磁共振DTI与DTT在星形细胞瘤分级诊断中的应用价值

魏 璇，金国宏，哈若水

(1宁夏人民医院，银川750002;2宁夏医科大学总医院)

星形细胞瘤是颅内最常见的肿瘤之一，约占胶质瘤的75%以上［1］。扩散张量成像(DTI)和脑白质纤维束成像(DTT)是一种新兴磁共振成像技术，可以用来检测脑实质内水弥散的各向异性及弥散程度，较常规MRI可以更清晰地显示脑白质纤维的走行，并能通过对相关值的分析了解肿瘤特性［2，3］。通过对星形细胞瘤表观扩散系数(ADC)及各向异性分数(FA)的测量分析，观察肿瘤对白质纤维束形态结构的影响，探讨DTI及DTT在星形细胞瘤分级诊断中的应用价值，对外科术前拟定手术方案、判断术中肿瘤的可切除程度及制定术后治疗方案有一定的帮助和指导意义。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2010年10月～2011年8月在宁夏医科大学总医院经治的30例星形细胞瘤的临床资料，均经手术病理证实。30例患者中，男17例、女 13例，年龄 26～79(49.2±12.9)岁。根据WHO 2007年脑肿瘤的分类分级标准［4］，Ⅰ～Ⅱ级(低级别)星形细胞瘤14例，Ⅲ～Ⅳ级(高级别)星形细胞瘤16例;其中毛细胞型星形细胞瘤8例，弥漫型星形细胞瘤6例，间变型星形细胞瘤9例，胶质母细胞瘤7例。肿瘤位于幕上22例，小脑5例，脑干3例。累及额叶13例、颞叶或额颞叶5例、顶枕叶6例、基底节区1例。

1.2 DTI、DTT检查及图像处理 采用GE公司(美国)生产的Signa Excite 3.0T超导型磁共振扫描仪，30例均行 MRI平扫、增强及 DTI检查［5］。采用ADW 4.3工作站Functool 2.0软件对DTI原始图像进行分析处理，构建平均ADC图、部分FA图。根据传统T1WI、T2WI及T1WI增强图像的信号特点确定出肿瘤实质区(增强后最明显的部分;无增强的低级别星形细胞瘤，T2WI信号最高处)、瘤周区(肿瘤实质区外1.5 cm的范围)。分别于肿瘤实质区、瘤周区、对应侧正常脑白质区各选择感兴趣区(ROI)，选取面积不小于约50 mm2的ROI，用校正功能对图像进行修剪，去除回波平面成像(EPI)图像伪影及失真，行降噪处理，最后计算得到肿瘤实质区、瘤周区及相对应健侧区的ADC值及FA值，每个区域选取相同面积的ROI测量3次，取均值。FA值和ADC值的测量均在轴位DTI图像上进行，要求尽可能包括病灶、病灶周围水肿带及对侧相应正常脑白质区，避开出血、囊变、坏死及周围脑脊液等，免除部分容积效应、磁化率、运动伪影等。

1.3 统计学方法 采用SPSS11.0统计软件。所有计量资料数据¯x±s表示，比较采用独立样本的t检验和两样本配对t检验。P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 DTI及 DTT

2.1.1 DTI 星形细胞瘤 DTI表现见图1。FA图上均能清晰显示健侧大脑半球白质纤维束及患侧断裂或缺失不全的白质纤维束。与健侧正常脑组织比较，肿瘤实质区肿瘤区呈蓝绿色，FA值下降，呈等或低信号;瘤周水肿区表现为等或稍低信号。ADC图呈黄绿色，ADC值下降，呈等或混杂信号。低级别星形细胞瘤FA、ADC信号特点:FA图上肿瘤信号略减低，瘤周区多呈等或稍低信号;在ADC图上肿瘤实质区多呈等信号。高级别星形细胞瘤FA、ADC图信号特点:FA图上肿瘤实质区均呈等、低信号，囊变坏死区呈低信号;ADC图呈黄绿色，ADC值下降，通常呈等或混杂信号，囊变坏死区呈高信号。

图1 Ⅱ、Ⅲ级星形细胞瘤DTI表现

2.1.2 DTT 星形细胞瘤DTT表现见图2。14例低级别星形细胞瘤中，纤维束整体形态大多完整，代表纤维束密度的颜色略变浅，对周围脑白质纤维束主要产生压迫作用，白质纤维束可见变形、移位，粗细变化不明显，2例可见稀疏;16例高级别星形细胞瘤中，6例周围白质纤维束变细，受推挤移位，10例周围白质纤维束杂乱无序，有推移浸润、断裂稀疏和缺失，色彩较健侧明显变浅，肿瘤实质区脑白质纤维束呈稀疏、中断、缺如的表现。

图2 Ⅱ、Ⅲ级星形细胞瘤DTT表现

2.2 低、高级别星形细胞瘤FA值、ADC值 低、高级别星形细胞瘤实质区、瘤周区及正常脑组织FA、ADC值比较见表1。由表1得知，星形细胞瘤实质区FA值低于瘤周区(P＜0.05)，肿瘤实质区及瘤周区的FA值、ADC值均低于正常脑组织(P均 ＜0.05)，高级别星形细胞瘤肿瘤实质区及瘤周区的FA值低于低级别者(P均＜0.05)，高级别肿瘤实质区ADC值低于低级别者(P＜0.05)，低、高级别星形细胞瘤瘤周区ADC值相近(P＞0.05)。

表1 低、高级别组星形细胞瘤实质区、瘤周区及正常脑组织FA、ADC值比较(¯x±s)

3 讨论

3.1 扩散张量纤维束成像在星形细胞瘤分级中的应用 本研究中30例星形细胞瘤患者累及多条白质纤维束，白质纤维束随病灶累及的位置而改变，额、顶叶的星形细胞瘤多累及上纵束和放射冠，当病灶位置较深时，则可累及内、外囊及胼胝体等纤维束;当肿瘤在颞叶深部时，往往累及下纵束。依据肿瘤大小不同，大的肿瘤往往可累及多条纤维束。

DTT技术可以很好地显示肿瘤与瘤周白质纤维束的关系。本研究中通过重组的纤维束可发现，低级别的星形细胞瘤主要呈膨胀性生长，边缘的白质纤维束在形态上相对完好，对邻近的白质纤维束主要表现为部分浸润和推移作用，可有轻度的挤压和破坏;而高级别的星形细胞瘤主要呈浸润性生长，对毗邻的纤维束主要表现为完全浸润或者完全破坏。其原因可能与肿瘤的恶性程度有关，高级别星形细胞瘤较低级别星形细胞瘤具有更强的侵袭性，其生长速度相对较快，浸润程度较深，对瘤周白质纤维束造成的推挤作用较大，肿瘤细胞对瘤周纤维束的浸润较多，所以纤维束破坏较为严重。综上所述，DTT可以判定不同级别星形细胞瘤的浸润范围。

3.2 FA值、ADC值在星形细胞瘤分级中的应用

3.2.1 FA值在高、低级别星形细胞瘤实质区及瘤周区的应用 FA值反映扩散的方向，是扩散各向异性成分占整个扩散张量总值的比例，受多种因素的影响，如肿瘤细胞密度、神经细胞膜成分及结构、细胞外间隙、神经细胞轴突直径、白质纤维髓鞘完整性等。

本研究结果表明高、低级别肿瘤实质区及瘤周区FA值明显降低，且前者FA值后者更低，在FA图上，肿瘤实质区呈低信号，原因可能为:①与肿瘤细胞密度及浸润程度有关。由于高级别星形细胞瘤肿瘤区发生囊变坏死的几率较大，因此正常神经元的细胞结构和神经纤维轴突受到破坏，致使水分子扩散的各向异性程度降低;②高级别星形细胞瘤中心坏死区白质髓鞘丢失，有髓纤维束微观结构的完整性遭到破坏，致FA值降低。Kinoshita等［6］对15例Ⅱ～Ⅳ级星形细胞瘤和5例恶性淋巴瘤肿瘤中心进行穿刺活检，结果表明FA值与肿瘤细胞密度呈正相关。这与本研究结论相符。

肿瘤瘤周区域的构成在组织学上大多以水肿为主，是颅内肿瘤对周围组织继发的一种病理生理学改变。本研究结果显示，在高、低级别星形细胞瘤中，瘤周区FA值较健侧明显降低，FA图上瘤周区呈等或稍低信号，表明肿瘤细胞的浸润越明显，白质破坏及髓鞘脱失越严重，FA值越降低。因此我们可以认为，FA值在星形细胞瘤分级中有一定的鉴别价值，高级别星形细胞瘤肿瘤区及瘤周水肿区表现出较低级别星形细胞瘤更低的数值，因此可以在术前预测星形细胞瘤的分级，了解肿瘤周围浸润的情况。这与国外的研究结果［7］相一致。

3.2.2 ADC值在高、低级别星形细胞瘤实质区及瘤周区的应用 ADC值即平均扩散值是细胞内外间隙水分子向各个方向扩散的平均值，反映扩散的幅度，受细胞内外间隙水分子含量、肿瘤细胞密度、胶质成分的影响，其中肿瘤细胞密度是最主要的影响因素。既往研究表明［8］，随着星形细胞瘤恶性程度的增加，ADC值有下降趋势。原因是肿瘤恶性程度越高，细胞数目越多，细胞增殖比例加大，细胞外间隙则变小，再加之细胞异型性随恶性度增高，核浆比例加大，导致水分子弥散运动受限，ADC值降低。本研究结果显示，高、低级别星形细胞瘤肿瘤区ADC值均降低，且高级别者ADC值较低级别者低，表明肿瘤级别越高，水分子弥散受限越明显，这与文献［9］报道的结果相符。本研究结果同样表明，高、低级别星形细胞瘤实质区ADC值均较健侧脑白质ADC值明显减低，其原因为肿瘤组织血供较正常组织丰富，侧枝循环及微循环丰富，循环血量增加，致细胞外间隙缩小，使水分子弥散速度受限，ADC值减低。有学者［10］认为，随着肿瘤级别的增高，ADC值逐渐降低。因此，对肿瘤实质区ADC值的测量可用于术前预测高级别与低级别的星形细胞瘤。胶质细胞瘤的平均扩散系数值还同细胞外间隙有关［11］。低级别星形细胞瘤细胞增殖及有丝分裂不明显，因此水分子易于沿着宽大的细胞外间隙扩散，使其ADC值高于高级别星形细胞。

本研究还发现，低、高级别星形细胞瘤瘤周区的ADC值相近，说明低、高级别星形细胞瘤瘤周区分子扩散能力近似，因此我们认为ADC值在一定程度上可以用来区分肿瘤实质区与瘤周区的组织结构。但有待于大样本的影像资料及病理结果来进一步证实。

3.3 DTI、DTT技术对星形细胞瘤分级诊断的意义

DTI和DTT技术对高、低级别星形细胞瘤的鉴别有一定的指导意义。结合FA值与ADC值［12］，对于明确星形细胞瘤的分级具有十分显著的作用，同时对临床术前界定肿瘤的范围及术中评价和术后随访具有指导作用［13］，可设计出使患者最耐受、侵袭性最小的手术路径，降低术后致残率;同时可以进行术中导航，做到精确切除肿瘤残留组织;在术后随访中，可以通过3D DTI即DTT图来进一步判断星形细胞瘤切除术后脑组织的逐步恢复情况，以此来评价星形细胞瘤患者术后的生活质量。

本研究尚存在不足之处。首先，受课题时间的限制，病例数较少，对两个参数的测量在一定程度上存在误差，故未对星形细胞瘤做较为详细的分级，因此需要扩大样本量和样本收集范围做进一步研究;其次，DTI采集所用的EPI序列对磁场不均匀性和头部运动敏感，易导致图像变形和伪影的发生，有时会导致测量参数的不稳定。

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