氢质子磁共振波谱联合弥散加权成像在鉴别脑胶质瘤术后复发及放射性损伤中的应用价值▲

刘铁军 郑英杰

(广西柳州市人民医院放射科，柳州市 邮编，E-mail：lzryltjmr@126.com)

临床创新

氢质子磁共振波谱联合弥散加权成像在鉴别脑胶质瘤术后复发及放射性损伤中的应用价值▲

刘铁军 郑英杰

(广西柳州市人民医院放射科，柳州市 邮编，E-mail：lzryltjmr@126.com)

目的 探讨氢质子磁共振波谱(1H-MRS)联合弥散加权成像(DWI)在鉴别脑胶质瘤术后复发及放射性损伤中的应用价值。方法 选取25例脑胶质瘤术后复发(复发组)及15例放射性脑损伤患者(放射性坏死组)，均行1H-MRS和DWI检查，收集患者治疗后首次出现实质强化区的胆碱(Cho)/肌酐(Cr)、Cho/N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、NAA/Cr比值，以及相应区域的表观弥散系数(ADC)值。并应用受试者工作特征(ROC)曲线评价以上4个参数鉴别脑胶质瘤术后复发及放射性损伤的效能。结果 放射性坏死组的ADC值显著高于复发组(P<0.05)，而Cho/Cr和Cho/NAA值显著低于复发组(P<0.05)；两组NAA/Cr比较，差异无统计学意义(P>0.05)。ROC曲线结果显示，Cho/Cr值曲线下面积为0.935，诊断界值为2.24(P<0.05)，敏感性及特异性分别为93.3%、86.4%；Cho/NAA曲线下面积为0.874，诊断界值为1.975(P<0.05)，敏感性及特异性分别为100.0%、78.0%；NAA/Cr曲线下面积为0.618，诊断界值为0.625(P>0.05)；ADC曲线下面积为0.974，诊断界值为9.895×10-4 mm2/s(P<0.05)，敏感性及特异性分别为86.7%、100.0%。结论1H-MRS和DWI的多个参数能够有效鉴别胶质瘤复发与放射性损伤，对临床治疗方案的制订具有重要参考价值。

脑胶质瘤；氢质子磁共振波谱成像；弥散加权成像；术后；复发；放射性性脑损伤

脑胶质瘤作为颅内最常见的原发性肿瘤，其生长方式为沿白质纤维束浸润性生长，且恶性程度越高浸润越明显，因此手术难以完全彻底切除肿瘤，通常需要在术后辅助以放射治疗以延长患者的生存期。但在临床工作中，放射性损伤已经成为放射治疗的严重并发症，并且放射性性脑损伤影像学特征与胶质瘤复发类似。对放射性脑损伤与胶质瘤复发进行鉴别对临床制定下一步治疗方案有重要参考价值，因此这成为临床关注和研究的热点[1]。本文旨在通过氢质子磁共振波谱(1H-proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)结合弥散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)，评价两种磁共振技术在鉴别脑胶质瘤复发及放射性脑损伤中的应用价值，为快速准确地鉴别放射性脑损伤和胶质瘤复发提供有效的影像学参数。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2013年1月至2015年12月我院收治的40例脑胶质瘤术后复发或放射性脑损伤患者，年龄(43±7.8)岁，其中胶质瘤复发(复发组)25例，放射性脑损伤(放射性损伤组)15例。纳入标准：(1)所有患者均经常规放射治疗；(2)均经手术病理或随访(随访时间>6个月)证实为脑胶质瘤复发或放射性脑损伤，常规MRI扫描首次发现强化灶以后立刻进行DWI和1H-MRS扫描。排除标准：(1)放射治疗后时间短于半年；(2)病变部位特殊，病灶接近颅顶及颅底骨质，易造成磁场不均匀，影响检查结果准确性；(3)患者有起搏器置入及其他磁共振检查的禁忌证[2]。放射性脑损伤的诊断标准：手术病理未见肿瘤细胞；或影像学定期随诊病灶无变化或病灶缩小，水肿减轻；临床表现逐渐好转。肿瘤复发的诊断标准：手术病理找到肿瘤细胞或影像学定期随诊病灶进行性增大；临床表现逐渐恶化。

1.2 检查方法 使用Philips Achieva 3.0T TX/GE Singa HDe 1.5T磁共振成像系统、8通道相控阵线圈进行扫描。检查序列包括常规T1加权成像(T1-weighted image，T1WI)、T2加权成像(T2-weighted image，T2WI)、DWI和1H-MRS。具体成像参数：T1WI，层厚7 mm，层间距2 mm，视野(field of vision，FOV )24 cm×24 cm，矩阵192×256，激励次数(number of excitations，NEX)=2，T1加权液体衰减反转恢复(T1-weighted fluid-attenuated inversion recovery，T1-FLAIR)序列，重复时间(repetition time，TR)/重复时间(echo time，TE)=2 100 ms/9.0 ms，反转时间(invert time，TI)=750 ms，成像时间90 s；T2WI，层厚7 mm，层间距2 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩阵192×256，NEX=2，快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)/快速自旋回波(fast spin echo，FSE)序列，TR/TE=3 000 ms/95 ms，成像时间110 s；DWI：采用自旋回波(spin echo，SE)平面成像技术，3个垂直平面弥散梯度，b值取0、1 000 s/mm，TR/TE=8 000 ms/120 ms，层厚/间隔6 mm/1 mm，成像时间约60 s。在常规增强完成后行1H-MRS扫描，采用3D/2D点分解频谱分析法(point resolve spectroscopy，PRESS)序列，反转角90°，FOV 12 cm×12 cm，体素10 mm×10 mm，TR 1 000 ms，信号平均次数(number of signal averaged，NSA)=1，用时6 min 10 s，体素放置区尽量避开囊变、坏死等部位。

1.3 数据处理 应用MR Extended Workspace(EWS)工作站后处理软件进行1H-MRS和DWI分析。(1)1H-MRS分析方法为：将MRS原始图像导入工作站，软件自动完成信号平均、基线校正、相位循环、代谢物识别及峰值计算，分别获得实质强化区域的胆碱(choline，Cho)/肌酸(creatine，Cr)、CHo/N-乙酰天门冬氨酸(N-acetyl aspartate，NAA)和NAA/Cr值。(2)DWI分析方法为：将DWI图像导入工作站，自动计算出表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)图，ADC值的实质强化区测量应尽量与1H-MRS体素放置区保持一致，本研究中经3次测量，取标准差最小的一组数据的平均值。实质强化区的确定需结合T1增强图像，并由两位有10年以上临床经验的医生共同确定，选取实质强化区最大层面，并尽量避开囊变、坏死、出血等区域。

1.4 统计学分析 应用SPSS19.0软件进行统计学分析，计量资料以(x±s)表示，所有数据均进行正态性检验，对于满足正态分布的数据采用独立样本t检验，不满足的采用Mann-Whitney U检验。本文中所有数据均满足正态分布，采用独立样本t检验。应用受试者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线求得曲线下面积、诊断界值及诊断敏感性、特异性。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 脑胶质瘤术后复发及放射性脑损伤区的1H-MRS及DWI表现 肿瘤复发者Cho波较放射性脑损伤者明显升高，并且在b=1 000的DWI图中，复发组的信号也高于放射性损伤组，见图1和图2。放射性坏死组的ADC值显著高于复发组(P<0.05)，而Cho/Cr和Cho/NAA值显著低于复发组(P<0.05)；两组NAA/Cr比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

图1 脑胶质瘤术后复发的1H-MRS及DWI表现

注：患者女，41岁，脑质瘤放射治疗结束3个月后随访发现复发。图A为MRI T1增强图像显示，左侧额颞叶明显不均匀强化病灶；图B 为DWI图示，左侧额颞叶病灶区呈高信号，提示弥散受限；图C、D为MRS图显示，提示病灶区病灶区Cho升高，NAA、Cr明显减低，Cho/NAA、Cho/Cr比值升高，提示肿瘤复发。

图2 脑胶质瘤放射性脑损伤患者的1H-MRS及DWI表现

注：患者男，45岁，脑质瘤放射治疗结束随访1年以上，病情稳定。图A为MRI T1增强图，右侧额、颞叶可见中度强化不均匀强化病灶；图B为DWI图，右侧额、颞叶病灶区呈等信号改变，未见弥散受压；图C、D为MRS图，提示病灶区Cho轻度减低，NAA、Cr明显减低，Cho/NAA、Cho/Cr比值稍升高，提示放射性脑损伤改变。

2.21H-MRS和DWI参数鉴别脑胶质瘤术后复发及放射性脑损伤的ROC曲线分析 ADC、Cho/Cr和Cho/NAA三者在对应的诊断阈值下，敏感性和特异性都较好，而NAA/Cr的ROC曲线分析无统计学意义，见表2。

表1 两组1H-MRS及DWI参数比较(x±s)

表2 1H-MRS及DWI参数的ROC曲线分析

3 讨 论

3.11H-MRS在鉴别脑胶质瘤复发及放射性脑损伤中的价值 胶质瘤具有弥漫生长特性，是临床当中最难以治愈、复发率最高的肿瘤。患者一方面需要通过手术后结合放射治疗来延长生存期，另一方面也必须忍受放射治疗引起的组织损伤。因此，在临床工作中有效鉴别胶质瘤术后复发及放射性脑损伤有助于判断治疗效果，进而为临床医生制订治疗方案提供参考。常规MRI平扫及增强检查是最常用的磁共振检查技术，但脑胶质瘤术后复发及放射性脑损伤在磁共振增强检查时示均显示病灶区域强化，因此二者的鉴别诊断非常困难[3-4]。

1H-MRS是目前唯一无创的、可反映活体组织病理生理及生化变化的技术，可检测常规MRI不能显示的组织代谢情况。MRS反映脑组织代谢的化合物主要有NAA、Cho、Cr等。由于肿瘤细胞增殖旺盛、细胞代谢加快，细胞膜及细胞器的崩解可释放游离的胆碱，1H-MRS表现为Cho峰升高；肿瘤细胞呈浸润性生长，神经细胞遭到破坏，故其NAA峰降低[5]。故在脑胶质瘤复发患者中，其1H-MRS典型表现为NAA显著降低，Cr稍下降，Cho不同程度升高，Cho/Cr、Cho/NAA均升高[6-7]，而NAA/Cr的值比较难以预测。放射性脑损伤是放疗后的并发症，其病理生理学基础尚未完全清楚，与患者治疗过程中的照射剂量、照射视野大小及照射频率、生存时间有关。当发生放射性坏死时，若在初期扫描，由于存在细胞破坏与炎性修复，可以造成Cho升高和NAA峰减低，但由于这时的细胞增殖处于正常范围内，其升高和降低程度远不如复发肿瘤细胞。当扫描发生在放射性损伤末期时，除脂质成分以外，其他代谢物表现水平均较低，因此1H-MRS表现为NAA、Cho、Cr都处于较低水平[8-9]。因此本文采用了Cho/Cr、Cho/NAA和NAA/Cr这3个参数，结果显示放射性坏死组的ADC值显著高于复发组(P<0.05)，Cho/Cr和Cho/NAA值显著低于复发组(P<0.05)，而两组NAA/Cr比较，差异无统计学意义(P>0.05)，符合以上的规律；此外，ROC曲线分析结果显示只有Cho/Cr和Cho/NAA具有统计学意义，且诊断效能较高。孟明柱等[10]的研究也发现，Cho/Cr、Cho/NAA的比值可以比较直观地评价颅内胶质瘤复发与放射性脑损伤，与本文的研究结论相似。NAA/Cr值并无统计学意义，可能有以下两方面的原因：一方面病例数较少；另一方面Cr的值同胶质瘤级别相关，本文中并未考虑该影响因素。

3.2 DWI在鉴别脑胶质瘤复发及放射性脑损伤中的价值 DWI是目前唯一一种能够直接在活体组织上测量水分子扩散运动与成像的方法，可通过DWI间接了解细胞的密度、功能状态及微观结构的改变，因此可通过ADC值的测量来定量研究水分子扩散运动的大小[11]。在肿瘤组织中，细胞排列越紧密，密度越大，细胞间隙相对越狭窄，细胞内水分子扩散就越受到限制，故低级别胶质瘤的DWI表现为等或低信号，ADC值相对增高，而高级别胶质瘤的DWI表现为高信号，ADC值较低[12]。而在放射性损伤中，组织细胞坏死、液化等致使细胞密度减少，细胞间隙增大，水分子弥散运动能力活跃导致ADC值升高，而对于复发病例，由于肿瘤组织细胞密度高、细胞外间隙小，水分子弥散运动能力下降，致使ADC值减低[13]。本文结果也显示，放射性坏死组的ADC值显著高于复发组(P<0.05)。Asao等[14]发现复发组织ADC 值低于放射损伤组织。虽然由于机器的差异，各个实验求解出来的具体ADC值有差异，但是却具有相同的趋势，本研究的研究结果与以上研究结果相似。此外，ROC曲线分析结果显示，ADC鉴别脑胶质瘤复发及放射性脑损伤的敏感性和特异性都较高。因此，对于放疗后出现异常强化的病灶，ADC值的测量有助于判定病灶内是否存在肿瘤细胞密集区，对于评估放射治疗效果有一定价值。

3.3 多种技术联合应用在胶质瘤复发与放射性脑损伤鉴别中的意义 由于胶质瘤的生长特性及肿瘤内成分复杂，术后所致的局部损伤、胶质增生、伽玛刀治疗后所致的损伤以及肿瘤不同转归造成肿瘤成分混杂等原因，单纯利用一种磁共振成像技术对病变进行分析有一定的局限性。通过对DWI和H-MRS的多参数定量分析，能显著改善复发与损伤的鉴别诊断准确率，对临床制订治疗方案具有重要参考价值。

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广西医药卫生科研课题(Z2013648)

刘铁军(1969～)，男，硕士，副主任医师，研究方向：神经及头颈影像学诊断。

R 739.41

A

0253-4304(2016)05-0711-04

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.05.33

2016-01-14

2016-04-05)