表观弥散系数对松果体实质肿瘤分级作用的初步研究

朱 莉 梁宗辉 汤伟军 李 克 耿道颖

松果体区的肿瘤占所有颅内肿瘤的1%以下,其中大约14%～27%是松果体实质细胞起源的肿瘤,起源于松果体细胞或它们的前体细胞,分化程度从成熟细胞到原始、不成熟细胞,这种不同分化与临床的生物学行为和临床预后相关。根据世界卫生组织 (WHO)2007年中枢神经系统肿瘤分类[1],可以分为松果体细胞瘤 (pineocytoma)、中间分化型松果体实质肿瘤(pineal parenchymal tumor of intermediate differentiation)和松果体母细胞瘤 (pineoblastoma)三种类型。术前定性诊断及病理分级对总体治疗方案的选择和预后评估非常有帮助。研究发现磁共振弥散加权成像的表观弥散系数 (apparent diffusion coefficient,ADC)与胶质瘤细胞密度及良恶性分级显著相关[2]。本研究测量16例松果体实质肿瘤的最小ADC值,并与病理进行对照,分析其在松果体实质肿瘤分级中的应用价值。

图1 松果体细胞瘤。A.T1WI增强示松果体区明显强化肿块。B.DWI示肿块信号均匀,弥散轻度受限。C.ADC图示最小ADC值8.35×10-4mm 2/s。D.病理HE染色示细胞形态较一致,细胞呈片巢状或疏松分布。

方 法

1.临床资料

200 6年1月～2010年8月经我院手术病理确诊为松果体实质肿瘤的患者共16例。其中松果体细胞瘤5例,男1例,女4例,年龄17～55岁,平均41.2岁;中间分化型松果体实质肿瘤5例,男4例,女1例,年龄 7～54岁,平均 28.2岁;松果体母细胞瘤6例,男 3例,女 3例,年龄 9～23岁,平均 14.7岁。临床症状包括头昏、头痛、视物模糊、复视等。所有患者均被告知检查方法,并自愿接受各序列MR扫描。

2.仪器及扫描方法

应用GE Signa Excite 1.5T HD MR扫描仪,8通道头颅线圈,扫描序列包括:自旋回波(SE)T1WI矢状面、横断面扫描;快速自旋回波(FSE)T2WI、液体衰减反转恢复序列(FLAIR)、弥散加权(DWI)横断面扫描;经肘静脉快速推注对比剂Gd-DTPA 10m l,行矢状面、横断面T1WI增强扫描。DWI扫描采用单次激发SE EPI序列,扫描参数为TR/TE 4800/79.5ms,FOV 240mm×240mm,矩阵128×130,层厚6mm,间隔2mm,2次采集,在X、Y、Z 3个方向上施加弥散梯度,b=0s/mm2及b=1000s/mm2,扫描层面包括整个头颅,图像层次与常规扫描保持一致,扫描时间为34s。所有患者均在检查后l～3d内进行肿瘤全部或大部分切除手术。

3.图像分析和数据处理

原始数据上传到ADW 4.3工作站,利用Functool软件进行后处理得到ADC图,由一位工作经验丰富的放射科医师进行测量。根据常规MRI避开囊变、坏死及出血区,在重建后的ADC图像上选择相似大小的感兴趣区(region of interest,RO I),面积约30～50mm2,测量通过病变的所有层面,选择最小ADC值作为此肿瘤的最小ADC值(图1～3)。

所有的病理标本均由两位有经验的神经病理科医师进行分析,光镜下观察肿瘤的组织学类型、瘤细胞的丰富程度、核异型、核分裂象、肿瘤组织坏死等。按照2007年WHO标准,诊断为松果体细胞瘤、中间分化型松果体实质肿瘤和松果体母细胞瘤。

图2 中间分化型松果体实质肿瘤。A.T1WI增强示松果体区不均匀强化肿块。B.DWI示肿瘤信号不均匀,呈高低混杂信号。C.ADC图示最小ADC值7.22×10-4mm 2/s。D.病理HE染色示肿瘤细胞核轻度异型,细胞分布较密集。

图3 松果体母细胞瘤。A.T 1WI增强示松果体区轻度强化肿块。B.DWI示肿瘤信号不均匀,呈高低混杂信号。C.ADC图示最小ADC值 4.28×10-4mm 2/s。D.病理HE图示肿瘤细胞核异型明显,核分裂象多见,细胞排列紧密伴坏死。

由于总体样本例数较少,而且进一步分级为松果体细胞瘤、中间分化型松果体实质肿瘤和松果体母细胞瘤后,样本例数为5∶5∶6,为了避免产生统计误差,仅做均数统计图以初步观察变量的分布规律。

结 果

松果体细胞瘤平均最小ADC值(8.99±0.59)×10-4mm2/s;中间分化型松果体实质肿瘤平均最小ADC值(6.94±0.36)×10-4mm2/s;松果体母细胞瘤平均最小ADC值(4.64±0.38)×10-4mm2/s。从统计图(图4)上可以观察到从低级别到高级别,松果体实质肿瘤的平均最小ADC值呈依次降低的趋势。

讨 论

松果体区实质肿瘤发病率低,病理分型也遵循一般原则,即核异型性、有丝分裂、微血管增殖、坏死等。松果体细胞瘤组织学相当于WHOⅠ级,文献报道占松果体实质肿瘤的14%～60%不等,肿瘤由分化好的成熟松果体细胞构成,瘤细胞小,大小一致,排列成片状,偶尔可见大的松果体瘤菊形团;中间分化型松果体实质肿瘤组织学相当于WHOⅡ或Ⅲ级,占大约20%,瘤细胞形态单一,分布较密集,核轻度不典型,核分裂象偶见,无大的松果体细胞瘤菊形团;松果体母细胞瘤组织学相当于WHO Ⅳ级,占大约40%,多见坏死,肿瘤细胞密集,密度高,不定形片状排列,瘤细胞小,核圆或不规则,胞质少,致密[1]。

磁共振弥散加权成像(DWI)通过检测人体组织中水分子无序扩散快慢的微观运动,反映组织空间构成及病理生理状态下水分子交换的功能状态。DWI对肿瘤密度的研究提供了定量的方法,即ADC图。其原理主要基于:脑肿瘤恶性程度越高,细胞数目越多,细胞间隙越小,即细胞外空间小,使水分子弥散受限;而且细胞异型性增高,核质比加大,导致水分子弥散更加受限,从而导致DWI呈高信号,ADC图呈明显低信号,ADC值降低。而恶性程度低的肿瘤,肿瘤实质部分细胞密度相对较小,细胞间隙相对较大,水分子弥散受限较轻,导致DWI上呈低信号,ADC图呈高信号,ADC值较高。DWI图像存在T2透过效应的影响,长T 2组织DWI信号也很高,这就需进行ADC值测量以去除T 2透过效应的影响,因此,ADC图能更准确地评价肿瘤组织的弥散程度。

国内外已有大量应用ADC值测定对胶质瘤术前分级、颅内不同类型肿瘤鉴别诊断、肿瘤治疗疗效评估等多方面进行的研究[3-11]。由于各个研究者ADC值测量方法的不同,如测量肿瘤中心部位ADC值、最小ADC值或者随机部位测量等,往往会出现不同的,甚至是矛盾的结果。因为就算是同一例肿瘤标本,由于其肿瘤内部成分不均质性,ADC图分布也是不同的,尤其是高级别胶质瘤。也有作者[4,6]应用ADC比值(如肿瘤的ADC值/正常未受侵犯白质ROI的ADC值)来进行分析,考虑到随着年龄不同,正常脑组织的ADC值是不同的,尤其本组年龄跨度7～55岁,所以未采用ADC比值来分析。一些研究提出最小ADC值反映了不均质肿瘤内最高的细胞密度,而且这些部位在鉴别高级别胶质瘤成分方面具有诊断价值[7-10]。本文也采用最小ADC值来对肿瘤分级进行评估。从统计图上可以观察到松果体实质肿瘤从低级别到高级别的最小ADC值呈逐渐降低的趋势。而且,在显微镜下观察病理标本也可以看出肿瘤细胞密度由疏到密的分布。

由于松果体实质肿瘤发病率低,本组研究包含的病例数少,没有办法做进一步的统计分析,而且缺乏最小ADC值与病理标本点对点的对应分析。这都有待于以后大样本的研究以改进。

总之,初步研究发现最小ADC值与松果体实质肿瘤细胞密度有一定相关性,可以为其病理分级分型提供更多的信息,是常规磁共振检查序列的有益补充。

1.Louis DN,Ohgaki H,Wiestler OD,et al.WHO classification of tumours of the central nervous system.4th edition.Lyon:IARC press,2007:122-127

2.洪汛宁,王德杭,陈 宏,等 .星形细胞肿瘤ADC与细胞密度导航导引下的对照研究.中国医学计算机成像杂志,2005,11:147-151

3.张海兵,李玉华,李 君.扩散加权成像在小儿脑肿瘤诊断中的价值.中国医学计算机成像杂志,2010,16:189-192

4.Rum boldt Z,Camacho DLA,Lake D,et al.Apparent diffusion coefficients for differentiation of cerebellar tum ors in children.AJNR,2006,27:1362-1369

5.Kitis O,A ltay H,Calli C,et al.Minimum apparent diffusion coefficients in the evaluation of brain tumors.Eur J Radiol,2005,55:393-400

6.Sadeghi N,Cam by I,Goldman S,et al.Effect of hydrophilic components of the extracellular matrix on quantifiable diffusion weighted imaging of human gliomas:preliminary results of correlating apparent diffusion coefficient values and hyaluronan expression level.AJR,2003,181:235-241

7.Mu rakami R,Sugahara T,Nakamura H,et al.Malignant supratentorial astrocytoma treated with postoperative radiation therapy:prognostic value of pretreatment quantitative diffusion-weighted MR imaging.Radiology,2007,243:493-499

8.Kim HS,Kim SY.A prospective study on the added value of pulsed arterial spin-labeling and apparent diffusion coefficients in the grading of gliomas.AJNR,2007,28:1693-1699

9.Mu rakami R,Hirai T,Kitajima M,et al.Magnetic resonance imaging of pilocytic astrocytomas:usefulness of the minim um apparent diffusion coefficient(ADC)value for differentiation from high-grade gliomas.Acta Radiol,2008,49:462-467

10.Higano S,Yun X,Kumabe T,et al.Malignant astrocytic tumors:clinical importance of apparent diffusion coefficient in prediction of grade and prognosis.Radiology,2006,241:839-846

11.Yamasaki F,Kurisu K,Satoh K,et al.Apparent diffusion coefficient of human brain tumors at MR imaging.Radiology,2005,235:985-991