三维动脉自选标记和弥散张量成像定量参数在胶质瘤分级评估中的价值

何 汉，邱 文，黄海涛，陈佩仪，黄婷婷，梁 波* （.茂名市人民医院核磁共振科，广东茂名 55000；.阳江市人民医院放射科，广东阳江 59500）

世界卫生组织(WHO)将脑部胶质瘤（BG）分为4级，其中Ⅰ、Ⅱ级为低级别BG，Ⅲ、Ⅳ级为高级别BG，不同级别BG 的治疗略有不同，因此术前需要明确BG 分级[1]。核磁共振成像（MRI）是常规用于脑部肿瘤诊断的方法，但传统的半定量MRI 和增强检查难以准确反映病灶内新生血管增生等微小变化，且有时该表现为轻度强化或不强化的低级别BG 可表现为明显强化，该表现明显强化的高级别BG 却表现为不强化，对术前BG 的分级评估造成较大影响，不利于手术方案的确立[2-3]，因此找寻其他对BG 分级评估价值更高的影像学检查意义重大。

三维动脉自旋标记（3D-ASL）是近年来用于评估BG 分级研究较多的一种检查方式，其不仅可避免对比剂在脑内残留，而且能获得分辨率较高的标记图像和数据信息[4]。磁共振弥散张量成像(DTI)是近年研究较多的另一种检查方式，其可通过单位体素内水分子各向异性弥散状态成像技术判断病变组织与周围组织之间的关系，用于BG 分级效果较好[5]。然而，目前关于3D-ASL、DTI 用于BG 分级的报道虽然不少，但却少有将这两种检查方法联合用于BG 分级诊断的文献报道。基于此，本研究通过分析77例BG 患者探究3D-ASL、DTI 检查用于评估BG 的诊断效能，以便为临床BG患者分级诊断方式的选择提供依据。

1 资料和方法

1.1 病例资料

2019 年1 月-2021 年1 月茂名市人民医院和阳江市人民医院收治的BG 患者77例，均符合以下纳排标准。纳入标准：（1）自愿接受3D-ASL 和DTI 检查者；（2）经手术病理确诊为BG 者；（3）临床影像检查完善者；（4）首次脑部占位性病变确诊。排除标准：（1）术前放化治疗史者；（2）既往脑肿瘤切除史或脑部严重外伤者；（3）有3D-ASL 和DTI 检查禁忌证者。77 例中，男42 例，女35 例；年龄22～75 岁，平均（50.3±12.7）岁。根据WHO 分级法将纳入研究对象分为低级组（Ⅱ级31 例）和高级组（Ⅲ级17 例，Ⅳ级29 例，共46例）。

1.2 检查方法

采用GE SIGNA Creator1.5T 核磁共振（MR）扫描仪和8 通道头颈联合线圈，行常MRI 扫描，去除金属磁性物品，佩戴专用耳机，仰卧位固定头部，进行扫描。

3D-ASL检查：采用超快速梯度自旋回波（GRASE）序列进行脉冲式背景抑制，并通过螺旋实现三维容积和伪连续标记，于对比剂注射前采集数据，获得分辨率较高的灌注图像。参数为：重复时间（TR）4 632 ms，回波时间（TE）10.5 ms，标记后延迟时间1 800 ms 矩阵96×96，视野（FOV）192 mm，层厚4 mm，层数36 层，带宽62.5 kHz，采集3次。

DTI 检查：采用MRI 扫描仪，使用弥散加权单次激发-回波平面成像（DW-EPI）序列进行轴位扫描。参数为：TR 9 000 ms，TE 65 ms，15个方向施加弥散敏感梯度，梯度场为40 mT/m，FOV 240 mm，层厚5 mm，无间隔连续扫描，扫描时间4 min 50 s，表观弥散系数（ADC）的b值为1 000 s/mm2。

1.3 图像分析

扫描完成后，将3D-ASL、DTI 原始图像传至工作站（Funct001 2 ADw4.7）进行分析处理，消除采集数据噪声，提高图像分辨率，计算脑血流量(CBF)图、各向异性分数(FA)图及ADC 图。图像配准各参数图，手动放置感兴趣区（ROI），测量肿瘤区最大血流量（TBFmax），对侧半球CBF、白质CBF、灰质CBF，测量3次取平均值，计算肿瘤相对血流局部脑血流量（rCBF‐max），TBFmax/对侧半球TBF（rCBFmax）、TBFmax/对侧白质TBF（白质rCBFmax）、TBFmax/对侧灰质TBF（灰质rCBFmax）。见图1。

图1 ADC、FA的测量

1.4 统计学处理

采用统计软件SPSS 22.0 处理数据，计量资料符合正态分布，用表示，行独立样本t检验；计数资料用例或率表示；各定量参数间的关系采用Pearson相关性分析；3D-ASL、DTI 定量参数对脑胶质瘤分级的评估价值采用受试者工作曲线（ROC），线下曲面积（AUC）差异比较采用Z 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同分级BG 患者3D-ASL 各项rCBFmax 值的比较

高级组BG 患者各项rCBFmax 值均高于低级组患者（P<0.01），见表1。

表1 不同分级BG患者3D-ASL各项rCBFmax值的比较()

表1 不同分级BG患者3D-ASL各项rCBFmax值的比较()

与低级组比较：aP<0.01

2.2 不同分级BG 患者DTI 定量参数FA、ADC 值的比较

高级组BG 患者的FA、ADC 值低于低级组患者（P<0.01），见表2。

表2 不同分级BG患者DTI的定量参数FA、ADC值的比较()

表2 不同分级BG患者DTI的定量参数FA、ADC值的比较()

与低级组比较：aP<0.01

2.3 rCBFmax、FA、ADC值的相关性分析

rCBFmax 值与FA 值呈负相关（r=−0.296，P<0.05）；rCBFmax 值与ADC 值相关性不成立（r=−0.123，P>0.05）；FA 值与ADC 值呈正相关（r=0.596，P<0.05）。

2.4 3D-ASL 和DTI 定量参数评估脑胶质瘤分级的价值

将rCBFmax、FA、ADC 值纳入Logistic回归分析，联合 预 测 因子=rCBFmax+（−9.228/5.007)×FA+（−11.703/5.007)×ADC。ROC 曲线分析显示，rCBF‐max、FA、ADC 值及联合评估BG 分级的AUC 分别为0.930、0.798、0.771、0.991。Z 检验AUC 差异显示，联合及rCBFmax的AUC显著高于FA和ADC（P<0.05），ADC 与FA 的AUC 比较，差异无 统 计 学意义（P>0.05）。当rCBFmax 为临界值2.255 时，其评估BG 的敏感度为89.1%，特异度为96.8%；当FA 为临界值0.147 时，其评估BG 的敏感度为71.0%，特异度为93.5%；当ADC 为临界值1.665（×10-3mm2/s）时，其评估BG 的敏感度为67.7%，特异度为89.1%；当联合为临界值−1.485 时，其评估BG 的敏感度为91.3%，特异度为96.8%。

3 讨论

BG 为最常见的脑部原发性恶性肿瘤，几乎占颅内肿瘤的一半以上。目前BG 发病机制尚未明了，国际普遍认为其是由遗传、物理、化学等因素共同诱发所致。手术是BG 的主要治疗方法，但由于此病生物行为复杂，且发于脑部，术前需要明确BG 准确分级，以为手术方案的确立提供参考，同时改善肿瘤治疗效果，延长患者生存时间。以往BG 分级诊断方式为MRI 成像技术，它虽能获得大脑常规解剖、结构甚至是生理功能和血流动力学信息，但对BG 分级的误诊率仍较高[6]。随着2016年WHO在中枢神经系统中加入了分子学特征，MRI 技术对BG 分级的评估迎来了较大的挑战，也取得了较大进展。

3D-ASL、DTI 是近年评估BG 较为常用的检测方法[7-8]。3D-ASL 是利用循环动脉血中水质子作为内源性示踪剂，在射频充磁化进行标记的灌注成像技术，其不仅无创、不受外源性药物影响，而且不受血脑屏障破坏的影响，获取的CBF 值准确性高[9]。本研究对3D-ASL 定量参数rCBFmax 值进行分析发现，高级组BG 患者TBFmax/对侧半球TBF、TBFmax/对侧白质TBF、TBFmax/对侧灰质TBF的rCBFmax值显著高于低级组患者，说明高级别rCBFmax 值高于低级别，与胡瑞等[10]报道结果一致。可能原因为：3D-ASL 可定量反映BG 微循环的灌注情况，而肿瘤微循环灌注与微血管结构、肿瘤细胞增殖性关系密切，BG新生血管密度大，肿瘤细胞增殖活跃性高，恶性程度越深，分级越高，故高级BG 灌注越明显，rCBFmax 值越高。DTI 可通过反映不同组织内水分子扩散程度和方向，来反映组织解剖学和病理学变化，其主要参数为FA和ADC，FA 值可描述水分子在弥散主向量轴上的运动强度，ADC 值可反映水分子弥散程度和受阻程度[11]。本研究采用DTI 的主要参数FA、ADC 分析高级和低级BG 发现，高级组BG 患者FA、ADC 值显著低于低级组，说明低级别BG 水分子弥散运动较高级别BG 明显，与孙功能等[12]的报道结果一致。笔者认为高级别BG患者FA值更低的原因可能是高级别BG肿瘤细胞活跃度更高，对白质的侵袭力更强，使白质各向异性下降引起的；而高级组BG患者ADC值更低的原因可能是高级组BG 患者肿瘤细胞的数量、密度增加，多核、异核、巨核细胞增多，核浆体积比增加，使肿瘤中水分子弥散受限而引起。此外，本研究结果显示rCBFmax 值与FA 值呈负相关，FA 值与ADC 值呈正相关，说明rCBFmax 值与FA 值、FA 值与ADC 值有一定关系，可能均与BG 的发生有关。为进一步探究3D-ASL、DTI 定量参数对BG 评估价值，本研究采用ROC 曲线分析发现rCBFmax、FA、ADC 值及联合评估BG 分级的AUC 分别为0.930、0.798、0.771、0.991，联合及rCBFmax 的AUC 显著高于FA 和ADC，ADC与FA 的AUC 比较差异无统计学意义（P>0.05)，说明联合及3D-ASL定量参数rCBFmax对BG分级的评估价值高于DTI 定量参数FA、ADC。于丽波等[13]报道，3D-ASL 中定量参数rCBFmax 对BG 分级评估价值的AUC 为0.926，本研究结果与其相近。然而，3D-ASL评估BG 分级的价值虽然较高，但其仍有只能获得rCBFmax 一种参数，易受脑脊液污染等不足，临床选择BG分级检查方法时，应根据具体需求选取。