3.0T磁共振动态对比增强检查对脑胶质瘤分级诊断及其预后评估的价值

黄琦，喻强，刘江，韩文彬

作者单位：宜宾市第一人民医院放射科，四川宜宾644000

脑胶质瘤作为中枢神经系统最为常见的恶性 肿瘤之一，约占中枢神经系统肿瘤的40%～50%。病理学上可将其分为低级别脑胶质瘤（Ⅰ、Ⅱ级）和高级别脑胶质瘤（Ⅲ、Ⅳ级），级别越高，恶性程度越大，术前明确其肿瘤分级对其治疗及预后极为重要。

磁共振动态对比增强检查（DCE-MRI）通过动态监测对比剂在体内吸收、代谢等动力学过程，进而获取其血流动力学参数，从而在细胞分子功能上反映其组织血管分布、血流灌注等情况，以实现对神经胶质瘤中微血管通透性的无创评估。本研究通过对87例脑胶质瘤病人进行DCE-MRI检查，分析其影像学资料，探讨DCE-MRI在评估脑胶质瘤病理分级及预后上的临床应用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

将宜宾市第一人民医院于2015年3月至2018年1月收治的87例采用同一化疗方案进行治疗的脑胶质瘤病人作为研究对象，所有入选病人均经病理学明确诊断为脑胶质瘤，且均在病灶穿刺或手术治疗前完成磁共振动态对比增强检查（DCE-MRI），所有病人在检查前均未接受任何颅内手术、放化疗等治疗。按照WHO病理学分级：Ⅰ级：13例，Ⅱ级：22例，Ⅲ级：36例，Ⅳ级：16例。组织细胞类型：毛细胞星形细胞瘤23例；多形性胶质母细胞瘤18例，少突胶质细胞瘤10例，间变性星形细胞瘤10例，弥漫性星形细胞瘤9例，间变性少突星性细胞瘤8例，混合性少突星形细胞瘤6例，间变性室管膜瘤3例。87例脑胶质瘤病人当中，男53例，女34例；年龄（51.58±7.19）岁，范围为36～74岁。本研究符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》相关要求，所有病人及近亲属均签署知情同意书。

1.2 方法

检查仪器选择美国GE公司生产的Discovery MR 750 3.0T超导型磁共振扫描仪，16通道头颅相控阵列线圈。对所有受检病人进行DCE-MRI扫描，DCE-MRI扫描采用轴位基于T1加权动态增强扫描（LAVA）序列进行扫描，首先对3°、5°、9°、12°、15°共计5个翻转角的T1 Mapping进行扫描，扫描参数设置为：TR 3.6 ms，TE 2.2 ms，矩阵256×256，层厚4.0 mm。之后再进行动态增强扫描，参数设置为：TR 3.6 ms，TE 2.2 ms，层厚4 mm，翻转角15°，单次扫描时间为6 s，扫描范围包括整个肿瘤及周围水肿区域，连续扫描50个时相，其中第1～5个时相为蒙片，从第6个时相开始采用高压注射器经肘部静脉以2 mL/s的速度注入钆喷酸葡铵（0.1 mmol/kg），对比剂注射完毕后，立即以同样的速度再注入等量的0.9%氯化钠容积进行冲管，扫描时间约300 s，DCEMRI检查的所有序列定位层面均保持一致。

将采集的多个翻转角的T1 Mapping数据及DCE-MRI扫描数据分别传输至配套的后期工作站，利用GE公司动态对比增强定量分析软件（Ommi Kinetics Tool）中的Extended Tofts Linear Model两室模型，采用3D非刚性自动三维配准形式，以上矢状窦作为靶血管提取个性化血管输入函数（VIF），获得时间-浓度曲线。在T1加权动态增强扫描图像上标记出面积为20～60 mm的圆形感兴趣区（region of interest，ROI），包括肿瘤实质区、周围水肿区，尽可能避开血管、囊变、坏死区域以保证选择到病灶增强部位，经软件生成ROI内定量参数彩图及参数值，包括血浆与细胞外血管外间隙间容量转移常数（Ktrans）、对比剂从血浆与细胞外血管外间隙返回到血管空间的速率常数（Kep）以及血管外细胞外间隙容积分数（Ve），各参数取均重复测量3次取平均值。阅片工作由该院2名多年从事神经外科和中枢神经系统研究方向的放射科医师负责进行，采用双盲法进行阅片，阅片结果不一致时经协商统一意见。

1.3 观察指标

分析低级别脑胶质瘤（LGG）、高级别脑胶质瘤（HGG）两组病人的Ktrans、Kep及Ve值。根据所有病人在放化疗开始后的无进展生存期（PFS）进行分组，将PFS≥12个月的作为预后良好组（28例），将PFS在12个月以内有残留病灶增加＞25%或切除完全后复发的作为预后较差组（59例），并比较不同预后病人之间的Ktrans、Kep及Ve值。

采用受试者工作特征曲线（ROC曲线）分析Ktrans值、Ve值在评估脑胶质瘤病人预后的曲线下面积（AUC）、最佳阈值，计算阳性预测值、阴性预测值、灵敏度、特异度、准确度。

2 结果

2.1 不同病理分级脑胶质瘤病人的Ktrans、Kep及Ve值

LGG、HGG病人的Kep值比较，差异无统计学意义（

P

＞0.05）；LGG病人的Ktrans、Ve值明显低于HGG病人（

P

＜0.05），见表1。

表1 不同病理分级脑胶质瘤病人的Ktrans、Kep及Ve值比较/±s

2.2 不同预后脑胶质瘤病人的Ktrans、Kep及Ve值

预后良好组和预后较差组的Kep值比较，差异无统计学意义（

P

＞0.05），预后良好组病人的Ktrans、Ve值明显低于预后较差组（

P

＜0.05），见表2。

表2 不同预后脑胶质瘤病人的Ktrans、Kep及Ve值比较/±s

2.3 各指标评价脑胶质瘤病人预后的ROC曲线评价

ROC曲线显示，Ktrans、Ve评价预后较差的脑胶质瘤的AUC分别为0.962、0.916，最佳阈值分别为0.136、0.069，其灵敏度分别为78.85%、86.54%，特异度分别为74.29%、82.86%，准确度分别为77.01%、85.06%，阳性预测值分别为82.00%、88.24%，阴性预测值分别为70.27%、80.56%。见图1。

图1 容量转移常数（Ktrans）、血管外细胞外间隙容积分数（Ve）评价脑胶质瘤预后的ROC曲线

3 讨论

脑胶质瘤源于神经上皮组织，其肿瘤细胞分化程度各不相同。脑胶质瘤病理分级存在差异时，其治疗方案的选择及其预后状态也会随之改变。临床对于脑胶质瘤病理分级诊断通常采用手术病理检查或穿刺活检进行，然而上述两种诊断方式均会对病人造成不可避免地创伤。加之肿瘤结构较为复杂，具有明显异形性，病理取样点往往无法代表肿瘤细胞分化的最高级别，寻求更加安全、有效的诊断方式对其病理分级诊断具有重要意义。

微血管增生作为脑胶质瘤的重要组织学特征之一，不同病理分级、不同预后的脑胶质瘤病人的神经胶质瘤微血管增生程度不尽相同，其通透性可预测其病理分级以及预后。据报道，脑胶质瘤的发生、发展以及恶性程度与肿瘤新生血管的形成密切相关。通常情况下，高级别脑胶质瘤的血管内皮生长因子分泌较多，进而导致血脑屏障开放，促使不成熟微血管的生成，微血管密度显著增加。磁共振动态对比增强检查（DCE-MRI）利用高压注射器快速注入对比剂前后进行连续无间断的T1WI增强扫描，选择相应的动脉输入函数后，利用两室血流动力学模型计算得到能够反映其组织血管通透性的血流动力学参数Ktran值、Kep值、Ve值等指标，进而对其血管通透性进行定量测量。

Ktrans、Kep值与血流量、肿瘤细胞壁的通透性及表面积等因素密切相关，Ve值能过反映对比剂渗漏到血管外细胞外间隙的容积比，这些血流动力学参数能够直观地体现肿瘤微血管渗透性以及对比剂渗漏到血管外细胞、外间隙容积的增加。本研究结果显示，低级别脑胶质瘤病人的Ve、Ktrans值明显低于高级别脑胶质瘤病人，预后效果相对较好的病人，其Ve、Ktrans值明显低于预后效果相对较差的病人。这一结果说明，脑胶质瘤的恶性程度越高，预后效果越差，其Ktrans值、Ve值水平也越高。由此可见，DCE-MRI可用于鉴别高、低级别脑胶质瘤，对于其术前病理分级诊断具有重要意义。

经ROC曲线分析发现，ROC曲线评价结果显示，Ktrans、Ve在评价预后较差的脑胶质瘤上的AUC分别为0.846、0.906，当其最佳阈值分别为0.136、0.069时，其灵敏度分别为78.85%、86.54%，特异度分别为74.29%、82.86%，准确度分别为77.01%、85.06%。结果提示，Ve、Ktrans、rADC、tADC在判定脑胶质瘤病人预后上具有较高价值。

综上所述，3.0T磁共振动态对比增强检查及定量参数有助于高、低级别脑胶质瘤的鉴别诊断，对于术前无创性评估脑胶质瘤分级诊断及预后评估具有临床指导价值。