高b值扩散加权成像在颅内脑膜瘤诊断中的价值

高b值扩散加权成像在颅内脑膜瘤诊断中的价值

禹智波，张云泉，李锦青，乔清，宋凌恒

[摘要]目的探讨磁共振高b值扩散加权成像(DWI)在颅内脑膜瘤诊断中的价值。方法 回顾分析我院36例经临床诊断或组织学证实的脑膜瘤患者(21例良性，15例恶性)的常规磁共振影像，以及在b = 1000 s/mm2和b = 2000 s/mm2的扩散加权成像获得两个b值的表观扩散系数(ADC)图。计算肿瘤实体组织、对侧正常组织、瘤旁水肿的信号强度(SI)、ADC值和标准表观扩散系数(NADC)值，对两个b值下的DWI图像与临床诊断或组织学检查结果进行比较分析。结果 b=2000 s/mm2比b=1000 s/mm2的DWI的图像对比度更高，对病变边界显示更清晰、定位更准确；恶性脑膜瘤在两个b值下的平均ADC值明显低于良性脑膜瘤；恶性脑膜瘤两个b值的平均NADC比值也明显低于良性脑膜瘤(P<0.05)。结论高b值扩散加权成像能提高脑膜瘤的良恶性鉴别能力，在脑膜瘤的术前影像学评价中有重要作用，可为治疗方案的选择提供影像学依据。

[关键词]扩散加权成像；表观扩散系数；脑膜瘤；恶性；良性

脑膜瘤约占全部颅内肿瘤的14%~20%，通常以良性居多，非典型或恶性占10%[1]。典型的良性脑膜瘤常规MRI易于诊断，但常规MRI鉴别脑膜瘤的良恶性仍然十分困难[2]。常规MRI扫描常依据注射对比剂后肿瘤的强化程度进行判断，它只能反映血脑屏障的破坏程度，不能准确地反映脑肿瘤组织的细胞密度、血管生成等生物学特征，容易造成分级失误[3]。因此，需要有更先进的影像学方法和手段用于脑膜瘤的良恶性鉴别。研究表明，由扩散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)计算表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)值，是用于脑肿瘤术前鉴别和评估的一种可靠、非侵入式的新型方法，有助于改进治疗计划[4-5]。本研究拟评估高b值(b = 2000 s/mm2)DWI方法在脑膜瘤良恶性鉴别诊断中的优势，为临床治疗方案的选择提供影像学依据。

1对象与方法

1.1研究对象选取本院2012年4月~2014年11月MR检查诊断为脑膜瘤的患者36例(21例良性，15例恶性)，年龄31~83岁，平均42.7岁；女性40例，男性12例。36例均接受手术治疗并进行了组织活检，病理学结果和影像诊断相一致。

1.2常规MRI及DWI扫描方法采用Siemens 1.5T超导型磁共振装置、头正交线圈。先行常规MRI平扫，DWI采用单次激发自旋回波平面成像序列，参数：TR=2900 ms，TE=98 ms，视野230 mm×230 mm，矩阵128×128，层厚与层间距同常规扫描，在X、Y、Z 3个方向施加扩散梯度，取扩散敏感系数b=0 s/mm2、b=1000 s/mm2及b=2000 s/mm2。

1.3DWI资料分析计算ADC值DWI视觉判断通常与正常脑白质相比分为高信号、等信号或低信号，将b=1000 s/mm2和b=2000 s/mm2所得的DWI输入配套工作站生成以像素为基础的ADC图。参照同一层面的T2WI图像，在不同b值的ADC图的瘤体实质区、对侧正常区以及瘤周水肿区各选取面积为20 mm2的感兴趣区域，避开囊变及坏死区，连续3个层面，分别测出ADC值，取平均值。肿瘤的ADC值除以正常白质的ADC值得到标准ADC值(NADC)，NADC值<1.00表示相对扩散相对受限。

1.4统计学方法统计学分析采用SPSS22.0版统计软件，对不同b值的瘤体实质区、瘤周水肿区及对侧正常组织区的ADC值进行比较分析，采用配对资料的t检验，检验水准α=0.05。

2结果

2.1图像视觉判读结果常规MRI扫描T1WI、T2WI显示不同强度信号，肿瘤实体组织通常在T2WI呈高信号(图1a)，而在T1WI呈低信号(图1b)。脑膜瘤DWI的信号是多变的(图1c、d、e、f)，21例良性脑膜瘤，在b=1000 s/mm2时，12例显示低信号、9例显示等信号；在b=2000 s/mm2时，16例显示低信号、5例显示等信号。15例恶性脑膜瘤，在b=1000 s/mm2时，4例显示低信号、2例显示等信号、5例显示高信号、4例显示高信号和等信号的混杂信号；在b=2000 s/mm2时，4例显示低信号、4例显示等信号、7例显示高信号。从以上结果可以发现，良性和恶性脑膜瘤的常规MR及DWI影像无明显差别，因而不能依据常规MR及DWI影像对脑膜瘤的良恶性进行鉴别。

2.2良恶性脑膜瘤ADC值和NADC值比较两个b值下的ADC值和NADC值及范围如表1所示。从表1中可见：恶性脑膜瘤在两个b值下的平均ADC值、平均NADC值均明显低于良性脑膜瘤(P<0.05)；两个b值下恶性脑膜瘤的ADC值和NADC值均<1；在b=1000 s/mm2时良性脑膜瘤的ADC值和NADC值均>1；在b=2000 s/mm2时只有良性脑膜瘤的NADC值>1。因此，在高b值下DWI成像，脑膜瘤的NADC值>1时为良性的可能性较大，脑膜瘤的ADC值和NADC值均<1且越接近于0，为恶性的可能性较大。

图1　1例恶性脑膜瘤患者(女性，47岁)常规MR和DWI图像

(a)：轴位T2WI显示瘤体高信号和等信号混杂信号、瘤周水肿高信号；(b)：轴位T1WI显示瘤体低信号；(c) b=1000 s/mm2的DWI显示瘤体实质部分等信号、略低信号；(d)：b=2000 s/mm2的DWI显示瘤体明显扩散的低信号；(e)：ADC1图的b=1000 s/mm2；(f)ADC2图的b=2000 s/mm2，肿瘤实体和瘤周水肿信号更高

表1　两个b值下平均ADC值和NADC值(×10-3mm2/s)

3 讨论

3.1高b值DWI的可行性、必要性及局限性不同部位进行DWI扫描时采用的b值不同，脑组织常采用b=1000 s/mm2，但是随着高场强MRI的普遍应用，高b值的DWI序列已逐步应用于人体检查[6]。White等[7]认为，高b值的DWI序列对胶质瘤和转移瘤的鉴别诊断、胶质瘤的分级均有高度的敏感性和特异性，在中枢神经系统疾病的诊断中有很大应用价值，可作为一种新的辅助检查方法。影响DWI信号的因素主要有扩散敏感系数(b值)、T2透射效应及ADC等。b值反映扩散敏感梯度的程度，由梯度脉冲的强度和持续时间决定，它表示DWI对水分子扩散运动的敏感程度。b值越高，对水分子扩散运动越敏感，组织信号衰减越明显。T2透射效应是指当受检组织的T2值明显增高时，在DWI上可残留明显的T2影像对比，它可能造成扩散受限的假阳性。对b值>1000 s/mm2的DWI图像的解释必须考虑T2透射效应，常用ADC图和指数扩散系数图消除T2透射效应[8]。

3.2ADC值与DWI信号的关系及脑膜瘤实质区ADC值特性分析ADC值与DWI信号的关系可用公式：ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2)来表示，其中S1、S2是不同扩散敏感系数b1、b2条件下的DWI的信号强度。ADC值增加，DWI信号降低，反之亦然[9]。DWI能够非侵入性评估肿瘤细胞结构，因为细胞和亚细胞结构能够阻碍水分子的流动性，因此，这些细胞密集区域表现出低ADC值。由于肿瘤组织的细胞结构增加，限制正常的水分子运动，导致ADC值比正常降低。反之，如果肿瘤组织的细胞结构减少，水分子运动增加，导致ADC值比正常增高。脑膜瘤的DWI具有多变性，本研究发现脑膜瘤ADC值增加，与组织病理学的检查结果相一致。良性脑膜瘤富含细胞内液导致ADC值显著增加，认为是微囊作用的结果；恶性脑膜瘤常出现与肿瘤大小不成比例的显著瘤周水肿，认为是瘤周细胞预先增生的结果。

3.3不同b值下脑膜瘤ADC值特性分析高b值扩散成像技术对鉴别肿瘤的瘤周水肿和肿瘤周围无强化区域有重要作用，因为常规MRI增强扫描的强化程度只能反映血脑屏障的破坏程度。另外，肿瘤局部的DWI视觉分析和定量分析，在b=2000 s/mm2时比b=1000 s/mm2时更敏感。脑膜瘤的ADC值范围很宽，在b=1000 s/mm2时为(0.58~1.20)×10-3mm2/s，在b=2000 s/mm2时为(0.38~0.89)×10-3mm2/s，良性和恶性脑膜的平均ADC值在b=1000 s/mm2时都明显低于b=2000 s/mm2时。产生这种现象的原因，可能是肿瘤细胞结构增加限制了水分子的自由扩散，从而导致ADC值相对减少。研究证实人脑模型描述扩散分快和慢的两个组成部分，信号强度调节分为两种情况：高b值时的缓慢扩散和在相对较低b值时快速扩散，脑膜瘤的ADC值和基于组织学结果的脑膜瘤分级呈负相关，随着高b值增加,ADC值反而降低，提示脑膜瘤级别更高[10]。

高b值DWI技术对鉴别脑膜瘤的良恶性十分有用，且图像对比度更高，对病变边界显示更清晰、定位更准确，也增加了脑膜瘤良恶性鉴别的灵敏度和特异性。根据本研究结果认为，在高b值下DWI成像，脑膜瘤的NADC值>1时为良性的可能性较大，脑膜瘤的ADC值和NADC值均< 1且越接近于0，为恶性的可能性较大。以此可作为鉴别脑膜瘤良恶性的判断标准。

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Value of high b-value diffusion weighted imaging in diagnosis of intracranial meningiomas

Yu Zhibo, Zhang Yunquan, Li Jinqing, Qiao Qing, Song LinghengDepartment of Medical Imaging, Hospital 324 of PLA, Chongqing, 400020, China

[Abstract]ObjectiveTo explore the value of high B-value diffusion weighted imaging (DWI) in diagnosis of intracranial meningiomas. Methods A retrospective analysis was made on the conventional magnetic resonance imaging of 36 patients with meningiomas clinically diagnosed or histologically confirmed in our hospital (benignn= 21 and malignantn= 15) and the apparent diffusion coefficient (ADC) imaging of two b values obtained from diffusion weighted imaging at b = 1,000 s/mm2and b = 2,000 s/mm2. The tumor tissue, normal contralateral tissue, peritumoral edema signal intensity (SI), ADC values and normal apparent diffusion coefficient (NADC) values were calculated and the DWI of two b values and the clinical diagnosis or histological examination results were compared and analyzed. ResultsThe contrast of DWI from b = 2,000 s/mm2was higher than that from b =1,000 s/mm2and the lesion boundary can be showed more clearly and the positioning was more accurately; the average ADC values of malignant meningioma obtained from the two b values were significantly lower than those of benign meningioma and the average NADC ratios of malignant meningioma from the two b values were also significantly lower than those of benign meningiomas (P<0.05). Conclusion The high b-value DWI can improve the ability to discriminate benign and malignant meningiomas; it plays an important role in preoperative imaging evaluation and can provide imaging basis for the selection of treatment method for meningioma.

[Key words]diffusion weighted imaging; apparent diffusion coefficient; meningioma; malignant; benign

(收稿日期:2015-01-28)

文章编号1004-0188(2015)04-0352-04

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2015.04.002

中图分类号R 739.41

文献标识码A

通讯作者:张云泉，电话：13883392001；E-mail：13883392001@163.com

基金项目:重庆市自然科学基金(cstc2014jcyjA10011)
作者单位:400020 重庆，解放军324医院医学影像科