磁共振DTI、DTT在脑胶质瘤诊断和分级中的应用及与病理分级的相关性研究

颅脑作为人体中枢神经系统重要的组成部分，具有复杂的解剖学结构和完善的中枢调节功能。但颅内的空间较小，一旦发生占位性病变即会引发压迫或者侵犯其周围脑组织[1]。脑胶质瘤(brain glioma，BG)作为人体脑组织多发肿瘤之一，主要是浸润式扩散，导致与正常脑组织模糊界限，加大了手术切除的难度，而切除不完全又会加大复发的可能性，降低了临床疗效[2-3]。所以对BG进行正确诊断及分级对于临床治疗具有重要的意义。磁共振成像检查作为颅脑肿瘤定性诊断及定位治疗的主要方法，具有电离辐射小、多参数多序列成像和分辨率高位等优势。扩散张量成像是利用水分子扩散原理对活体组织的微观结构进行探测的一种磁共振成像技术[4-6]。而扩散张量纤维束示踪成像从微观水平分析肿瘤细胞对病人脑白质纤维束的浸润程度[7]。因此可从中获得人体生理及病理组织中水分子的扩散信息，反映出人体组织微环境中水分子的转运情况[8]。目前扩散张量成像在中枢神经系统疾病研究中已得到了广泛的应用。本研究采用磁共振扩散张量成像(DTI)及白质纤维束成像(DTT)分析脑胶质瘤病人的瘤体和瘤体周围的水肿各参数在不同脑胶质瘤中的异同，探讨其诊断价值和病理分级的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2014年8月—2016年8月本院收治的88例脑胶质瘤病人，其中男 57例，女31例，年龄12岁～67岁(43.5岁±8.4岁)。所有病人术前均未行化疗、放疗等抗肿瘤治疗方法，经组织病理研制均为胶质瘤。病人术前均采用MRI进行平扫和增强型扫描，并根据WHO于2007年制定的脑肿瘤评定标准将其进行分级[9]，低级别胶质瘤27例(其中Ⅰ级 6例，Ⅱ级21例)，高级别胶质瘤61例(其中Ⅲ级有26例，Ⅳ级有35例)。病人的临床表现主要为恶心、头晕、呕吐、头痛、抽搐、视物模糊、肢体麻木、肢体功能障碍及肌无力等。本研究所有病人均自愿参与，且均已签署由本院伦理委员会编制的知情同意书。

1.2 纳入标准 年龄小于70岁，MRI平扫和增强型扫描和DTI等影像学资料均较完整，且经手术或者病理学检测确定为脑胶质瘤。

1.3 排除标准 带有电子植入物、导线、神经刺激器、人工关节、假牙及非钛金属脊柱固定物的病人；带有脑动脉瘤夹、动脉夹及人造心脏瓣膜的病人；带有线圈分流器、过滤器或金属支架以及除颤器和心脏起搏器的病人；颅内高压或者脑疝及精神显著异常的病人。

1.4 方法 所有病人均需做好检查前准备工作，检查时取仰卧位，病人上肢置于两侧，戴专用耳塞，并保持安静状态。然后采用超导型磁共振(由美国GE公司生产提供，型号为：Signa HD 3.0T)扫描仪和头颅8通道相控阵线圈对其进行常规性轴位、冠状位、矢状位和增强型扫描，并采用多方位、多序列和多参数进行成像。其中T1FLAIR扫描参数设置：TE为22 ms，矩阵为320×192，TR为2 000 ms；FSE-T2WI参数设置：TE为100 ms，矩阵为256×256，TR为4 500 ms；T2FLAIR扫描参数设置：TE为140 ms，TR为9 000 ms，视野(Field of View，FOV)为24 cm×24 cm。然后对其注射对比剂，重复上述扫描，如有必要需采用冠状位进行检查，其中增强型扫描采用MRI高压注射器经病人肘前静脉注射马根维显作为对比剂，其注射剂量按体重为0.1 mmol/kg，之后快速注射15 mL生理盐水，扫描参数具体如下：层数为20，层距为1.5 mm，层厚为5.0 mm，NEX为1。DTI扫描采用单激发自旋回波-回波平面成像序列行轴位扫描，参数具体如下：TE取最小值，扩散梯度场取15个不同方向，矩阵为128×128，TR为10 000 ms，NEX为1，FOV为24 cm×24 cm，层厚为4 mm，敏感系数b值为0及1 000 s/mm2。将DTI原始图像传入工作站，并采用软件处理获取其ADC图和FA图，测定其ADC值和FA值。手术切除的样本均采用10%甲醛进行固定，采用石蜡进行包埋，切4 μm 的厚度，采用HE染色，并在光镜下进行观察，对其进行分级、分组，其中低级别脑胶质瘤组包括Ⅰ级和Ⅱ级，而高级别组包括Ⅲ级和Ⅳ级。

1.5 指标监测 对病人发生病变的形态、部位、大小、瘤体周围水肿程度、信号强度、数目和强化程度进行检测。由于不同个体间具有客观差异性，测量瘤体周围水肿带、瘤体部分和脑白质区比值获取其相对ADC(relative ADC，rADC)值和相对FA(relative FA，rFA)值。

扩散张量纤维束成像对其脑白质进行成像，操作时采用连续示踪法，即选取病人瘤体周围对侧纤维束作为种子区，将FA阈值设为0.18[10]，由两名本院具有磁共振影像学诊断经验的医生进行纤维束完整性和连续性的评定，并将评定结果分为移位、浸润和破坏三个级别。

2 结 果

2.1 胶质瘤病人病理学检查结果 88例病人经手术病理学均确诊患有脑胶质瘤，根据分级标准将其分为高级别组(27例)和低级别组(61例)。其中星形细胞瘤Ⅰ级1例，星形细胞瘤Ⅱ级15例，少突胶质细胞瘤Ⅱ级6例，间变性-星形细胞瘤Ⅲ级16例，髓母细胞瘤1例，间变性-少突胶质细胞瘤Ⅲ级10例，胶质母细胞瘤Ⅳ级30例。

2.2 胶质瘤病人FA图和ADC图信号结果 FA图结果显示：病人纤维束发生变化，其中发生浸润48例，其FA值下降，信号部分下降；发生推移13例，其信号未下降；而发生破坏27例，其信号明显下降。ADC图结果显示：54例病人的瘤体为不均匀高信号或稍高信号，22例病人的瘤体为低信号或等信号，而12例病人的瘤体为稍低信号；78例病人的瘤体周围水肿为高信号，10例无明显水肿的病人为等信号；32例病人的坏死囊变区为高信号。

2.3 两组病人rFA值比较 高级别组和低级别组瘤体部分和瘤体周围水肿带的rFA值比较差异无统计学意义(P>0.05)。而组内rFA值进行比较，两组病人肿瘤瘤体部分rFA值均小于瘤体周围水肿带的rFA值，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

表1 两组病人的rFA值比较(±s)

2.4 两组病人rADC值比较 高级别组病人瘤体部分和瘤体周围水肿带的rADC值，与低级别组比较差异有统计学意义(P<0.05)。组内rADC值比较，两组病人的肿瘤瘤体部分rADC值均小于周围水肿带rADC值，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表2。

表2 两组病人rADC值比较(±s)

2.5 两组病人脑胶质瘤DTT比较 胶质瘤脑白质纤维束DTT结果显示，胶质瘤的级别越高，其纤维束浸润和破坏的程度也越严重，差异有统计学意义(Z=-3.713，P=0.000)。详见表3。

表3 两组病人脑胶质瘤DTT比较 例

3 讨 论

DTI和磁共振扩散加权成像(DWI)技术作为在活体水平对水分子的扩散进行分析的定量方法，可以研究人体大脑的病变状况。在脑实质中，由于组织结构特性和局部微环境的不同，水分子扩散受到许多因素的制约，颅内水分子可以沿其白质纤维的走行进行扩散，所以各向异性扩散是DTI的成像基础，并对组织内的微观结构进行探测，将其组织内水分子的扩散程度进行量化，在分子水平观察其组织解剖学和病理学情况[11]。

近年来，DTI技术已在中枢神经系统疾病中得到了广泛的应用，从诊断、预后及治疗方案的制定等过程中均具有重要的临床应用价值。FA值反映神经纤维解剖学的完整性，ADC值反映细胞间隙大小[12-13]。如病人颅内具有肿瘤性病变，其白质纤维束与局部脑组织中水分子的扩散水平会改变，所以可以将FA值和ADC值作为星形细胞瘤和周围组织学特性的判定方法。当病人颅内的神经胶质细胞癌变后，其细胞会发生水肿或浸润，局部脑组织中水分子的扩散会变化，使ADC值发生变化。本研究中，高级别胶质瘤组瘤体的ADC值明显比低级别组低，是因为肿瘤细胞生长不同，即当瘤细胞恶性程度越高，其细胞数目越多，排列也越紧密、间隙越小，使水分子的扩散能力受限，降低其ADC值。而两组组内瘤体部分与周围水肿带的rADC值比较差异有统计学意义，推测是因为肿瘤实质部分与周围水肿部分的细胞构成及组织结构均不同，导致其水分子的扩散能力不同，由此可见rADC值可对肿瘤实质与周围水肿带进行界定[14-15]。在人体的脑组织中，FA值反映了人体神经纤维的解剖学结构。本研究中，将FA值的阈值定为0.18，两组病人的瘤体部分和周围水肿带的rFA值差异均不明显，表明FA值无法对胶质瘤进行分级。但本研究结果表明，两组病人组内的瘤体部分与周围水肿带的rFA值差异明显，可见rFA值对瘤体部分与周围水肿带的区分具有较高的意义。

本研究中，低级别组病人瘤体周围纤维束主要是推移及浸润，而纤维束被破坏的不多；而高级别组的瘤体周围的纤维束主要是浸润和破坏，两组之间的差异明显，可见其肿瘤发生更高程度的恶化时，其纤维束被破坏也越突出，与文献报道相符[16]。

综上所述，rADC值对胶质瘤的分级及诊断均具有重要意义，采用DTT技术对病人的白质纤维束受侵程度进行评价对于临床治疗方案的制定作用明显，此外，还可对其预后进行评价。DTI成像的不足是图像分辨率不高，且各向异性较差，各参数尚无统一标准，结果随机器型号、操作人员水平等都有关系。但在颅内白质纤维微观结构方面仍比其他方法能提供更多的解剖学信息和功能性信息，可广泛应用于临床。

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