3.0T DTI对术前脑胶质瘤分级的应用研究

王建花，关钊钰（通讯作者）

（甘肃省武威肿瘤医院影像科 甘肃 武威 733000）

脑胶质瘤指源自神经胶质细胞的肿瘤，约占中枢神经系统（CNS）原发性肿瘤的27%，且占其恶性肿瘤的80%。根据世界卫生组织（WHO）指南，神经胶质瘤分为4级。高级别胶质瘤（HGG）的病死率较高，但这也取决于肿瘤的解剖位置、局部浸润和随后恶变的趋势，即使是I级胶质瘤也可能致命。

DTI能够测量水在神经纤维束中的各向异性扩散，显示白质束的解剖结构，测量白质束的位置，方向，结构和各向异性。DTI用于胶质瘤的分级评估通常使用平均扩散系数（MD）、相对各向异性（RA）、各向异性分数（FA）等，其大小与神经纤维束的完整性、平行性、致密性等相关。

1 资料和方法

1.1 研究对象

选择2018年12月—2020年2月于甘肃省武威肿瘤医院诊治并经病理及MRI证实的32例脑胶质瘤患者的影像学资料，检查前均未做任何治疗。所有患者常规行T1WI、T2WI、Flair、DWI和 DTI检查。男31例，女15例，年龄34～81岁，平均（51.8±12.6）岁。患者或家属检查前均签署知情同意书。

1.2 DTI检查方法

采用西门子3.0T MRI扫描仪，以弥散敏感单次激发平面回波成像序列进行轴扫，参数：TR/TE3600ms/95ms，FOV1150mm×1150mm，层厚4.0mm，层间距5.4mm，矩阵256×256，体素1.8mm×1.8mm×0.4mm，AC-PC定位线共取得图像20层；采用b值0、1000s/mm2两个弥散权重，扫描时间3min59s。

1.3 图像处理

原始数据传至3.0T Verio工作站分析，经计算产生MD图、FA图。由2名影像科主治医师根据DWI及T1增强图像确定病灶区：①瘤体实质区：T1增强为高信号区或DWI为高信号区；②瘤周水肿区：瘤体周围T1WI显示低信号，T2WI及Flair显示高信号；③健侧脑组织区：病灶镜面对侧区域。感兴区避开坏死囊变区和邻近脑室、池及脑沟等。测量3次FA、MD，取平均值，此工作由一人完成。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 病理结果

参照2016版WHO中枢神经系统肿瘤分级标准，32例患者15例为WHOⅡ级（包括星形细胞瘤13例，少枝胶质细胞瘤2例），17例为WHO Ⅲ～Ⅳ级（包括间变性星形细胞瘤10例、间变性少突星形细胞瘤3例、胶质母细胞瘤4例）。

2.2 影像学表现

与健侧相比，胶质瘤的MD图像瘤体实体部分显示为高、等、低混杂信号，瘤体周围水肿区为高信号，瘤内囊变坏死区信号最高。脑胶质瘤FA图显示，与健侧脑实质相比，瘤体实体部分为等、低混杂信号，瘤周水肿区显示为相对低信号，瘤内囊变坏死区信号最低。

2.3 MD值、FA值与肿瘤分级

2.3.1 低级别脑胶质瘤（LGG）与健侧比较

MD值病侧与健侧差异不明显。FA值病侧＜健侧，差异有统计学意义（P=0.00），见表1。

表1 低级别脑胶质瘤（LGG）与健侧比较

MD值病侧水肿区＞健侧，而FA值病侧水肿区＜健侧，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 1 低级别脑胶质瘤（LGG）与健侧比较

2.3.2 HGG与健侧比较

MD值病侧＞健侧，而FA值病侧＜健侧，差异有统计学意义（P=0.00），见表3。

表3 病侧与健侧比较

MD值病侧水肿区＞较健侧，而FA值病侧水肿区＜健侧，差异有统计学意义（P≤0.005），见表4。

表4 病侧水肿区与健侧比较

2.3.3 LGG和HGG比较

MD值LGG＞HGG，而FA值LGG＜HGG，差异有统计学意义（P＜0.005），见表5。

表5 LGG和HGG比较

MD值LGG瘤周水肿区＜HGG周水肿区，差异有统计学意义（P=0.029）。FA值瘤周水肿区LGG与HGG无差异，见表6。

表6 LGG周水肿区与HGG周水肿区比较

3 讨论

DTI中的FA测量水在一个方向上扩散程度，而MD测量扩散的幅度。研究表明，较高的FA值表明水在一定方向上沿着轴突向下有组织地扩散，纤维完整性良好，MD与肿瘤细胞数量之间存在相关性，表明其可能是疾病的生物标志物，肿瘤MD值可能表明其细胞的异质性[1]。本研究显示MD值LGG病侧与健侧差异不明显，无统计学意义，这可能与1例II级胶质瘤位于侧脑室，其MD值受脑脊液影响所致。本研究显示MD值在HGG病侧及HGG、LGG瘤周水肿区均＞健侧，差异有统计学意义。FA值HGG、LGG病侧、瘤周水肿区均＜健侧。这是因为肿瘤细胞间隙、密度及基质变化使ADC值发生变化。肿瘤病灶区的水分子弥散运动减低，ADC值减低，DWI表现为高信号，ADC图上表现成等或低信号。在ADC图上，扩散速率快的组织的ADC值较高，信号也高（如健侧），而扩散速率慢的组织的ADC值低，信号下降（如病侧）。这与夏伟等的研究相似，他们发现肿瘤病灶区、瘤周水肿区、正常白质区3个不同部位的FA值逐渐升高[2]。

MD值与胶质瘤分级的相关性文献报道不一，有研究认为：LGG、HGG间MD值有显著性差异，HGG的MD值较低，LGG的MD值较高。李婧等报道Ⅱ级胶质瘤ADC值比Ⅲ级或Ⅳ级高，Ⅲ级又高于Ⅳ级；Ⅱ级FA值比Ⅳ级的低，并指出肿瘤恶性程度与ADC值负相关[3]，这与我们的结果一致。本研究显示MD值LGG＞HGG，MD值LGG瘤周水肿区＜HGG瘤周水肿区，FA值LGG＜HGG，差异均有统计学意义。

病理组织学显示，随着胶质瘤恶性程度增加，肿瘤细胞的密度、数量均增加，且核浆比、多核与巨核细胞构成比，核异形性等增加，使得胶质瘤实体中的水分子弥散受限，MD值降低。胶质母细胞瘤血管和血管内皮明显增生，会影响局部微环境中水分子弥散的各向异性，使FA值升高[4]。LGG瘤围水肿较轻，HGG瘤周水肿范围大。王伟等认为不同级别的胶质瘤对周围组织的破坏程度、浸润情况和水肿程度不同，HGG表现为较高的FA值和较低的ADC值[5]，这与我们的结果一致。

通过上述分析，我们认为，3.0T DTI所获得的MD和FA 值在脑胶质瘤分级上具有重要参考意义，在一定程度上可以区分HGG与LGG，将为胶质瘤进一步研究打下基础。本研究的不足之处在于本量太少，分级不够详细，这将在以后的研究中不断改善。