葛 鑫，劉光耀，甘鐵軍，張 靜*

(1.蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730030；2.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院磁共振科，甘肅 蘭州 730030)

膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見原發(fā)性腫瘤，約占所有顱內(nèi)腫瘤的80%[1]。2016年WHO腦腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)將膠質(zhì)瘤分為4級，級別越高則惡性程度越高，對各級腫瘤的治療方式也不盡相同[2]。Ki-67是與細(xì)胞增殖相關(guān)的抗原，常用Ki-67標(biāo)記指數(shù)(Ki-67 label index,Ki-67 LI)代表腫瘤細(xì)胞增殖活性，其與腫瘤復(fù)發(fā)及預(yù)后關(guān)系密切。彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)定量參數(shù)表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)可評估組織中水分子的布朗運(yùn)動(dòng)，已用于診斷膠質(zhì)瘤及鑒別診斷[3]。合成MRI是新興MR定量技術(shù)，基于快速自旋回波(fast spin echo,FSE)的多延遲飽和多回波(muti-delay muti-echo,MDME)序列，通過一次數(shù)據(jù)采集即可得到10種不同對比度的圖像和5種弛豫定量圖譜[4-5]，現(xiàn)已用于研究兒童腦發(fā)育[6]、成人白質(zhì)老化[7]及診斷輕微型肝性腦病[8]等顱腦疾病。本研究觀察合成MRI聯(lián)合DWI鑒別高、低級別膠質(zhì)瘤及評估腫瘤細(xì)胞增殖活性的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2020年8月—2021年7月蘭州大學(xué)第二醫(yī)院69例經(jīng)病理證實(shí)的膠質(zhì)瘤患者，男39例、女30例，年齡4～76歲、平均(45.0±16.7)歲；其中27例低級別(Ⅱ級)膠質(zhì)瘤(low-grade glioma,LGG)，42例高級別(Ⅲ、Ⅳ級)膠質(zhì)瘤(high-grade glioma,HGG)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)術(shù)后病理或立體定向活檢確診膠質(zhì)瘤并接受手術(shù)切除；②術(shù)前2周內(nèi)接受常規(guī)平掃及增強(qiáng)MRI、DWI和合成MRI；③術(shù)前未接受放射、化學(xué)等抗腫瘤治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他腦部腫瘤；②圖像偽影較嚴(yán)重，無法測量數(shù)據(jù)。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa Premier 3.0T MR儀，48通道相控陣頭頸聯(lián)合線圈行顱腦掃描。先采集頭部平掃T1WI，之后采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈以4 ml/s流率推注釓雙胺(0.5 mmol/ml，0.1 mmol/kg體質(zhì)量)，并立即以相同流率跟注20 ml生理鹽水，采集增強(qiáng)T1WI；掃描參數(shù)：TR 2 531 ms，TE 36.9 ms，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣288×192，層數(shù)20，層厚5 mm，層間距1 mm，掃描時(shí)長1 min 29 s。以多激發(fā)平面回波成像采集基于復(fù)合靈敏度的編碼DWI，參數(shù)：b值=0、1 000 s/mm2，TR 3 921 ms，TE 78.1 ms，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣160×166，層數(shù)20，層厚5 mm，層間距1 mm，NEX 2，掃描時(shí)長1 min 11 s。最后行合成MRI，以MDME FSE序列采集圖像，參數(shù)：TR 4 214 ms，TE 21.6 ms，F(xiàn)OV 24 cm×18 cm，矩陣320×256，層數(shù)20，層厚5 mm，層間距1 mm，掃描時(shí)長3 min 39 s。

1.3 圖像分析 于GE AW4.7工作站以READView軟件處理數(shù)據(jù)。由分別具有4年及15年神經(jīng)影像學(xué)診斷經(jīng)驗(yàn)的住院醫(yī)師、副主任醫(yī)師各1名采用盲法分析圖像，參考合成T2-液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)和增強(qiáng)T1WI在增強(qiáng)T1WI上腫瘤實(shí)質(zhì)明顯均勻強(qiáng)化處勾畫3個(gè)大小相同(15～35 mm2)的ROI，視病變范圍及形態(tài)選擇其大??；如病變無明顯強(qiáng)化，則避開囊變、壞死、出血、鈣化等區(qū)域，于合成T2-FLAIR顯示的高信號區(qū)域勾畫ROI。將ROI復(fù)制到T1map、T2map、質(zhì)子密度(proton density,PD)map和ADC map上，分別獲得T1值、T2值、PD和ADC，取2名醫(yī)師所測均值作為最終結(jié)果。

1.4 病理學(xué)分析 采用免疫組織化學(xué)方法檢測腫瘤Ki-67，在高倍鏡下隨機(jī)選取10個(gè)視野計(jì)算Ki-67 LI：Ki-67 LI=陽性細(xì)胞數(shù)/全部細(xì)胞數(shù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 26.0和MedCalc v20.0.4統(tǒng)計(jì)分析軟件。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient,ICC)評價(jià)2名醫(yī)師所測數(shù)據(jù)的一致性，ICC>0.75表示一致性良好。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較；以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者，行Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。采用二元logistic回歸分析建立合成MRI與DWI聯(lián)合模型，以受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線評估各參數(shù)與聯(lián)合模型鑒別LGG與HGG的效能；以DeLong檢驗(yàn)比較曲線下面積(area under the curve,AUC)。采用Spearman檢驗(yàn)分析合成MRI、DWI參數(shù)值與Ki-67 LI的相關(guān)性：|r|>0.7為強(qiáng)相關(guān)，0.4≤|r|≤0.7為中等相關(guān)，|r|<0.4為弱相關(guān)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2名醫(yī)師所測各參數(shù)的一致性均良好，T1值、T2值、PD和ADC的ICC分別為0.91、0.93、0.92和0.93。

2.1 合成MRI及DWI各參數(shù)值 LGG T1值及PD低于HGG(P均<0.001)，而ADC高于HGG(P均<0.001)，二者T2值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.328)。見表1及圖1、2。

圖1 患者女，44歲，LGG(WHO Ⅱ級) A.顱腦軸位T2-FLAIR圖示左側(cè)額葉病變呈混雜高信號；B.顱腦軸位DWI示病變呈混雜等-低信號；C～E.分別為T1 map、T2 map及PD map，T1值、T2值、PD及ADC分別為1 402.77 ms、152.69 ms、82.88 pu及1.31×10-3 mm2/s (箭示病灶，圈示ROI)

表1 LGG與HGG合成MRI和DWI參數(shù)比較

2.2 各參數(shù)鑒別LGG與HGG的效能 各單一參數(shù)中，ADC鑒別LGG與HGG的AUC為0.901，高于T1值(0.862)和PD(0.848)(Z=0.66、0.82，P均>0.05)。聯(lián)合T1值+PD+ADC的AUC(0.988)高于單一T1值、PD及ADC(Z<0.01、<0.01、=0.01，P均<0.05)。見表2、圖3。

圖3 T1值、PD、ADC及三者聯(lián)合鑒別LGG與HGG的ROC曲線

表2 T1值、PD、ADC及三者聯(lián)合鑒別LGG與HGG效能

2.3 相關(guān)性分析 腫瘤ADC與Ki-67 LI呈中等負(fù)相關(guān)(r=-0.617，P<0.001)，T1值、PD與Ki-67 LI呈中等正相關(guān)(r=0.441、0.437，P均<0.001)，T2值與Ki-67 LI未見明顯相關(guān)性(r=-0.044，P=0.719)。

3 討論

合成MRI在通過相應(yīng)圖像后處理得到合成T1WI、T2WI及T2-FLAIR等不同對比度圖像的同時(shí)可獲得T1、T2及PD等定量圖譜。T1、T2及PD代表物質(zhì)固有的磁屬性，其數(shù)值不受場強(qiáng)或參數(shù)影響，可在一定程度上間接反映組織內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)特征的變化[9-10]。

既往研究[11]發(fā)現(xiàn)，T1平均值可鑒別乳腺良、惡性占位病變。T1是縱向弛豫時(shí)間。射頻脈沖激發(fā)氫質(zhì)子、使之達(dá)到高能態(tài)后，一旦關(guān)閉射頻脈沖，高能態(tài)氫質(zhì)子向周圍釋放能量，并回到低能態(tài)。上述過程中可能出現(xiàn)兩種情況：①氫質(zhì)子與周圍環(huán)境中的分子拉莫爾頻率相同，能量釋放快可于短時(shí)間內(nèi)回到低能態(tài)，即T1較短；②氫質(zhì)子與周圍環(huán)境中的分子拉莫爾頻率相差較大，能量釋放慢，需要較長時(shí)間方能回到低能態(tài)，即T1較長。HGG異質(zhì)性較高，腫瘤組織所含氫質(zhì)子與周圍環(huán)境中的分子的拉莫爾頻率相差較大，能量釋放較慢，這可能是其T1值大于LGG的原因。目前術(shù)前根據(jù)T2值診斷膠質(zhì)瘤的研究較少。KERN等[12]分析30例膠質(zhì)瘤的傳統(tǒng)T2 mapping，發(fā)現(xiàn)WHO Ⅱ級與Ⅲ級膠質(zhì)瘤之間T2值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究得到相同結(jié)果，提示T2值用于分級診斷膠質(zhì)瘤的價(jià)值有待進(jìn)一步觀察。已有研究[13]認(rèn)為侵犯腸壁外靜脈的直腸癌的PD能量值和偏度值均高于未侵犯者，且PD能量值和偏度值用于評估直腸癌壁外靜脈侵犯的效能均較高。本研究結(jié)果顯示，HGG的PD高于LGG(P<0.001)，提示膠質(zhì)瘤的PD越高，其組織學(xué)分級越差。

圖2 患者男，69歲，HGG(WHO Ⅳ級) A.顱腦增強(qiáng)軸位T1WI示左側(cè)額葉病變呈明顯不均勻強(qiáng)化；B.顱腦軸位DWI示病變實(shí)性部分呈混雜高信號；C～E.分別為T1 map、T2 map及PD map，T1值、T2值、PD及ADC分別為1 662.85 ms、133.24 ms、86.01 pu及0.85×10-3 mm2/s (箭示病灶，圈示ROI)

根據(jù)DWI所示ADC可量化組織中自由水分子的彌散受限程度，有助于評估膠質(zhì)瘤級別。本研究發(fā)現(xiàn)HGG的ADC明顯低于LGG，與既往文獻(xiàn)[3,14]報(bào)道相符；這是由于腫瘤惡性程度越高，則細(xì)胞增殖越快、細(xì)胞越密集、細(xì)胞外間隙越小，水分子活動(dòng)越受限而ADC越低。

作為神經(jīng)系統(tǒng)常規(guī)MR序列，DWI具有較高的魯棒性。本研究ROC曲線分析結(jié)果顯示，以腫瘤ADC鑒別LGG與HGG的AUC高于合成MRI衍生參數(shù)T1值和PD，且具有較高敏感度和特異度；而合成MRI單一參數(shù)的特異度較低，分析原因，可能因不同級別膠質(zhì)瘤弛豫值存在一定重疊，故未能全面反映瘤細(xì)胞的微環(huán)境特征。聯(lián)合應(yīng)用多技術(shù)、多參數(shù)可為精準(zhǔn)診斷提供更加全方位、高精度的信息。本研究建立的T1值+PD+ADC聯(lián)合模型鑒別LGG與HGG的效能(AUC=0.988)均高于單一參數(shù)，且特異度達(dá)100%。

McSHEEHY等[15]報(bào)道，化學(xué)治療可使腫瘤細(xì)胞減少、T1值降低，且二者呈正相關(guān)；由此推測，腫瘤T1值越高，則腫瘤細(xì)胞增殖活性越強(qiáng)。本研究結(jié)果顯示，膠質(zhì)瘤PD與其Ki-67 LI呈中等正相關(guān)，ADC與Ki-67 LI呈中等負(fù)相關(guān)，即Ki-67 LI越高，腫瘤細(xì)胞生長越活躍，細(xì)胞密度較大，ADC越低。

綜上所述，合成MRI聯(lián)合DWI可無創(chuàng)鑒別高、低級別膠質(zhì)瘤及評估腫瘤細(xì)胞增殖活性。但本研究樣本量較小，尤其LGG，且為單中心研究，未行外部驗(yàn)證；合成MRI有5種弛豫定量參數(shù)，本研究未涉及弛豫率R1(1/T1)和R2(1/T2)，且未分析增強(qiáng)后各定量值，有待進(jìn)一步完善。