DTI-TBSS 对鼻咽癌患者放疗前后脑白质变化的评价价值

徐世达 汪庆春 张弘扬

浙江省丽水市中医院放射科，浙江丽水 323000

鼻咽癌的主要治疗方法是放疗，其效果与放射剂量呈正相关，但会损伤正常脑组织[1]。目前脑损伤的早期诊断尚无统一标准，其早期临床症状不明显，临床上没有有效的治疗方法[2]。因此，放射性脑损伤的早期发现和及时干预对于患者康复具有重要意义。扩散张量成像(DTI)是非侵入性评估白质结构和功能变化的成像方法[3]，可以在放疗后的急性期和早期延迟反应期检测出白质损害[4]。临床使用时常在检测后进行基于纤维束跟踪的空间分析(TBSS)[5]。本研究主要探讨DTI-TBSS 对鼻咽癌患者放疗前后脑白质变化的评价价值。现报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019 年9 月—2020 年4 月在浙江省丽水市中医院(以下简称“我院”)治疗的鼻咽癌患者34 例，其中男20 例，女14 例；年龄40～69 岁，平均(51.19±9.20)岁。纳入标准：①均经病理学确诊；②在我院行DTI-TBSS 检测；③初次治疗；④患者及家属知情同意。排除标准：①有颅内侵犯、远处转移；②合并有糖尿病、高血压、脑血管疾病及全身系统性疾病。

1.2 观察指标

采用西门子MAGNETOM Aera 1.5T 磁共振仪进行扫描。先进行定期的轴向T1WI、T2WI 和FLAIR 序列扫描。全脑DTI 扫描使用单次平面回波序列，成像参数：TR 12000 ms，TE 75 ms，视场(FOV)24 cm×24 cm，矩阵128×128，层厚度3 mm，层间距0。放疗前及放疗6 个月后对患者进行简易智力状态检查(MMSE)[6]评分，包括：时间定向力、地点定向力、即刻记忆、注意力及计算力，延迟记忆、语言和视空间等7 个方面，共计30 个题目，分数≥27 分为正常，＜27 分为认知功能障碍，且分数越低，病情越严重。

1.3 图像分析

由两名有3 年以上工作经验的影像科医师进行图像分析，DTI 数据使用FSL 提供的工具包处理，通过FDT 套件中的涡流校正功能校正原始数据的涡流和头部运动伪影；使用dtifit 函数计算各向异性分数(FA)值、平均扩散系数(MD)值。在鼻咽癌患者放疗前后对脑白质各部分的FA、MD 值进行TBSS，取3 次结果的平均值。采用同样的方法分别对其放疗前后之间进行TBSS 的λ‖、λ⊥值的组间分析。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 对所得数据进行统计学分析，计量资料采用均数±标准差(±s)表示，组间比较采用t检验。采用Pearson 相关系数分析相关性；利用randomize工具中的非参数统计阈值方法进行FA、MD、λ‖、λ⊥值基于体素的组间比较。以P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 放疗前后FA 值差异区域

放疗6 个月后，患者右侧顶叶白质FA 值(0.140±0.027)、右侧枕叶白质FA 值(0.143±0.026)、右侧额叶白质FA 值(0.144±0.031)均低于放疗前患者右侧顶叶白质FA 值(0.162±0.030)、右侧枕叶白质FA 值(0.158±0.029)、右侧额叶白质FA 值(0.159±0.031)，差异均有统计学意义(均P ＜0.05)。见表1。

表1 放疗前后FA 值差异区域

2.2 放疗前后MD 值差异区域

放疗后6 个月，患者右侧枕叶白质MD 值(1.872±0.327)、右侧颞叶白质MD 值(1.901±0.331)、左侧顶叶白质MD 值(1.744±0.454)、右侧顶叶白质MD 值(1.685±0.354)均高于放疗前患者右侧枕叶白质MD 值(1.102±0.322)、右侧颞叶白质MD 值(1.082±0.229)、左侧顶叶白质MD 值(1.100±0.254)、右侧顶叶白质MD 值(1.082±0.260)，差异均有统计学意义(均P ＜0.05)。见表2。

表2 放疗前后MD 值差异区域

2.3 放疗前后λ‖值差异区域

放疗6 个月后，患者右侧颞叶白质λ‖值(4.102±0.756)、左侧枕叶白质λ‖值(4.113±0.801)、左侧颞叶白质λ‖值(4.100±0.794)、左侧顶叶白质λ‖值(4.109±0.802)、右侧顶叶白质λ‖值(4.022±0.831)均低于放疗前患者右侧颞叶白质λ‖值(4.633±0.831)、左侧枕叶白质λ‖值(4.621±0.803)、左侧颞叶白质λ‖值(4.720±0.914)、左侧顶叶白质λ‖值(4.672±0.921)、右侧顶叶白质λ‖值(4.711±0.889)，差异均有统计学意义(均P ＜0.05)。见表3。

表3 放疗前后λ‖值差异区域

2.4 放疗前后λ⊥值差异区域

放疗后6 个月，患者右侧枕叶白质λ⊥值(3.923±0.770)、左侧额-顶交界区λ⊥值(3.940±0.712)、左侧顶叶白质λ⊥值(3.887±0.721)均高于放疗前患者右侧枕叶白质λ⊥值(3.093±0.654)、左侧额-顶交界区λ⊥值(3.102±0.822)、左侧顶叶白质λ⊥值(3.108±0.660)，而右侧小脑白质λ⊥值(3.182±0.544)和左侧半卵圆中心λ⊥值(3.310±0.531)均低于放疗前患者右侧小脑白质λ⊥值(3.902±0.608)和左侧半卵圆中心λ⊥值(3.810±0.819)，差异均有统计学意义(均P ＜0.05)。见表4。

表4 放疗前后λ⊥值差异区域

2.5 放疗前后MMSE 评分比较

放疗6 个月后，患者MMSE 评分(25.50±2.99)分低于放疗前(28.82±3.20)分，差异有统计学意义(t=4.420，P ＜0.05)。

2.6 相关性分析

右侧枕叶白质FA 值(r=0.383，P ＜0.05)、右侧顶叶白质λ‖值(r=0.391，P ＜0.05)与放疗后MMSE评分呈正相关，左侧额-顶交界区白质λ⊥值(r=-0.404，P ＜0.05)、MD 值(r=-0.411，P ＜0.05)与放疗 后MMSE 评分呈负相关。

3 讨论

DTI 检测可以显示人体组织微观结构，提供各种组织成分之间水分子交换信息[7-8]。TBSS 方法首先需要构建一组图像的平均纤维骨架图，代表所有对象的较大白质纤维束的中心，然后将每个对象的值投影到相应的平均纤维骨架上，每个体素值都来自相邻的白质纤维束的中心，因此对异常白质区域的定位更加准确[9-14]。

本研究使用DTI 和TBSS 方法研究了鼻咽癌患者放疗前后脑白质完整性的变化，发现放疗会引起广泛的脑部白质损伤。脑组织对放疗的反应是动态的，如果超出了肿瘤体积靶标的辐射范围，会使脑部组织结构发生变化[15-17]。颞叶白质在放疗后显示出微结构受损，其原因可能是鼻咽癌患者放疗时颞叶组织受辐射，使得相应区域的大脑微结构发生变化。当鼻咽癌患者神经胶质细胞发生增殖和脱髓鞘、血管内皮细胞和神经细胞结构功能受损时，水分子扩散的程度和方向会发生改变[18-19]。FA 是扩散张量的各向异性分量与总扩散张量的比率，主要反映水分子运动的各向异性程度[20-23]。MD 是反映体素内水分子弥散情况的指标[24]。λ⊥、λ‖值则分别代表体素内垂直于轴索方向和平行于轴索方向的水分子扩散速率[23-26]。本研究结果显示，正常头颅磁共振的白质微观结构的损害可能是由鼻咽癌放疗后6 个月内的脑水肿和脱髓鞘引起的，主要表现为FA 值及λ‖值的降低、λ⊥值及MD 值的升高。

本研究结果显示，放疗后6 个月，患者右侧顶叶白质、右侧枕叶白质和右侧额叶白质FA 值均低于放疗前，MD 值高于放疗前，且治疗前后λ‖值、λ⊥值比较差异有统计学意义。本研究结果显示枕叶、额叶、顶叶、半卵圆中心等部位的白质损伤超出照射野，分析是放射治疗对鼻咽癌患者可产生除了颞叶以外、累及多个脑区的广泛性脑白质微观结构损伤，因此DTITBSS 可用于评估鼻咽癌患者放疗后脑白质损伤情况。本研究提示颞叶的白质微观结构在放疗后受损，由于鼻咽癌放疗过程中设置的辐射场包含双侧颞叶脑组织，因此辐射后脑组织的微观结构会发生变化，包括血管内皮细胞的损伤、神经元细胞的结构和功能损伤、胶质细胞的增殖，进而导致水分子的扩散方向和范围发生变化，引起相关指标变化。放疗后6 个月，患者MMSE 评分明显低于放疗前，相关性分析显示右侧枕叶白质FA 值、右侧顶叶白质λ‖值与MMSE 评分呈正相关，左侧额-顶交界区白质λ⊥、MD 值与MMSE评分呈负相关。

综上所述，DTI-TBSS 可评估鼻咽癌患者放疗后脑白质损害，有助于放射性脑损失的诊断。