磁共振弥散张量成像技术在高级别胶质瘤导航术中的应用价值

夏 伟 杨应明 陈伟强

1.汕头大学医学院第一附属医院放射科，广东汕头 515041；2.汕头大学医学院第一附属医院神经外科，广东汕头 515041

胶质瘤易侵犯周围正常的脑组织间隙，手术很难彻底切除病灶，而肿瘤的切除率与患者的生存期呈正相关，手术中神经功能的保留是关系到术后患者生存质量的关键[1]。因此，最大限度地切除肿瘤的同时保护重要的功能区及传导束已经成为外科手术追求的最高目标[2-3]。为了达到这一目的，大量的辅助手段应用于神经外科领域，如CT、PET等。但这些都不能提供白质传导束的解剖特征[4]。磁共振弥散张量成像（DTI）技术的出现给解决这一问题带来了希望。DTI是从磁共振弥散加权成像（DWI）上发展起来的分子影像学分析技术，其利用组织中的水分子在三维空间弥散的异向性而描绘出白质纤维的组织结构和走行，是目前唯一能活体非创伤性显示脑白质纤维结构和病理改变的新技术[5]。DTI技术可清晰直观地显示脑胶质瘤与周围脑白质纤维束的空间解剖关系，并可区分高级别胶质瘤肿瘤病灶区、灶周水肿区及正常白质区。DTI技术对提高胶质瘤患者手术的安全性及评估术后患者功能的恢复具有重要价值，在神经外科术前治疗方案的确定以及手术风险和患者临床预后的评估具有重要的临床应用价值。现对汕头大学医学院第一附属医院（以下简称“我院”）收治的27例高级别胶质瘤患者临床资料进行分析，旨在探讨DTI技术对高级别胶质瘤手术治疗的效果，为临床提供治疗依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集我院2009年10月～2013年10月住院治疗的27例高级别胶质瘤患者的临床资料，其中男17例，女10例；年龄24～67岁；病程1.5～10.6个月。临床诊断均经手术病理证实。根据世界卫生组织（WHO）2000中枢神经系统肿瘤分级标准进行病理学分级：Ⅲ级11例，Ⅳ级16例。临床表现：头痛19例，视力减退10例，记忆力降低11例，单侧肢体肌力下降9例。本研究经医院伦理委员会通过，患者或家属均知情同意，并签署知情同意书。患者手术前均未进行放、化疗。

1.2 影像学检查方法

使用Trio Tim经典型 3.0T超导磁共振扫描仪（德国Siemens公司），最大梯度场强≥33 mT/m，最大梯度切换率≥120 mT/（m·ms）。使用8通道头颈联合线圈，先作常规MRI横断位T2WI、T1WI扫描，然后作DTI扫描，弥散梯度场取15个不同方向，弥散敏感系数 b值取 0、1000 s/mm2，层厚及层间距同 T2WI，分别为6.0 mm、1.0 mm，扫描完成每一层面可获得16帧图像，第1帧为b值为0的图像，其余15帧为15个不同方向的b值等于1000 s/mm2的图像，19个层面共获得304层图像，DTI扫描时间为4'37''。最后作3个方位的常规增强T1WI扫描。图像后处理将DTI原始图像传输至AW 4.2工作站，经functool2软件后处理获得平均弥散系数图 （mean diffusivity，MD）、部分各向异性指数图（fractional anisotropy，FA）。在相应区域选取感兴趣区（region of interest，ROI），分别测得MD值、FA值。

1.3 手术方法

患者均行常规MRI及DTI技术检查，并进行显微外科治疗。适应证：患者的心脏、肝脏及肺等重要脏器功能基本正常。一般状况良好。术前KPS评分均≥70分。均行择其手术。所有患者手术均在显微镜下完成。皮层切口根据术前DTI显示的肿瘤与功能传导束的关系，选择避开传导束的脑沟进行。

1.4 观察指标

记录分析27例高级别胶质瘤患者不同病变部位DTI的MD值和FA值。观察肿瘤全切除率及患者的生存时间。

1.5 统计学方法

采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析，正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，采用方差分析，两两比较采用LSD-t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 胶质瘤患者肿瘤病灶区、灶周水肿区及正常白质区的MD值、FA值的比较

27例高级别胶质瘤患者胶质瘤不同部位DTI的MD值和FA值不同，与正常白质区比较，肿瘤病灶区与水肿区的MD值明显升高，差异均有统计学意义（P<0.05）。而肿瘤病灶区、瘤周水肿区、正常白质区3个不同部位的FA值逐渐升高，两两比较差异均有统计学意义（P<0.05）。 见表 1。

表1 高级别胶质瘤患者不同部位各指标的比较（±s）

表1 高级别胶质瘤患者不同部位各指标的比较（±s）

注：与正常白质区比较，aP<0.05；与瘤周水肿区比较，bP<0.05；MD：平均弥散系数；FA：部分各向异性指数

部位 例数 MD值（×10-9mm2/s） FA值肿瘤病灶区瘤周水肿区正常白质区P值27 27 27 1.260±0.268a 1.129±0.143a 0.830±0.091 0.177±0.026ab 0.221±0.034a 0.401±0.047 0.0120.010

2.2 治疗效果

27例患者全切25例，近全切除2例，全切除率为92.6%（25/27）。术后患者临床症状改善不明显。27例患者中位生存时间为10.0个月。

3 讨论

胶质瘤是由神经外胚叶衍化而来的胶质细胞发生的肿瘤，是脑肿瘤中发病率最高、预后最差的肿瘤，占脑肿瘤总数的45.3%，年发病率（5～8）/10万[6]。 高级别胶质瘤占颅内胶质瘤的一半以上，是人类颅内最主要的恶性肿瘤，对高级胶质瘤由于其特殊的病理特点和生长方式，治疗效果一直不甚理想[7]。

胶质瘤手术切除的原则是在保护重要功能结构的前提下尽量做到全切，对于Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤浸润、破坏相邻脑白质纤维束的患者，因破坏的脑白质纤维束无法恢复，术中不用担心已受到破坏的脑白质纤维束及术后可能造成的新的功能缺陷，手术时应尽可能多地切除肿瘤。研究认为肿瘤的全切除对于提高患者的生存期有着重要意义，手术切除程度与患者预后密切相关[8]。有研究对1973～2007年21 783例胶质瘤患者的临床资料进行分析，手术全切肿瘤的患者较次全切除患者预后好、生存期长[9]。Stummer等[10]对243例恶性胶质瘤患者临床资料的研究发现，肿瘤全切组患者的生存时间长于肿瘤残留组（16.7、11.8个月，P ＜0.01）。

清晰地界定高级别胶质瘤肿瘤组织与瘤周水肿组织、正常组织的界限，明确肿瘤对周围结构的侵犯程度，对术前确定手术切除范围，选择治疗方案、制定最佳手术计划，提高治疗效果、改善预后具有重要的指导意义[11]。DWI的表观弥散系数图（apparent diffusion coefficient，ADC）可帮助划定肿瘤界限，但存在争议。与传统MR技术相比，DTI技术能清晰显示白质结构，并能分辨神经传导束的走向[12]，达到了髓磷脂特殊染色技术在大脑切片上显示的效果[13]。DTI能区别灰质和白质，很好地显示白质纤维的走行，可了解胶质瘤对脑组织的浸润、白质纤维束受压情况及其破坏，为术者提供合理的手术入路，为术中精确的影像导航提供充分的保证，使术者在不损伤脑功能结构的前提下尽可能的切除肿瘤组织。

徐庚等[4]对41例脑内实质瘤患者随机分为两组，研究组皮层切口采用据DTI影像显示肿瘤与功能传导束的相对关系，选择避开传导束的脑沟进行。而对照组皮层切口未参照术前DTI影像，而是选择距离肿瘤较近的脑沟内。结果两组镜下肿瘤全切除率分别90%与74%，研究组的肿瘤全切除率明显高于对照组，这可能是由于术者术前掌握了传导束的走行，不再担心将其损伤而大胆切除肿瘤的缘故。

本研究27例高级别胶质瘤患者胶质瘤不同部位DTI的MD值和FA值有所不同，与正常白质区比较，肿瘤病灶区与水肿区的MD值均明显升高，差异均有统计学意义（P<0.05）。而肿瘤病灶区、瘤周水肿区、正常白质区3个不同部位的FA值逐渐升高，两两比较差异均有统计学意义（P<0.05）；FA图清晰显示肿瘤邻近白质纤维受压情况。本资料中，显微外科手术全切25例，近全切除2例，全切除率为92.6%（25/27）。27例患者中位生存时间为10.0个月。

综上所述，DTI技术可显示胶质瘤患者白质传导束的走向，对选择适宜的手术途径，最大限度地切除肿瘤的同时保护了脑组织结构重要的功能区及传导束，延长患者的生存期，真正的实现最大化切除病变（maximum removal）， 最小化损伤神经功能（minimum injury）和最佳术后效果（marvelous recovery）的“3M”目标，为下一步的综合治疗打下基础。

[1]陆云涛，漆松涛，欧阳辉，等.复发难治部位恶性胶质瘤的手术及治疗策略[J].中国现代神经疾病杂志，2012，12（6）：682-690.

[2]周劲旭，陈菊祥，徐涛，等.影响岛叶胶质瘤预后的多因素分析[J].中华神经医学杂志，2013，12（11）：1136-1140.

[3]中国脑胶质瘤协作组.唤醒状态下切除脑功能区胶质瘤手术技术的专家共识[J].中国微侵袭神经外科杂志，2013，18（3）：143-144,后插 1-后插 5.

[4]徐庚，叶明，凌锋，等.弥散张量磁共振成像在脑实质内肿瘤手术中的作用[J].中华神经医学杂志，2006，5（9）：918-921.

[5]李祥，于如同，徐凯，等.磁共振弥散张量成像在脑胶质瘤手术前后的临床应用价值[J].中华医学杂志，2009，89（19）：1300-1304.

[6]史玉泉，周孝达.实用神经病学[M].3版.上海：上海科学技术出版社，2004：600.

[7]别黎，张博，金铮，等.微小染色体维持蛋白家族在中枢神经系统主要类型肿瘤中的研究进展[J].中华临床医师杂志：电子版，2012，6（5）：1275-1277.

[8]李晋江，许百男，陈晓雷.颅内肿瘤切除术中脑移位检测和评估方法[J].中国神经精神疾病杂志，2013，39（5）：318-320,封3.

[9]蒋宇钢，刘博，周倩，等.颅内胶质瘤的治疗策略及进展[J].中华临床医师杂志：电子版，2013，7（14）：6245-6247.

[10]Stummer W，Reulen HJ Meinel T，et al.Extent of resection and survival in glioblastoma multiforme:identification of andadjustmentforbias[J].Neurosurgery，2008，62（3）：564-576.

[11]安冬会，赵荣，史斌，等.CT灌注成像在脑胶质瘤诊断中的应用价值[J].河北医学，2013，19（2）：166-168.

[12]Wakana S，Caprihan A，Panzenboeck MM，et al.Reproducibility of quantitative tractography methods applied to cerebral white matter[J].Neuroimage，2007，36（3）：630-644.

[13]Mamata H，Mamata Y，Westin CF，et al.High-resolution line scan diffusion tensor Mr imaging of white matter fiber tract anatomy[J].AJNR Am J Neuroradiol，2002，23（1）：67-75.