯強化(箭)，表現(xiàn)為高灌注； e) 3D-ASL示病灶不均勻環(huán)形高灌注(箭)。

2.多模態(tài)MRI成像表現(xiàn)

低級別、高級別膠質(zhì)瘤患者T1WI均呈低信號，T2WI均呈高信號(圖1、2)。

低級別膠質(zhì)瘤病灶的ADC與FA圖均呈低信號(圖1c)；低級別膠質(zhì)瘤病變周圍水腫無或輕，13例低級別膠質(zhì)瘤存在明顯瘤周水腫，瘤周水腫區(qū)域呈低信號或等信號；10例低級別膠質(zhì)瘤存在壞死囊變，壞死囊變區(qū)域為低信號；低級別膠質(zhì)瘤瘤周水腫與壞死囊變區(qū)域與腫瘤病灶的分界不清晰。高級別膠質(zhì)瘤病灶的ADC與FA圖均呈等信號或高信號(圖2c)，高級別膠質(zhì)瘤病變周圍水腫重，55例高級別膠質(zhì)瘤存在明顯瘤周水腫，瘤周水腫區(qū)域呈低信號或等信號；28例高級別膠質(zhì)瘤存在壞死囊變，壞死囊變區(qū)域為低信號；高級別膠質(zhì)瘤瘤周水腫與壞死囊變區(qū)域與腫瘤病灶的分界較為清晰。

在DCE-MRI成像中，低級別膠質(zhì)瘤增強后表現(xiàn)為無或弱強化40例，弱強化區(qū)域表現(xiàn)為低灌注(圖1d)；明顯強化16例，明顯強化區(qū)域表現(xiàn)為高灌注。高級別膠質(zhì)瘤增強后表現(xiàn)為明顯強化70例，明顯強化區(qū)域表現(xiàn)為高灌注(圖2d)。10例低級別膠質(zhì)瘤、28例高級別膠質(zhì)瘤的壞死囊變區(qū)域表現(xiàn)為低灌注或灌注缺失。

表2 多模態(tài)MRI各檢測值的ROC曲線分析

表3 MRI不同成像方式對低級別與高級別膠質(zhì)瘤鑒別診斷的符合率與Kappa值

在3D-ASL成像中，低級別膠質(zhì)瘤表現(xiàn)為不強化或均勻強化(圖1e)；高級別膠質(zhì)瘤表現(xiàn)為不均勻環(huán)形高灌注，壞死囊變區(qū)域表現(xiàn)為低灌注或灌注缺失(圖2e)。

3.不同病理分級患者各成像定量檢測值比較

高級別膠質(zhì)瘤患者ADC值(1.46±0.36)低于低級別患者(1.68±0.42)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.165，P=0.002)。高級別膠質(zhì)瘤患者DTI成像FA值(0.38±0.10)低于低級別患者(0.44±0.12)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.061，P=0.003)；高級別膠質(zhì)瘤患者DCE-MRI成像Ktrans值(0.28±0.07)、Ve值(0.81±0.20)均高于低級別患者(0.19±0.05、0.50±0.15)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=8.106，P<0.001；t=9.630，P<0.001)。高級別膠質(zhì)瘤患者3D-ASL成像r TBF值(2.98±0.57)高于低級別患者(1.83±0.45)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=12.331，P<0.001)。

4.多模態(tài)MRI各檢測值與病理分級的相關(guān)性分析

DWI的ADC值、DTI的FA值與病理分級呈負相關(guān)(r=-0.522，r=-0.483，P<0.001)。DCE-MRI的Ktrans值、Ve值與病理分級呈正相關(guān)(r=0.639，r=0.642，P<0.001)。3D-ASL成像rTBF值與病理分級呈正相關(guān)(r=0.457，P<0.001)。

5.低級別與高級別膠質(zhì)瘤鑒別診斷的多模態(tài)MRI各檢測值的ROC曲線分析

DWI、DCE-MRI和3D-ASL的各種參數(shù)鑒別低級別與高級別膠質(zhì)瘤的效能，其中Ktrans的診斷效能最高，ROC曲線下面積(area under curve，AUC)為0.841，敏感度為80.40%，特異度為80.00%(表2，圖3)。

6.低級別與高級別膠質(zhì)瘤鑒別診斷的多模態(tài)MRI與病理學(xué)的一致性分析

各種MRI序列鑒別診斷低級別與高級別膠質(zhì)瘤與病理學(xué)的一致性由高到低依次為：DCE-MRI(Kappa=0.887)、DTI(Kappa=0.824)、DWI(Kappa=0.808)、3D-ASL(Kappa=0.726)、常規(guī)MRI序列(Kappa=0.599)。聯(lián)合診斷鑒別診斷低級別與高級別膠質(zhì)瘤的敏感度為98.21%，特異度為97.14%，符合率為97.62%，與手術(shù)病理高度一致(Kappa=0.952)，見表3。

討 論

膠質(zhì)瘤惡性程度決定了手術(shù)方案選擇以及患者預(yù)后，對于膠質(zhì)瘤分級診斷，組織病理學(xué)檢查具有明顯的局限性。膠質(zhì)瘤顱內(nèi)穿刺活檢為有創(chuàng)操作，一方面送檢標本會受到取材偏倚影響，取材病變可能出現(xiàn)壞死囊變或鈣化等情況，導(dǎo)致活檢病理低估了腫瘤惡性程度，影響對病情的判斷；另一方面，對于膠質(zhì)瘤手術(shù)后需要接受放化療患者，預(yù)后隨訪采用穿刺活檢也會誘發(fā)腦出血、癲癇等并發(fā)癥，增加醫(yī)源性損害[10-11]。MRI作為一種安全無創(chuàng)的影像學(xué)檢查，可以準確展現(xiàn)膠質(zhì)瘤的位置、大小、邊界等形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)特征，對軟組織的分辨率更高，相比顱腦CT檢查更具優(yōu)勢[12]。目前臨床常見的掃描序列包括T1WI、T2WI、DWI、DCE-MRI以及3D-ASL等，臨床普遍發(fā)現(xiàn)，單一序列檢查均具有一定局限性，在常規(guī)序列基礎(chǔ)上結(jié)合對比增強、擴散成像和灌注掃描，可彌補常規(guī)MRI的不足。

1.DWI與DTI的定量參數(shù)診斷

本研究分析多模態(tài)MRI掃描的定量參數(shù)對膠質(zhì)瘤的診斷價值，結(jié)果顯示，高級別膠質(zhì)瘤DWI的ADC值、DTI的FA值均低于低級別，ADC值、FA值與病理分級呈負相關(guān)。馮貴堂等[13]研究與本文觀點相似，認為各定量參數(shù)不僅與病理分級相關(guān)，還與腫瘤細胞的增殖活性相關(guān)。分析原因：DWI的原理是不同組織間水分子擴散情況存在差異，在DWI成像中，高級別膠質(zhì)瘤對腦白質(zhì)細胞亞結(jié)構(gòu)的影響較大，水分子擴散受限，故而高級別膠質(zhì)瘤呈等或高信號、低級別膠質(zhì)瘤呈低信號，高級別膠質(zhì)瘤DWI與DTI參數(shù)ADC值、FA值均較低[14-15]。

圖3 多模態(tài)MRI各檢測值的ROC曲線。

2.DCE-MRI的定量參數(shù)診斷

DCE-MRI成像是相對有創(chuàng)的檢查方式，需要靜脈注射對比劑，通過觀察毛細血管T1馳豫率的改變，反映微血管密度，從而展示腦組織的灌注信息。本研究發(fā)現(xiàn)DCE-MRI的Ktrans值、Ve值均高于低級別，韓秋月等[16]研究與文本觀點相似，也認為高級別膠質(zhì)瘤的定量參數(shù)Ktrans值、Ve值高于低級別，并且Ktrans值的診斷效能較高。分析原因：在正常情況下，對比劑無法通過血腦屏障，Ktrans值(容量轉(zhuǎn)移常數(shù))理論上為零，而在膠質(zhì)瘤病理狀態(tài)下，血腦屏障被破壞，毛細血管通透性增加，Ktrans值升高，Ve值(血管外細胞外間隙容積比)也相應(yīng)升高。有Meta分析研究表明[17-18]，高級別膠質(zhì)瘤惡性程度高，病灶組織中血管內(nèi)皮生長因子水平較高，腫瘤侵襲生長迅速，進行DCE-MRI成像注射對比劑后，對比劑在血管內(nèi)與血管外細胞間隙之間交換，體現(xiàn)為Ktrans值、Ve值的升高。本研究發(fā)現(xiàn)，低級別膠質(zhì)瘤增強后主要表現(xiàn)為無或弱強化、低灌注，而高級別膠質(zhì)瘤增強后表現(xiàn)為明顯強化、高灌注，這與Liang等[19]、劉宵雪等[20]研究報道相符。

3.3D-ASL成像的定量參數(shù)診斷

3D-ASL成像是一種新型灌注成像技術(shù)，無需注射對比劑。DCE-MRI的原理是判斷血腦屏障的破壞程度及毛細血管通透性來進行分級診斷高、低級別膠質(zhì)瘤[21]，而3D-ASL成像是基于氫質(zhì)子自旋狀態(tài)的像素成像，在快速自旋回波構(gòu)架下，提高圖像的信噪比，增強采集效率，減少偽影，增強掃描的準確性[22]，在膠質(zhì)瘤的分級診斷中具有良好的應(yīng)用前景。本研究發(fā)現(xiàn)，高級別膠質(zhì)瘤3D-ASL成像rTBF值高于低級別患者，rTBF值是指最大腫瘤血流量值與腦白質(zhì)相對腫瘤血流量值的比值，高級別膠質(zhì)瘤3D-ASL成像表現(xiàn)為不均勻環(huán)形高灌注，故rTBF值較高，這與王琳琳等[23]研究報道一致，該研究還指出，3D-ASL定量反映腫瘤微循環(huán)的灌注情況，診斷的符合率在90%以上，高于常規(guī)MRI。一項Meta分析研究表示[24]，3D-ASL對505例膠質(zhì)瘤患者的分級診斷敏感度為89%，特異度為80%，建議在膠質(zhì)瘤常規(guī)MRI中可考慮實施3D-ASL。

4.多模態(tài)MRI的定性診斷

本研究探討多模態(tài)MRI診斷與手術(shù)病理結(jié)果的一致性，結(jié)果顯示，一致性由高到低依次為DCE-MRI、DTI、DWI、3D-ASL、常規(guī)T1WI與T2WI，聯(lián)合診斷的敏感度為98.21%，特異度為97.14%，與手術(shù)病理高度一致。這說明在常規(guī)MRI的基礎(chǔ)上聯(lián)合DCE-MRI、DTI、DWI、3D-ASL多模式診斷有助于提高MRI的診斷敏感度，獲取更多的診斷信息。鄧慧媛等[25]研究表示，在T2WI、DWI和DCE-MRI三個序列中，DWI及DCE-MRI對高、低級別膠質(zhì)瘤的鑒別效能較高。Yan等[26]研究運用直方圖分析方法探討各序列的診斷效能，發(fā)現(xiàn)DCE-MRI對膠質(zhì)瘤分級和預(yù)后判斷具有最佳的效能。

綜上所述，多模態(tài)MRI定性與定量診斷高、低級別膠質(zhì)瘤，顯著提高與手術(shù)病理結(jié)果的一致性，對患者手術(shù)方案制定具有重要的參考價值。定量參數(shù)可以充分挖掘數(shù)據(jù)內(nèi)部的深層信息，使膠質(zhì)瘤的診斷更加客觀、全面，也為傳統(tǒng)定性診斷擴寬了思路。不過，本研究樣本量有限，受臨床條件限制，不同病理分級患者的樣本不夠均衡。在今后的研究中，筆者將更加全面收集患者多模態(tài)MRI診療資料，建立診斷模型，并觀察多模態(tài)MRI對手術(shù)后放化療患者預(yù)后隨訪、病情監(jiān)測中的應(yīng)用價值。