磁共振表观弥散系数及其比值鉴别高低级别胶质瘤的价值

张裕辉，杨日辉，范伟雄，张添辉（通信作者）

（梅州市人民医院磁共振科 广东 梅州 514031）

在临床诊疗中，通常将胶质瘤分为高级别胶质瘤（high-grade glioma，HGG）和低级别胶质瘤（low-grade glioma，LGG），两者生物学行为、临床治疗方式及生存预后明显不同[1]。因此，术前准确鉴别高、低级别胶质瘤对制定治疗方案及判断预后有重要指导作用[2]。目前，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是术前诊断胶质瘤的重要检查方法。然而，常规MRI 虽然可通过一些影像征象对胶质瘤进行分级，但敏感度和特异度低，且无法定量评估胶质瘤增殖活性。表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）是由弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）通过计算所得，可定量精准反映病变组织的水分子自由扩散速度和范围，从而反映肿瘤的异质性、增殖性及侵袭性等生物学行为[3-5]。因此，本研究将探讨磁共振ADC 及其比值在鉴别高、低级别胶质瘤的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集2017 年3 月—2022 年10 月在梅州市人民医院接受磁共振检查的94 例胶质瘤患者资料。纳入标准：①MRI 检查包括T1WI、T2WI、DWI 及T1WI 增强扫描序列，且能够处理获得ADC 图；②在MRI 检查前，患者脑内肿瘤未接受过任何治疗或操作（包括手术、穿刺活检、放化疗等）；③患者病理分级明确，病理结果无争议。排除标准：MRI 图像序列不全，图像存在严重伪影，影响图像分析。

1.2 方法

检查仪器采用Siemens Skyra 3.0T MR 超导扫描仪，患者取仰卧位。扫描序列和参数：（1）轴位T1WI：TR 220 ms，TE 2.46 ms，扫描野（field of view，FOV）23 cm×19 cm，矩阵180×288，层厚5 mm，层间距1.5 mm。（2）轴位T2WI：TR 4 000 ms，TE 99 ms，FOV 23 cm×19 cm，矩阵234×384，层厚5 mm，层间距1.5 mm。（3）DWI 序列：TR 3 300 ms，TE 87 ms，FOV 22 cm×22 cm，矩阵130×130，层厚5 mm，层间距1.5 mm，b 值为0、1 000 s/mm2，扫描完成后由计算机自动生成ADC 图。（4）轴位T1WI 增强：经肘静脉注射造影剂钆双胺，剂量为0.1 mmol/kg，注射速率为2 mL/s，扫描参数为TR 220 ms，TE 2.46 ms，FOV 23 cm×19 cm，矩阵180×288，层厚5 mm，层间距1.5 mm。

1.3 图像数据测量

由2 名磁共振科主治医师在肿瘤实质区、瘤周水肿区及对侧正常脑组织选取感兴趣区（region of interest，ROI）测量ADC 值，选取原则如下：①肿瘤实质区避开瘤内囊变、坏死及出血区域，尽量选择强化区域；②瘤周水肿区选取肿瘤周围T1WI 低信号及T2WI 高信号区域的中心部位；③对侧正常脑实质区选取对侧正常脑白质无异常信号区域，且避开脑边缘及血管区域。上述区域由两位医师共同选取同一位置ROI 进行三次测量并取平均值，并分别计算肿瘤实质区/对侧正常实质区ADC 比值、肿瘤实质区/瘤周水肿区ADC 比值。

1.4 参照标准

以病理结果为金标准，依据WHO 中枢神经系统肿瘤分类和分级[1]将胶质瘤分为Ⅰ～Ⅳ级，其中Ⅰ～Ⅱ级归为低级别胶质瘤，Ⅲ～Ⅳ级归为高级别胶质瘤。

1.5 统计学方法

采用SPSS 20.0 及MedCalc15.6.1 软件进行涉及分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，采用t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验。将差异有统计学意义的指标纳入Logistic 回归分析筛选出独立危险因素，并绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线，以曲线下面积（AUC）评估最终筛选的相关指标鉴别高、低级别胶质瘤的效能。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 HGG 与LGG 组患者一般资料和ADC 值相关指标比较

94 例胶质瘤患者纳入分析，其中HGG 患者共65 例（男39 例，女26 例），平均年龄（54.97±13.85） 岁；LGG 患者共29 例（男10 例，女19 例），平均年龄（37.86±15.64）岁。HGG 组与LGG 组的平均年龄、性别比例差异均具有统计学意义（P＜0.05）。HGG 与LGG 组之间的肿瘤实质区ADC 值、肿瘤/正常脑实质区ADC 比值、肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值差异均具有统计学意义（P＜0.001），见表1。

表1 HGG 与LGG 组患者一般资料和ADC 值相关指标比较

Logistic 多因素回归分析结果显示，肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值[P=0.048，优势比（odds ratio，OR） =0.048，95%CI（0.006，0.409）]和年龄[P=0.003，OR=1.073，95%CI（1.025，1.123）]为预测HGG 的独立危险因素。

2.2 诊断效能分析

ROC曲线分析结果显示，肿瘤/瘤周水肿区ADC比值、年龄、肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值联合年龄鉴别HGG 与LGG 的AUC 分别为0.881、0.811、0.908，见表2，其中肿瘤/瘤周水肿区ADC比值联合年龄的AUC最高，见图1。

图1 ROC 曲线图

表2 ROC 曲线分析结果

3 讨论

DWI 是唯一能在活体上进行水分子运动成像的方法，通过计算可获得ADC 值定量评估组织水分子的自由扩散运动。ADC 值与细胞数目、排列、核质比及细胞外间隙等因素有关。肿瘤细胞越多，细胞外间隙越小，水分子扩散越受限，ADC 值越小，反之则水分子扩散能力越大，ADC 值越大[6]。本研究结果显示，HGG 的肿瘤实质区ADC 值为（0.981±0.278）×103mm2/s，显著低于LGG 的（1.359±0.383）×103mm2/s，差异具有统计学意义（P＜0.001）。分析原因为：胶质瘤级别越高，恶性程度越高，增殖速度越快，细胞排列越密集，细胞外间隙越小，限制水分子运动，ADC 值越低[7-8]。

然而，ADC 值可能在一定程度上会受到MRI 检查机型、扫描参数及个体差异等因素影响。有学者提出引入ADC 比值进行标准化处理，以消除上述可能存在的影响[9]。本研究分析发现，肿瘤实质区ADC 值、肿瘤/正常脑实质区ADC 比值、肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值在HGG 与LGG 组之间的差异均具有统计学意义（P＜0.001）。但通过Logistic 回归分析发现，上述指标只有肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值为鉴别HGG 与LGG 的独立危险因素。分析原因为：高级别胶质瘤更容易发生瘤周浸润，水肿区域更明显，而低级别胶质瘤则少见瘤周浸润及水肿[6]。肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值既反映了瘤体自身情况，又能兼顾分析瘤周的水分子运动情况，从而能够更加精准反映肿瘤侵袭性，成为鉴别HGG 与LGG 的独立危险因素。

值得注意的是，本研究还发现，胶质瘤患者年龄是鉴别HGG 与LGG 的另一个独立危险因素，这与文献报道相符[10-11]。进一步ROC 曲线分析结果显示，肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值、年龄、肿瘤/瘤周水肿区ADC比值联合年龄鉴别HGG 与LGG 的AUC 分别为0.881、0.811、0.908，其中肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值联合年龄的AUC 最高，表明联合ADC 比值与年龄特征能更好地鉴别高、低级别胶质瘤。

本研究存在一些局限性。首先，本研究为单中心回顾性分析，入组的胶质瘤样本量相对较少，且均为取得病理结果的患者，可能存在一定选择性偏倚。第二，本研究选取的ROI 难以避免存在偏倚性可能，目前基于肿瘤全体积的容积感兴趣区可能有助于改善ROI 选取的偏倚性，有待将来进一步研究。

综上所述，肿瘤/瘤周水肿区ADC 比值对鉴别高、低级别胶质瘤具有较高的诊断效能，联合年龄特征后具有更高的效能。