MR-DTI对脑胶质瘤个体化手术风险及疗效评估

陈跃平，李 松，王栋良，韩世波，熊 斌

（大理学院大理附属医院，云南大理 671000）

MR-DTI对脑胶质瘤个体化手术风险及疗效评估

陈跃平，李 松，王栋良，韩世波，熊 斌

（大理学院大理附属医院，云南大理 671000）

目的：探讨磁共振弥散张量成像（magnetic resonance diffusion tensor imaging，MR-DTI）在脑胶质瘤手术中对术者制定合适的手术方案以保护患者神经功能的临床价值。方法：33例脑胶质瘤患者术前术后行MR-DTI检查和神经功能评估。根据MRDTI检查结果将肿瘤与瘤周白质纤维束的影像学关系分为3类：Ⅰ类-挤压型，Ⅱ类-浸润型，Ⅲ类-破坏型。对3种MR-DTI类型术前神经功能状态之间的差异、术后神经功能状态改变之间的差异以及术前术后神经功能状态之间的差异分别进行比较。结果：Ⅰ类-挤压型12例，Ⅱ类-浸润型12例，Ⅲ类-破坏型9例。①各类型内肿瘤实质FA值与对侧正常脑组织FA值比较差异有统计学意义（P＜0.05）；②不同MR-DTI类型患者的术前神经功能状态之间及术后神经功能改变情况之间的差异有统计学意义（P＜0.05）；③患者术前术后神经功能状态之间的差异有统计学意义（P＜0.05）。结论：MR-DTI能够显示脑胶质瘤与肿瘤附近白质纤维束之间的关系，其能够帮助神经外科医师制定合适的手术方案以更好的保护患者的神经功能。

脑胶质瘤；磁共振弥散张量成像；神经功能；手术风险

脑胶质瘤是由神经外胚叶衍化而来的胶质细胞发生的一大类原发颅内肿瘤的总称，约占颅内肿瘤的40%～50%〔1〕，且绝大多数为恶性，美国CBTRUS报道脑胶质瘤占恶性中枢神经系统（CNS）肿瘤的81%〔2〕。外科手术切除是脑胶质瘤综合治疗策略中最为关建的一步，神经外科手术不仅要以延长患者的生存时间为基本目标，重视神经功能的保护以改善患者术后的生活质量（quality of life，QOL）同样重要。磁共振弥散张量成像（magnetic resonance diffusion tensor imaging，MR-DTI）是近年来应用于临床的一项新技术，1994年由Basser首次提出〔3〕，它是目前唯一可以在活体映射白质纤维束走行的无创性的影像学检查方法〔4〕。本文收集2009年7月至2011年7月在大理白族自治州人民医院行MR-DTI检查且经手术病理证实的脑胶质瘤患者33例，旨在探讨MR-DTI对术者制定合适手术方案以保护患者神经功能的临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 男性18例，女性15例。年龄21～73岁，平均44.5岁。肿瘤位于左侧半球14例、右侧半球17例、双侧半球2例；额叶9例，颞叶7例，额颞叶3例，丘脑1例，额顶叶6例，顶枕叶2例，岛叶1例，顶叶2例，枕叶1例，颞枕叶1例。术前均未行放疗及化疗，病理按WHO神经系统肿瘤分类（1999）标准对脑胶质瘤分级：Ⅰ级12例、Ⅱ级10例、Ⅲ～Ⅳ级11例。

1.2 MR-DTI检查方法 采用德国西门子公司生产的MAGNETOM AvantoⅠ-CLASS 1.5T磁共振扫描仪进行弥散张量成像检查，采用标准正交头线圈，单次激发自旋回波平面成像序列（echo-planar-i maging，EPI）获取数据。矢状面T1WI：TR/TE=195 ms /4.76 ms；轴位T1WI：TR/TE=195 ms/4.96 ms；轴位T2WI：TR/TE=3 800 ms/97ms；轴位FLAIR：TR/TE= 9 480 ms/88 ms，TI=2 550 ms。视野（FOV）=230 mm× 230 mm，256×256矩阵（Matrix），5.0 mm层厚，1.5 mm层间距，b值为1 000 s/mm2在25个方向上分别施加弥散敏感梯度，1次采集，扫描时间为3 min53 s。经西门子公司自带软件包offline tensor calculation（离线张量计算）处理得到部分各向异性（Fractional anisotropy，FA）图、彩色方位编码图（directionally encoded color，DEC）和纤维示踪（fiber tractography，FT）图，在FA图上人工选取兴趣区（ROI），由系统自动给出FA值。参照Dark-fluid像及增强扫描图像上的异常信号在FA图上选取不同层面上的肿瘤实质部分、瘤周水肿及水肿边缘作为（ROI）由系统自动给出FA值。同时在健侧对应部位选取对照区（肿瘤形态多不规则并存在占位效应，因此对照区的选取尽量做到与患侧ROI对称以方便对比）。ROI的选择尽量避开脑沟、脑室、出血、钙化等信号欠均匀区域。

1.3 肿瘤与白质纤维束的关系 将肿瘤侧的FA值和对侧相应位置的正常脑组织的FA值比较，即将患侧FA值除以健侧FA值，根据比值结果及FT图将肿瘤与白质纤维束的关系分为3类〔5〕：Ⅰ类FA患/FA健＞80%，神经纤维束连续且完整，仅走向移位。Ⅱ类50%＜FA患/FA健＜80%，神经纤维束连续但欠完整，走向改变。Ⅲ类FA患/FA健＜50%，神经纤维束缺乏连续性。

1.4 手术前后对患者进行神经功能评估和分组术前术后对患者进行神经系统检查。基本神经功能评估：躯体运动、躯体感觉、视力视野检查。认知功能评估：利用简易精神状态检查（mini mental status examination，MMSE）评价患者的认知功能状态。按神经系统检查结果术前分为神经功能正常组和障碍组，术后分为神经功能正常/恢复正常组，无明显变化组（包括正常和障碍两种情况），功能障碍加重组。

1.5 手术方法 术者在术前通过比较FA比值和观看MR-DTI图，对不同MR-DTI类型的肿瘤采取不同的手术策略：对Ⅰ类型关系的肿瘤争取显微镜下全切，严格保护肿瘤周围正常组织；对Ⅱ类型关系的肿瘤采取显微镜下次全切或大部切除，对肿瘤边界的处理尽量采用明胶海绵止血或纱布压迫止血，而少用或不用电凝以减少对神经功能的损害；对Ⅲ类型关系的肿瘤要尽量全切肿瘤。

1.6 统计学分析 分别进行比较每一MR-DTI类型患者患侧、健侧的FA值；分别进行比较3种MR-DTI类型患者术前神经功能状态、术后神经功能状态之间的差异以及3种MR-DTI类型患者术前术后神经功能状态改变之间的差异。采用SPSS11.0统计软件包对资料数据进行分析处理，每一MR-DTI类型患者的患侧、健侧的FA值以±s表示，采用配对t检验进行比较。采用卡方检验行总的组间比较，检验水准a=0.05，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肿瘤与白质纤维束的关系 MR-DTI能清晰直观的显示脑白质纤维束的走行、连续性和完整性，它能提供脑胶质瘤在白质内的不同生长方式的信息。本研究共收集病例33例，其中Ⅰ类-挤压型12例，Ⅱ类-浸润型12例，Ⅲ类-破坏型9例。各类型患者在性别、年龄、肿瘤部位、肿瘤级别方面差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.2 FA值 脑胶质瘤实质侧FA值和对侧正常脑组织FA值见表1。Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类肿瘤实质FA值与对侧正常脑组织FA值分别进行比较，P＜0.05差异有统计学意义，可认为正常脑组织的FA值大于肿瘤实质的FA值。

表1 脑胶质瘤患者的FA值（±s）

表1 脑胶质瘤患者的FA值（±s）

注：值为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类肿瘤实质FA值与对侧正常脑组织FA值比较。

组别Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类例数12 12 9肿瘤实质FA值0.409±0.008 0.221±0.004 0.124±0.003对侧正常脑组织FA值0.508±0.013 0.335±0.001 0.335±0.001 t值P值64.5 109.6 211.4 0.000 0.000 0.000

2.3 患者MR-DTI类型和术前神经功能状态的比较 患者MR-DTI类型和神经功能状态例数见表2。采用完全随机设计行ⅹ列表资料的χ2检验：P= 0.039＜0.05，差异有统计学意义，可以认为3种MRDTI类型的患者的神经功能不全相同。

表2 术前神经功能状态比较

2.4 患者MR-DTI类型和术后神经功能变化情况的比较 由表3可见12例Ⅰ类型患者术后3例恢复正常，1例加重，8例术前术后均基本正常。12例Ⅱ类型患者术后3例恢复正常，3例神经功能障碍加重，6例无明显变化（4例术前术后均基本正常，2例术前术后均障碍）。9例Ⅲ类型患者术后7例保持术前较严重的神经功能障碍状态，1例加重，1例无论术前还是术后神经功能状态基本正常。χ2检验结果为：P=0.001＜0.05，差异有统计学意义，可认为3种MR-DTI类型患者术后的神经功能不全相同。

表3 术后神经功能变化情况比较

2.5 术前术后神经功能状态的比较 由表4可见33例患者术前神经功能正常者14例，正常率42.42%；术后神经功能正常者19例，正常率57.58%。行配对χ2检验，Fisher确切概率法的双侧P值为0.001＜0.05，差异有统计学意义，可认为患者术前术后的神经功能不同，术后高于术前。

表4 术前术后神经功能状态的比较

3 讨论

相对于初级感觉、初级运动、自主神经功能等基本神经功能而言，语言、记忆、注意力、执行力等认知功能属于高级神经功能。CT和MRI一般只能够提供解剖方面的信息，神经系统体检的主要内容是基本神经功能，两者均没有反映患者最复杂和最重要的认知功能，不能体现患者的真实生活质量。认知功能不仅是一项独立的预后因素，而且在提示肿瘤复发方面要早于CT和MRI改变，因此，评价认知功能应该成为肿瘤患者的一项必不可少的检查〔6〕。手术是治疗胶质瘤的主要手段，由于显微和微创神经外科技术的发展，术后的偏瘫，失语等并发症逐渐减少，但是对认知功能的保护观念还没有形成，特别对位于额叶、颞叶的肿瘤，往往认为属于非功能区，可以大范围切除。但我们知道，额叶、颞叶与其他部位存在广泛的纤维联系，是人类高级神经功能中枢。有文献报道，因胶质瘤而广泛切除额叶，颞叶的手术会导致明显的认知功能障碍〔7〕。

Ⅱ类型12例患者中，其中1例（右顶叶星形细胞瘤，WHO分级Ⅲ级）术前神经功能正常（基本神经功能评估正常，MMSE评分27分），术后出现神经功能障碍（左下肢运动障碍），术后我们积极讨论并查阅文献考虑：①由于个体差异的存在，病人的功能区可能存在不一致性；②胶质瘤占位效应可能导致功能区的移位和代偿，故有些患者的功能区与常规解剖学上的功能区会出现不一致性。建议：①功能区胶质瘤手术应由单纯解剖模式向个体化解剖-功能模式转化；②若条件允许可积极应用影像导航新技术，如术中神经电生理监测技术，术中实时影像神经导航，功能神经导航等〔8〕，以提高手术的安全性。对于不同类型的肿瘤采取不同的手术方式。本实验结果表明MR-DTI指导下的术式（见资料与方法部分）对患者神经功能的保护效果良好，但由于样本量过少，统计学分析仅限于整体组间进行比较。

总之，MR-DTI在显示脑胶质瘤和周围白质纤维束的关系方面具有很大优势，但是MR-DTI显示的解剖结构和实际功能方面存在不一致性，MRDTI的重建亦有一定的主观性〔9〕，这一点亟待规范。术者的手术经验亦会在一定程度上影响对肿瘤组织及功能区的辩认。在“生物-心理-社会”医学模式的引导下，对脑胶质瘤患者应该在治疗前后定期进行详细的包括认知功能在内的神经功能评价，在为患者进行个体化治疗时，应该兼顾生存期和生存质量，充分利用MR-DTI等影像导引外科新技术，争取用最小的代价获得最佳的效果。

〔1〕Melhem E R，Mori S，Mukundan G，et al.Diffusion tensor MR imaging of the brain and white matter tractography〔J〕. AJR Am J Roentgenol，2002，178（1）：3-16.

〔2〕Cbtrus.Cemtral Brain Tumor Registry of the United States，Statistical Report：Primary Brain Tumors in the United States，2000-2004〔R〕.Illinois：CBTRUS，2008.

〔3〕Basser P J，Mattiello J，LeBihan D.MR diffusion tensor spectroscopy and imaging〔J〕.Biophys，1994，66（1）：259-267.

〔4〕Field A S，Wu Y C，Alexander AL.Principal diffusion direction in peritumoral fiber tracts：Color map patterns and directional statistic〔sJ〕.Ann NY Acad Sci，2005，1064： 193-201.

〔5〕魏大年，赛克，牟永告，等.弥散张量成像对胶质瘤手术风险的评估〔J〕.中华神经外科杂志，2009，25（6）：485-489.

〔6〕Brown P D，Jensen A W，Felten S J，et al.Detrimental effects of tumor progression on cognitive function of patients with high-grade gliloma〔J〕.J Clin Oncol，2006，24（34）：5427-5433.

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〔8〕Wu J S，Zhou L f，Chen W，et al.Prospective comparison of functional magnetic resonance imaging and intraoperative motor evoked potential monitoring for cortical mapping of primary motor areas［J］.Zhonghua Wai Ke Za Zhi，2005，43（17）：1141-1145.

〔9〕Clark C A，Barrick T R，Murphy M M，et al.White matter fiber tracking in patients with space-occupying lesions of the brain：a new technique for neurosurgical planning〔J〕. Neuroimage，2003，20（3）：1601-1608.

Clinical Evaluation and Risk of Individual Glioma Surgery by MR-DTI

CHEN Yueping,LI Song,WANG Dongliang,HAN Shibo,XIONG Bin
（Dali Affiliated Hospital of Dali University,Dali,Yunnan 671000,China）

Objective:To discuss the clinical value of instituting operative schedule for protecting neurological functions in patients with gliomas by magnetic resonance diffusion tensor imaging（DTI）.Methods:Thirty-three patients with gliomas were recruited to undergo MR-DTI test and neurosurgical assessment before and after surgery.According to the results of MR-DTI test,the relationships of gliomas and adjacent white matter tracts can be classified as the following three types:typeⅠ-displacement;typeⅡ-infiltration;typeⅢ-disruption.The differences of preoperative neurological functions,as well as the change of postoperative neurological functions and the change of both preoperative and postoperative neurological functions,were compared in the three groups.Results:There were 12 cases in typeⅠ,12 cases in typeⅡ,and 9 cases in typeⅢ.1.There were significant differences between gliomas'FA values and relative normal brain tissue's in each type（P＜0.05）.2.There were significant difference between MR-DTI types and preoperative neurological functions,as well as between MR-DTI types and the change of postoperative neurological functions（P＜0.05）.3.There were significant differences in the states of neurological functions before and after surgery. Conclusions:MR-DTI can be used to display the relationships of gliomas and adjacent white matter tracts,which is useful for neurosurgeons to institute suitable operative schedule for protecting patients'neurological function.

gliomas;magnetic resonance diffusion tensor imaging;neurological function;operative risk

R651.1:R739.41［文献标志码］A［文章编号］1672-2345（2011）08-0043-04

2011-06-24

陈跃平，主任医师，主要从事神经外科研究.

（责任编辑 张 焕）