磁共振DWI及T2*DSC PWI在脑胶质瘤诊断中的价值

郭丽丽，付　旷，赵　明，周　丽

(哈尔滨医科大学附属第二医院 磁共振成像诊断科，黑龙江 哈尔滨150086)



磁共振DWI及T2*DSC PWI在脑胶质瘤诊断中的价值

郭丽丽，付旷*，赵明，周丽

(哈尔滨医科大学附属第二医院 磁共振成像诊断科，黑龙江 哈尔滨150086)

摘要：目的探讨3.0T磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)弥散加权成像DWI(Diffusion Weighted Imaging)及T2*动态磁敏感对比增强灌注加权成像(dynamic susceptibility contrast Perfusion Weighted Imaging，DSC PWI)在脑胶质瘤术前分级中的价值。方法 回顾性分析术前行常规MRI扫描、DWI扫描及T2*DSC PWI扫描并经手术病理证实的患者磁共振图像38例，分别测量脑胶质瘤患者肿瘤实质区的表观弥散系数(Apparent Diffusion Coefficients，ADC)值、rADC值及肿瘤实质区和瘤周水肿区的rCBV值，并进行统计学分析。结果(1)在肿瘤实质区，低级别胶质瘤的ADC值(1.55±0.33)×10(-3)mm2/s高于高级别胶质瘤ADC值(1.08±0.19)×10(-3)mm2/s；低级别胶质瘤的rADC值(1.89±0.35)高于高级别胶质瘤rADC值(1.35±0.21)，差异均有统计学意义(P<0.05)。(2)在肿瘤实质区，低级别胶质瘤的rCBV值(2.29±0.56)低于高级别胶质瘤rCBV值(5.12±1.49)；在瘤周水肿区，低级别胶质瘤的rCBV值(0.89±0.29)低于高级别胶质瘤的rCBV值(1.32±0.24)，差异均有统计学意义(P<0.05)。结论弥散加权成像及灌注加权成像作为无创性的评价手段联合常规MR扫描，可以提高脑胶质瘤术前分级的准确性。

关键词：脑胶质瘤；弥散加权成像(DWI)；表观弥散系数(ADC)；灌注加权成像(PWI)

(ChinJLabDiagn,2016,20:0396)

脑胶质瘤属于神经上皮组织起源的肿瘤，是中枢神经系统最常见的原发性肿瘤。术前对其正确的分级具有重要的意义，对临床上正确治疗方案的制定极为关键，且能明显改善患者的生存质量。磁共振弥散加权成像[1]作为一种可以反映水分子运动状态的功能磁共振成像方法，通过DWI图像分析及ADC值的测量，为高、低级别脑胶质瘤的鉴别提供了重要的影像价值。磁共振灌注加权成像[2]能够通过计算灌注参数反映组织血流灌注及血管生成情况，对灌注加权图像及参数进行分析，可为胶质瘤的分级及鉴别诊断提供更多的血流动力学信息。本研究将DWI及T2*DSC PWI扫描联合应用于脑胶质瘤患者，明显提高了脑胶质瘤患者治疗前分级的准确程度。

1资料与方法

1.1研究对象

选择2013年6月-2015年6月在哈尔滨医科大学附属第二医院术前行常规MRI扫描、DWI扫描及T2*DSC PWI扫描并经手术病理证实的患者38例，其中18例女性，20例男性。年龄在29-71岁之间，平均年龄为52岁。临床症状表现为局灶性或全身性癫痫发作、运动障碍及颅内压增高等。根据2000年世界卫生组织(WHO)中枢神经系统肿瘤分级标准，低级别胶质瘤21例，高级别胶质瘤17例。

1.2扫描方法

采用Philips Achieva 3.0T双梯度超导磁共振扫描仪，头部8通道正交鸟笼式线圈，进行常规MRI平扫和DWI成像。具体扫描参数如下所述：

(1)常规扫描参数：层厚：6 mm，层间距：1 mm。采用18层覆盖全脑进行扫描。 T1WI轴位：TR=220 ms，TE=2.2ms，矩阵128×128，视野(FOV)230 mm×182 mm×125 mm，反转角度(Flip angle)：75°。激励次数：1。T2WI轴位：TR = 2 505 ms，TE = 80 ms，矩阵 128×128 ，视野(FOV)230 mm ×182 mm×125 mm,反转角度(Flip angle)：90°，激励次数：1。FLAIR轴位：TR = 7 000 ms，IR(反转恢复时间)=2 200 ms，TE = 107 ms。

(2)DWI扫描参数：应用单次激发回波平面成像序列(SS-EPI)，行横轴位扫描：TR = 2 500 ms，TE = 89 ms。激励次数：1次。在相互垂直的X、Y、Z轴3个不同方向上施加弥散敏感梯度场，分别取2个b值(b=0 s/mm2，b= 1 000 s/mm2)。DWI图像后处理采用Philips工作站，Extended MR workspace软件进行后处理,软件自动产生ADC图，在横断面ADC图上进行感兴趣区的选取，进行ADC值测量。

(3)T2*DSC PWI扫描：在常规增强扫描前扫描，选择脂肪抑制快速自旋回波-平面回波(FE-EPI)技术，TR =1 500 ms，TE=40 ms，反转角度(Flip angle)：30°，FOV 240 mm×240 mm，矩阵128×128，激励次数：1，依据T2WI图像所见，采用30个层面，层厚：4 mm，层间距：1 mm，覆盖全病灶，40个时相，共68s，产生420或480幅灌注图像。扫描前自动匀场，使用MR配套高压注射器，Gd-DTPA剂量0.1 mmol/kg，注射速率3.5 ml/s，在第5个扫描时相时经高压注射器肘前静脉团注Gd-DTPA，后以相同速率注射20 ml生理盐水。

(4)常规MR增强扫描：T1WI轴位和矢状位增强扫描。

1.3图像后处理

DWI扫描完成后机器自动生成ADC图。结合T2WI、FLAIR、增强图像及DWI原始图像在ADC图上取感兴趣区( regions of interest，ROI)，分别在肿瘤实质区和对侧正常脑白质区选择感兴趣区，计算其ADC值。感兴趣区的设定法：尽量选取病变所在最大层面，且信号均匀，选取的ROI直径要小于病灶范围，设定ROI为30-40 mm2左右。感兴趣区的选择尽量避开出血、钙化、囊变等信号不均匀的区域。肿瘤实质区测量4次，取其均值；对侧正常脑白质区测量4次，取其均值。分别计算肿瘤实质区的ADC值及rADC值。

T2*DSC PWI扫描完成后将数据传输到工作站，使用Philip工作站提供的后处理软件对灌注原始图像进行后处理，得到CBV伪彩图，选取脑血容量灌注最大层面，分别在瘤体最大灌注区、瘤周水肿区和对侧正常脑白质区选择四个感兴趣区(ROI，30-40 mm2)，计算其CBV值，取平均值，以对侧正常脑白质区CBV值为参照，分别计算肿瘤实质区和瘤周水肿区的rCBV值。结合常规T2WI、FLAIR、增强图像及原始灌注图像以识别肿瘤附近血管,以免误将ROI置于其上，并且尽量避开出血、钙化、囊变等信号不均匀的区域。

1.4统计学分析

数据以均数±标准差表示，采用t检验进行数据间比较。采用SPSS17.0软件进行统计学处理。设定P<0.05统计学上有意义。

2结果

2.1DWI诊断结果分析

低级别胶质瘤的ADC值及rADC值在肿瘤实质区均高于高级别胶质瘤，两者间差异均有统计学意义(P<0.05)(见表1)。

表1　各组肿瘤实质区ADC值及rADC值

2.2T2*DSC PWI诊断结果分析

低级别胶质瘤的rCBV值在肿瘤实质区和瘤周水肿区均低于高级别胶质瘤的rCBV值，两者间差异均有统计学意义(P<0.05)(见表2)。

表2　各组肿瘤实质区及瘤周水肿区rCBV值

3讨论

脑胶质瘤具有发病率，复发率及死亡率高和治愈率低的典型特点。此类肿瘤组织异质性高，肿瘤血管生成丰富，呈浸润性生长，不同级别的胶质瘤手术方案的选择及预后情况有明显差异，因此临床治疗前准确的分级及鉴别诊断成为目前研究的热点[3]。

弥散加权成像是临床上不可或缺的诊断颅脑疾病的检查手段，表观弥散系数为其主要参数。DWI图像经过工作站后处理，自动生成ADC图及eADC图，弥散系数可用于衡量水分子的弥散程度，弥散系数越大，表明分子运动越活跃，水分子单位时间弥散距离就越大，即当病变区域水分子扩散程度增高时，DWI表现为低信号，ADC表现为高信号。MR弥散加权成像对脑肿瘤进行定性、定量分析是近年来的研究热点。

本文研究得出，低级别胶质瘤肿瘤实质区的ADC值为(1.55±0.33) ×10-3mm2/s，高级别胶质瘤肿瘤实质区的ADC值为(1.08±0.19) ×10-3mm2/s。本文增加测量ADC 的相对值rADC，能减少随机测量误差，也能提高诊断的敏感性和特异性，得出低级别胶质瘤肿瘤实质区的 rADC值为1.89±0.35，高级别胶质瘤肿瘤实质区的 rADC 值为1.35±0.21。低级别与高级别胶质瘤肿瘤实质区 ADC 值及rADC在统计学上均有统计学差异，与相关文献报道一致。本研究中低级别胶质瘤肿瘤实质区的 ADC 值及rADC 明显高于高级别胶质瘤，是由于胶质瘤恶性度越高，肿瘤细胞数目越多，细胞间隙越小，水分子弥散更受限所致。

基于Folkman[4]提出的肿瘤生长血管依赖性学说以及各种影像诊断技术在肿瘤血管方面的研究，肿瘤的微血管密度以及血管内皮生长因子的表达可为区别肿瘤的良恶性提供准确的科学依据，使得反映胶质瘤血管病理生理方面信息的MR灌注成像技术不断发展，T2*DSC PWI作为一种无创性的灌注成像方法，利用对比剂首过技术，对肿瘤血管进行间接的评估、诊断及鉴别诊断，为临床治疗方案的选择提供了一系列可靠的科学依据。通过静脉团注造影剂，在病变区域可测得相对脑血流量(rCBF)、相对脑血容量(rCBV)和平均通过时间(MTT)。相关研究显示[5]，上述三个参数值中，rCBV值与其呈正性相关。

本文研究得出，低级别胶质瘤肿瘤实质区的rCBV值为2.29±0.56，高级别胶质瘤肿瘤实质区的rCBV值为5.12±1.49。低级别胶质瘤瘤周水肿区的rCBV值为0.89±0.29，高级别胶质瘤瘤周水肿区的rCBV 值为1.32±0.24。低级别与高级别胶质瘤肿瘤实质区及瘤周水肿区的rCBV值在统计学上均有统计学差异，与相关文献报道一致[6,7]。本研究中高级别胶质瘤肿瘤实质区及瘤周水肿区的rCBV值明显高于低级别胶质瘤，是由于高级别胶质瘤呈浸润性生长，瘤周水肿区有肿瘤血管形成及肿瘤细胞浸润所致。

总之，DWI及T2* DSC PWI作为一种无创的影像学诊断手段[8]，对脑胶质瘤的术前分级有较大的临床意义，弥散参数ADC、rADC及灌注参数rCBV可作为脑胶质瘤术前分级诊断的重要指标。在后续研究中随着病例数的增加和研究的深入，DWI及T2* DSC PWI在脑胶质瘤术前分级方面会有更进一步的临床价值。

参考文献：

[1]Fumiyuki Y,Kaoru K,Kenichi S,et al.Apparent Diffusion Coefficient of Human Brain Tumors at MR Imaging[J].Radiology,2005,235:985.

[2]Lee SJ,Kim JH,Kim YM.Perfusion MR imaging in gliomas:comparison with histologic tumor grade[J].Korean J Radiol,2001,2 (1):127.

[3]Lam WW,Chan KW,Wong WL.Pre-operative grading of intracranial gliomas[J].Acta Radiol,2001,42(6):548.

[4]Folkman J,Klagsbrum M.Angiogenic factors[J].Science,1987,235:442.

[5]Arvinda HR,Kesavadas C,Sarma PS.Glioma grading:sensitivity,specificity,positive and negative predictive values of diffusion and perfusion imaging[J].Neurooncol,2009,94:87.

[6]张龙江,包颜明,祁吉.对比剂首过MR灌注成像在脑胶质瘤中的应用价值[J].中国医学影像技术,2004,20(5):810.

[7]Blasel S,Jurcoane A,Franz K.Elevated peritumoural rCBV values as a mean to differentiate metastases from high-grade gliomas[J].Neurochir,2010,152:1893.

[8]Maeda M,Itoh S,kimura H.Tumor vascularity in the brain:Evaluation with dynamic susceptibility-contrast MR imaging[J].Radiology,1993,189(1):233.

The value of DWI and T2*DSC PWI in the diagnosis of gliomas

GUOLi-li,FUKuang,ZHAOMing,etal.

(DepartmentofMRI,theSecondAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150086,China)

Abstract:ObjectiveTo evaluate the value of MR diffusion-weighted imaging(DWI) and T2* dynamic susceptibility contrast perfusion-weighted imaging (T2*DSC PWI) of 3.0T in grading brain gliomas and differential diagnosis of gliomas.MethodsRetrospectively analysis the MRI,DWI and T2*DSC PWI imagings in 21cases of low-grade gliomas ,17 cases of high-grade gliomas.All cases were pathologically proved after operation.The ADC and rADC values in the tumor parenchyma area are calculated and statistically analyzed.The rCBV value in the tumor parenchyma area and the peritumoral edema area are calculated and statistically analyzed.Results(1)In the tumor parenchyma area ,the ADC value of low-grade gliomas was (1.55±0.33) ×10(-3) mm2/s ,which was higher than (1.08±0.19) ×10(-3) mm2/s of high-grade gliomas; the rADC value of low-grade gliomas was (1.89±0.35) ,which was higher than (1.35±0.21) of high-grade gliomas(P<0.05) .(2)In the tumor parenchyma area ,the rCBV value of low-grade gliomas was (2.29±0.56) ,which was lower than (5.12±1.49) of high-grade gliomas (P<0.05) .In the peritumoral edema area,the rCBV value of low-grade gliomas was (0.89±0.29) ,which was lower than (1.32±0.24) of high-grade gliomas (P<0.05).ConclusionDWI and T2*DSC PWI can be combined with the routine MRI scaning in grading brain gliomas as a noninvasive means.

Key words:Glioma;DWI;ADC;T2*DSC PWI

(收稿日期：2015-06-06)

作者简介：郭丽丽(1984-)，女，主治医师，哈尔滨医科大学附属第二医院，研究方向：磁共振成像诊断；付旷(1970-)，男，教授，哈尔滨医科大学附属第二医院，研究方向：磁共振成像诊断。

文献标识码：A

中图分类号：R739.41

文章编号：1007-4287(2016)03-0396-03

*通讯作者

基金项目：黑龙江省自然科学基金面上项目(H201453)