3.0T MRI弥散加权成像对脑胶质瘤分级的诊断价值分析

李鸿波，程春红，张波

武汉市第六医院（江汉大学附属医院）1放射科，2功能科，武汉 430015 00

脑胶质瘤是常见的原发性肿瘤，2016年世界卫生组织（WHO）中枢神经系统肿瘤分类标准中描述，对Ⅰ～Ⅱ级脑胶质瘤患者进行局部切除治疗并配合放疗或化疗，患者多能获得良好的预后，而Ⅲ～Ⅳ级脑胶质瘤的切除范围广泛，即使对患者进行综合治疗，患者的预后仍较差[1]。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）作为经典的影像学手段，其在脑胶质瘤的应用中虽然能够有效地定位肿瘤，准确地反映肿瘤侵犯的程度，并帮助临床初步明确肿瘤组织类型，但是对肿瘤组织学分级和微观组织状态的定量描述仍需依赖术后组织病理学检查；又因高级别的脑胶质瘤合并Ⅱ～Ⅳ级连续的组织学特征，因此，活检取样部位也会影响肿瘤的分级，不利于治疗方案的选择，从而影响患者预后[2]。MRI弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）通过水分子扩散运动测量小分子物质在组织内的布朗运动情况，从微观角度体现肿瘤的病理状态，并通过表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值对扩散情况进行量化分析[3]。为了进一步探讨DWI在脑胶质瘤分级中的应用价值，本研究对124例脑胶质瘤患者的临床资料进行回顾性分析，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2013年1月至2017年12月武汉市第六医院（江汉大学附属医院）收治的脑胶质瘤患者的临床资料。纳入标准：①符合脑胶质瘤的诊断标准[4]，且经手术病理学检查证实；②术前行头颅MRI平扫、增强扫描和DWI检查，且相关影像学资料保存完整。排除标准：①有放疗史或化疗史；②检查时间与行脑胶质瘤手术切除的时间间隔≥1周；③图像质量不佳（如有运动伪影）。根据纳入和排除标准，本研究共纳入124例脑胶质瘤患者。其中，男72例，女52例；年龄为20～65岁，平均年龄为（39.27±5.25）岁；低级别脑胶质瘤60例，高级别脑胶质瘤64例；肿瘤直径为14～65 mm，平均肿瘤直径为（33.14±10.25）mm。

1.2 设备与方法

1.2.1 MRI扫描设备扫描设备选择Discovery MRI 750 3.0T磁共振扫描仪（美国GE公司），配备8通道头部相控表面线圈。具体扫描方法：全部患者均先行常规平扫，扫描横断面T1加权成像（T1 weighted imaging，T1WI）、T2加权成像（T2 weighted imaging，T2WI）、液体衰减反转恢复（fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR）及横断面T1WI增强序列；横断面DWI扫描采用平面回波（echo planer imaging，EPI）序列。扫描参数设置：重复时间（repetition time，TR）2300 ms，回波时间（echo time，TE）65.5ms，b=1000s/mm2，视野（field of view，FOV）24 cm×24 cm，矩阵160×160，层厚5.0 mm，层间距1.0 mm，共采集4次，扩散梯度方向选取x、y、z三个方向。

1.2.2 ADC值测量将所采集数据传送至AW4.1工作站进行后处理，后处理软件为Functool 2.0，影像资料由2位以上高年资医师采用双盲法阅片，分别独立测量脑胶质瘤的ADC值，并结合横断面T2WI、FLAIR序列及横断面T1WI增强序列进行定位，在定位时，应尽可能地避开肿瘤边缘、坏死、囊变、出血、钙化及伪影区域，并在肿瘤直径最大层面的实性均匀部位选择3个面积相同的感兴趣区域，即面积范围为50～100 mm2的圆形区域，并测量其ADC值；并隔日重复上述步骤再次测量ADC值。若两次均值变异系数范围﹤10%则取均值作为最终的ADC值，若两次均值变异系数范围≥10%则需重新重复上述步骤再次测量。

1.3 手术病理分级诊断标准

参照2007年WHO制定的中枢神经系统肿瘤分类标准[4]及彭令荣等[5]研究中的低级别及高级别脑胶质瘤的ADC最佳临界值对肿瘤进行病理分级：Ⅰ级恶性程度较低，主要有毛细胞型星形细胞瘤、室管膜下巨细胞星形细胞瘤等；Ⅱ级为多形性黄色星形细胞瘤或弥漫性星形细胞瘤等，可进展至Ⅲ级胶质细胞瘤，且肿瘤细胞的细胞核具有一定的异型性，伴或不伴有核分裂、微囊变性，患者的生存期通常长于5年；Ⅲ级则为间变性星形细胞瘤、间变性少突胶质瘤等，患者的生存期仅为2～5年，瘤体密度高，且肿瘤细胞普遍存在核分裂现象；Ⅳ级则为胶质母细胞瘤、胶质肉瘤等，患者的平均生存期不足1年，肿瘤细胞排列密集，血管内可见栅栏样、凝固性坏死，并可见血栓形成，恶性程度最高。其中，Ⅰ～Ⅱ级为低级别脑胶质瘤，以ADC值1.11×10-3mm2/s为最佳临界点；Ⅲ～Ⅳ级为高级别脑胶质瘤，以ADC值0.93×10-3mm2/s为最佳临界点。

1.4 观察指标

灵敏度=真阳性例数/（真阳性+假阴性）例数×100%；特异度=真阴性例数/（真阴性+假阳性）例数×100%；准确率=（真阳性+真阴性）例数/总例数×100%；阳性预测值=真阳性例数/（真阳性+假阳性）例数×100%；阴性预测值=真阴性例数/（真阴性+假阴性）例数×100%。

1.5 统计学方法

采用SPSS 19.0软件对数据进行统计分析。计数资料以例数和率（%）表示，组间比较采用χ2检验。以P﹤0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ADC值对低级别和高级别脑胶质瘤的诊断效能分析

以ADC值1.11×10-3mm2/s为最佳临界点，ADC值≥1.11×10-3mm2/s即为低级别脑胶质瘤，3.0T MRI DWI诊断低级别脑胶质瘤的灵敏度为93.33%，特异度为93.75%，准确率为93.55%，阳性预测值为93.33%，阴性预测值为93.75%。以ADC值0.93×10-3mm2/s为最佳临界点，ADC值﹤0.93×10-3mm2/s即为高级别脑胶质瘤。3.0T MRI DWI诊断高级别脑胶质瘤的灵敏度为81.25%，特异度为93.33%，准确率为87.10%，阳性预测值为92.86%，阴性预测值为82.35%。两种ADC值诊断脑胶质瘤的灵敏度比较，差异有统计学意义（χ2=4.023，P﹤0.05）。（表1、表2）

表1 ADC值与手术病理对低级别脑胶质瘤诊断结果对照

表2 ADC值与手术病理对高级别脑胶质瘤的诊断结果对照

2.2 影像学资料

2.2.1 病例1女，34岁，经手术病理明确诊断为节细胞脑胶质瘤，参照2007年WHO中枢神经系统肿瘤分级标准为低级别脑胶质瘤Ⅰ级，MRI扫描可见T2WI呈均匀稍高信号，DWI呈等信号或稍高信号，ADC值为1.276×10-3mm2/s。（图1）

图1 34岁女性节细胞脑胶质瘤患者的MRI平扫图像

2.2.2 病例2 男，61岁，经手术病理明确诊断为典型的脑胶质瘤，参照2007年WHO中枢神经系统肿瘤分级标准为高级别脑胶质瘤Ⅳ级，MRI可见T2WI及DWI均呈不均匀高信号，并具有明显占位效应，ADC值为0.717×10-3mm2/s。（图2）

图2 61岁男性高级别脑胶质瘤患者的MRI平扫图像

3 讨论

DWI的ADC值能够反映水分子的运动情况[6]。因脑胶质瘤区域的正常脑组织被肿瘤细胞侵袭，因此，随着肿瘤细胞的增多、瘤体的增大，细胞间隙亦发生变化并最终影响水分子的扩散运动，因此，肿瘤细胞构成比及细胞核与细胞质的平均截面积比值均可能导致ADC值下降。肿瘤细胞的恶性程度以及肿瘤细胞的侵袭、转移能力均与肿瘤细胞的增殖、构成和密度密切相关[7]。2012年的中国中枢神经系统胶质瘤诊断和治疗指南[8]亦指出，低级别脑胶质瘤患者仅需接受外科手术切除，术后无需接受放化疗便可获得良好的预后，而高级别脑胶质瘤具有明显的侵袭性，肿瘤以浸润性生长的方式向周围组织扩散，难以对肿瘤组织及正常脑组织进行有效区分，因此，即使行外科手术切除也难以获得满意的预后，因为，此类患者多需给予外科手术切除、术后放化疗并联合替莫唑胺进行综合治疗。由此可见，如何对脑胶质瘤的分级进行准确诊断，对于患者的治疗方案、预后等均具有重要的价值[9-10]。

DWI作为弥散成像技术中最简单的一种成像手段，可通过对组织各方向的弥散运动平均值即ADC值描述脑组织的弥散情况，因其组织中的肿瘤细胞数量相对较少，且细胞有丝分裂和血管内皮细胞增殖均不明显，因此，细胞间隙大，水分子扩散快，从而导致ADC值上升；而高级别脑胶质瘤细胞异型性明显，血管内皮细胞的增殖速度快，肿瘤细胞的密度大，因此，细胞间隙少，水分子扩散受限，从而导致ADC值下降[11]。本研究发现，分别以ADC值1.11×10-3mm2/s、0.93×10-3mm2/s作为诊断低级别脑胶质瘤和高级别脑胶质瘤的诊断临界值时，其诊断低级别脑胶质瘤的灵敏度为93.33%，特异度为93.75%，准确率为93.55%，阳性预测值为93.33%，阴性预测值为93.75%；其诊断高级别脑胶质瘤的灵敏度为81.25%，特异度为93.33%，准确率为87.10%，阳性预测值92.86%，阴性预测值82.35%，这与彭令荣等[5]的报道相符；而Hu等[12]以1.115×10-3mm2/s为低级别脑胶质瘤诊断的最佳临界值，诊断的灵敏度和特异度分别为82.70%、85.20%，略低于本研究中低级别脑胶质瘤的诊断灵敏度和特异度，分析原因可能是由于进行MRI扫描时b值的选择差异所致，本研究仅应用1个b值（1000 s/mm2），而Hu等[12]的研究则采用了多个b值；但是，亦可发现，ADC值对脑胶质瘤分级的诊断价值依然是较高的，值得临床重视。

综上所述，ADC值对脑胶质瘤分级的诊断具有重要的价值。但是，本研究亦存在一定的局限性，如样本量较小，且DWI用于脑胶质瘤分级的诊断时，虽然能够通过对肿瘤细胞形态学、功能学特点的描述辅助观察肿瘤的微观构造，从而提供高价值的影像学资料，但是，也有部分低级别或高级别脑胶质瘤在进行ADC值测量时存在一定的重叠现象，加之受肿瘤细胞内部出现囊变、出血及坏死等因素的影响，往往出现磁场不均匀，而DWI对磁场不均匀尤其敏感，因此，极容易造成ADC值出现误差；另外，目前诊断低级别及高级别脑胶质瘤的ADC最佳临界点并未见权威且统一的标准将其规范化，因此，使用DWI评价脑胶质瘤的分级还存在巨大的深入探究空间，仍需进行大样本、多中心的研究予以佐证。