磁共振成像弥散张量成像在胶质瘤分级诊断中的应用

丁丹卉

（河南省许昌市中心医院 医学影像科，河南 许昌 461000）

胶质瘤又称为神经胶质瘤，源于神经上皮细胞，其主要来源是神经胶质细胞肿瘤，也是原发性中枢神经系统肿瘤中最常见的一种肿瘤。胶质瘤的浸润能力很强，能沿着血管周围间隙、神经纤维束生长，其生物学的特性与肿瘤的恶性程度有密切联系［1］。不同级别的胶质瘤血管内皮细胞增生情况不尽相同，且同正常的血管组织比较，此类血管通透性较高，因此可以通过观察胶质瘤微血管成像情况来判断胶质瘤及其分级［2］。磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）的弥散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）对组织内水分子的运动及白质纤维束结构较为敏感，其成像可以直观、清晰地观察胶质瘤同周围组织的生长情况，因此常作为胶质瘤的诊断方法［3］。本研究通过分析胶质瘤患者DWI 成像特点，为医师进行疾病诊断提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集2015 年3 月至2018 年10 月本院收治的78 例胶质瘤患者为研究对象，患者均经组织病理学证实为脑胶质瘤患者，且均为首次诊断脑肿瘤，入组前未进行脱水及放化疗处理。本研究经院伦理委员会审批，所有患者及其家属均知情同意。78 例患者资料中，男48 例，女30 例；年龄8～72 岁，平均（52.3±10.5）岁。低级别胶质瘤为Ⅰ级、Ⅱ级，高级别胶质瘤为Ⅲ级、Ⅳ级。

1.2 方法

患者入院后均常规进行MRI、T1WI、T2WI 检查和DTI 检查。选择美国GE 公司生产的3.0T 超导磁共振扫描仪，8 通道头颈部联合线圈。扫描前嘱患者排空膀胱，取下金属物品，避免金属造成伪影干扰成像。患者先进行常规扫描。常规定位后，对患者进行矢状位的T1WI-FLAIR 序列扫描；采用轴位的T2WI-FSE 序列、T2WI-FLAIR 序列进行扫描。DWI 序列则采用SE-EPI 序列，扫描范围为全脑。

1.3 图像处理

将扫描数据导入Siemens Syngo 工作站进行分析，首先进行图像校正，消除图像噪声，提升图像分辨率，然后进行阈值设定。经工作站计算自动生成表观弥散系数（apparent diffusion coefficient,ADC）图、各向异性分数（fractional anisotropy,FA）图、弥散加权成像（diffusion weighted image, DWI）图，以肿瘤实质区、瘤周水肿区（距肿瘤2 cm）、水肿旁白质区作为3 个感兴趣区（region of interest,ROI）测得FA 值，取平均值，计算肿瘤实质区、瘤周水肿区、正常白质区的ADC 值。所有图均由两名高年资的影像学医师进行阅片比较，并根据WHO 制定的分级标准将肿瘤进行分级，为便于研究，本文将Ⅰ级、Ⅱ级患者归纳为低级别胶质瘤，共26 例；将Ⅲ级、Ⅳ级患者归纳为高级别胶质瘤，共52 例。

1.4 统计学方法

成像结果的FA 值及rFA 值、ADC 值均采用均数±标准差（）表示，两组间比较采用两独立样本t检验，组内比较采用配对样本t检验，P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 不同级别的胶质瘤3个ROI区的FA值比较

78 例胶质瘤患者的FA 值、相对各向异性分数（rFA）值如表1 所示，在同一级别胶质瘤中，FA 值随着肿瘤实质至瘤周水肿区、水肿旁白质区等依次向外递增。相同部位，高级别胶质瘤的FA值、rFA 值均显著低于低级别胶质瘤，差异具有统计学意义（P＜0.05）。

2.2 不同级别的胶质瘤ADC值比较

同一级别胶质瘤中，肿瘤实质区的ADC 值显著低于瘤周水肿区、正常白质区（P＜0.05）；且同一部位的ADC 值比较，高级别胶质瘤的ADC 值均显著高于低级别胶质瘤 ADC 值（P＜0.05）。见表2。

2.3 图片对比观察

此例患者男，左额叶转移性乳头状腺癌，图1为T1WI 显示左额叶囊实性肿块，囊性部位为低信号，实性部分为等信号；图2 为T2WI 显示病灶囊性部分高信号，瘤周可见稍高信号水肿带，实性部分等信号；图3 为FA 显示病灶呈低信号。FA 图与常规MRI 图比较，可显示肿瘤侵犯脑组织程度，并显示肿瘤与周围蛋白质纤维的空间关系。

表1 不同级别的胶质瘤3 个ROI 区的FA 值及rFA 值比较 （）

表1 不同级别的胶质瘤3 个ROI 区的FA 值及rFA 值比较 （）

注：†与同级别胶质瘤内水肿旁白质区参数比较，P ＜0.05。

级别低级别胶质瘤高级别胶质瘤t值P值FA值rFA值例数26 52水肿旁白质区0.765±0.067 0.731±0.072 2.011 0.047肿瘤实质区0.143±0.048†0.123±0.025†2.427 0.018瘤周水肿区0.246±0.049†0.177±0.035†7.155 0.000水肿旁白质区0.364±0.051 0.311±0.046 4.627 0.000肿瘤实质区0.433±0.027†0.361±0.038†8.622 0.000瘤周水肿区0.685±0.037†0.468±0.072†14.413 0.000

表2 不同级别的胶质瘤ADC 值比较 （）

表2 不同级别的胶质瘤ADC 值比较 （）

注：†同一级别胶质瘤内，与正常白质区比较，P ＜0.05。

级别低级别胶质瘤高级别胶质瘤t值P值正常白质区0.781±0.231 0.847±0.108 0.718 0.021例数26 52肿瘤实质区1.195±0.129†1.012±0.085†7.498 0.000瘤周水肿区1.198±0.127†1.014±0.153†5.284 0.000

图1 同一患者T1WI 成像图

图2 同一患者T2WI 成像图

图3 同一患者FA 成像图

3 讨论

DTI 技术由Basser 在1992 年提出，其成像原理是依据水分子的弥散运动，即布朗运动，通过从三维角度定量描绘水分子大小、运动方向，因此根据成像的定量参数值如FA、ADC 值来判断分子运动，从而判断肿瘤的生长情况［4］。布朗运动分为2 类，第1 类为各向同性弥散，是指在完全均质的溶液中，分子朝向各个方向的运动都是等距的，例如脑脊液、大脑灰质中的水分子运动；第2 类为各向异性弥散运动，是指分子运动具有方向依赖性，分子朝向各个方向弥散的距离不等，例如神经纤维组织内的水分子运动，其弥散的各向异性与脑白质内神经纤维方向和结构有关，因此当脑组织发生病理变化时，相应部位的水分子弥散运动也会发生改变，通过DTI 成像判断组织病理变化［5-6］。局部组织的ADC 值主要与细胞结构有关，胶质增生程度、肿瘤纤维化等组织结构均会影响ADC 值，故在DTI 引起人体磁共振扩散成像时，ADC 是常用的评价整体弥散效应的指标之一。FA 则是反映体内弥散各向异性的指标，指水分子各向异性成分在整个扩散张量的比例，如各向异性弥散程度降低，其FA 图信号亦降低。胶质瘤患者预后较差与胶质瘤的生长特性—侵袭性生长方式紧密相关，这为临床治疗及肿瘤分级带来较大的困难，即使执行外科手术，外科医师很难精准地判断肿瘤浸润情况，无法做到肿瘤完全切除，因此患者术后复发率增加，预后差［7］。常规的MRI 成像技术能有效显示病灶大小、形态，但对肿瘤侵犯正常白质区的判断并不精准，DTI 技术通过水分子运动的速率、方向，而胶质瘤在生长过程中破坏局部正常蛋白质的生理结构，因此通过DTI 成像的FA 值、ADC 值能有效显示胶质瘤浸润生长情况，继而判断胶质瘤分级。理论上，随着肿瘤浸润的加重，FA 值会降低，ADC 值则越大，从本研究显示，高级别的胶质瘤的FA、rFA值均显著低于低级别胶质瘤，可能是高级别胶质瘤恶性程度高，肿瘤代谢旺盛，大量异常血管及内皮细胞增生，其细胞结构完整性遭到破坏，自由水浸润至神经纤维轴突间隙，故表现为FA 值降低。另外，转移瘤细胞形态各异，无正常神经纤维轴向上的一致性，因此rFA 值降低，因此FA值、rFA 值的变化说明肿瘤血管增殖越迅速，该数值降低越明显。本组的高级别胶质瘤患者的ADC值较低，可能是有些高级别胶质瘤肿瘤增殖迅速，细胞体积增大，排列疏松，细胞外间隙减少，水分子扩散程度减小，可见ADC 值越低，胶质瘤肿瘤恶性程度越高。但高级别胶质瘤细胞多数合并水肿，包括细胞内水肿和细胞外水肿，对FA 值影响较大，对ADC 无较大影响，所以FA 较ADC 值为更能反映胶质瘤级别的一个指标。

综上所述，FA 值、ADC 值均能有效评价胶质瘤分级，尤其是FA 值，能区分低级别胶质瘤和高级别胶质瘤的实质成分，且rFA 值在瘤周水肿区亦能有效鉴别胶质瘤级别。本研究不足之处在于瘤周水肿区的对照，且样本量较小，未与其他肿瘤进行对比分析，但DTI 能大大提高胶质瘤诊断分级水平，值得临床推广。