表观扩散系数在判断颅内脑膜瘤致密程度的作用

禹智波，张云泉，李锦青 (解放军第324 医院医学影像科，重庆400020)

脑膜瘤是成人常见的颅内良性肿瘤，常源自蛛网膜的内皮细胞。随着影像学技术的飞速发展，检测小的脑膜瘤的能力也迅速上升，导致脑膜瘤的发病率明显增加［1-3］。有明显临床症状的脑膜瘤首选的治疗方法是外科切除，脑膜瘤的致密程度是选择手术方式和开窗大小需要考虑的一个重要因素。致密度低的软性脑膜瘤很容易被吸刮，只需要开小窗;而致密度高的脑膜瘤不容易被吸刮，常常需要开大窗，才能尽可能避免对周围脑组织的损坏［4-5］。因此，需要一种无创技术在术前对脑膜瘤的致密程度进行评估，为手术方式方法的选择提供支持，优化工作流程，尽量减轻对患者的伤害［6-7］。脑膜瘤的常规MRI 检查，其影像无特征性表现，不能很好地判断脑膜瘤的致密程度。扩散加权图像(diffusion weighted image，DWI)和表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)图可以提供组织的水分子的扩散信息，间接反应组织的细胞结构信息。神经胶质瘤的研究表明，ADC 值与肿瘤细胞结构有很强的相关性，与世界卫生组织(WHO)肿瘤的分级、治疗效果和预后评价也有很强的相关性［8］，有研究报道ADC 值与纤维组织的数量十分相关［9-10］。因此，脑膜瘤瘤体实质的ADC 值与脑膜瘤的致密程度显著相关性研究很有意义。本研究的目的是探讨最小ADC 值与不同部位不同亚型脑膜瘤致密程度的相关性，为外科手术方式的选择提供影像学依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取本院2012 年4 月至2014 年11 月MR 检查诊断为脑膜瘤的患者23 例共25 个脑膜瘤作为研究对象，年龄31 ～84岁，平均55.7 岁;女18 例，男5 例。所有患者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。25 个脑膜瘤中，7 个位于蝶骨嵴、5 个位于桥小脑角、4 个位于大脑凸面、4 个位于大脑镰旁、3 个位于鞍结节、2 个位于岩骨斜坡。依据世界卫生组织分级标准对25 个脑膜瘤进行组织学亚型分型。23 个为脑膜瘤Ⅰ级(良性)，包括11 个脑膜上皮细胞型、4 个过渡型、3 个血管瘤型、3 个成纤细胞型、1 个砂粒体型和1 个分泌型;2 个为脑膜瘤Ⅱ级(非典型/恶性)。

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 =2 900 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=1 000 s/mm2。

1.3 DWI 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=0 s/mm2和b=1 000 s/mm2所得的DWI 输入配套工作站生成以像素为基础的ADC 图，在ADC 图采用手动勾画瘤体实质区感兴趣区截面图，尽量避开囊变及坏死区，为避免手动误差，每个层面勾画3 次，连续勾画3 个层面，测量出最低ADC 值(ADCmin)和最高ADC 值(ADCmax)，然后计算出平均ADC 值(ADCmean)。

1.4 脑膜瘤致密度的评定

本研究的25 个脑膜瘤手术切除术均由同一名有15 年神经外科手术经验的医师完成，手术医师在不知ADC 值的情况下，依据术中所见和手术方式对脑膜瘤的致密程度进行盲评分组，将脑膜瘤分为致密程度低和致密程度高2 组，手术时只需要用探针吸刮的方法就能完全将肿瘤切除的为致密程度低，反之为致密程度高。

1.5 统计学方法与评定标准

统计学分析采用SPSS 22.0 版统计软件，对不同致密程度的2 组脑膜瘤瘤体的ADC 值进行比较分析，采用配对样本的t检验，检验水准α 为0.05。敏感性和特异性的计算采用受试者工作特征(receiver operating characteristics，ROC)曲线的曲线下面积进行分析。

2 结果

2.1 手术及病理学结果

通过手术医生盲评分析，所有25 个脑膜瘤分为15 个致密程度高的和10 个致密程度低的2 组。经病理学检查，致密程度高的脑膜瘤包括8 个脑膜上皮细胞型、2 个成纤维细胞型、2 个过渡型、1 个砂粒体型、1 个血管瘤型和1 个分泌型;致密程度低的脑膜瘤包括3 个脑膜上皮细胞型、2 个血管瘤型、2 个过渡型、1 个成纤维细胞型和2 个非典型型。

2.2 常规MRI 结果和DWI 结果

在常规MRI 影像上，T1WI、T2WI 脑膜瘤瘤体实质显示不同强度信号，肿瘤实体组织通常在T2WI 显示明亮的高信号(图1a、图2a)，而在T1WI 显示黑暗的低信号(图1b、图2b)。脑膜瘤DWI 的信号是多变的，可表现为低信号，也可表现为高信号(图1c、图2c)。15 个致密程度高的脑膜瘤，在b 值为1 000 s/mm2的DWI，12 例显示低信号、3 例显示等信号(图1d);10 个致密程度低的脑膜瘤在b 值为1 000 s/mm2的DWI，6 例显示低信号、3 例显示等信号、1 例显示高信号(图2d)。

图1 左桥小脑角区致密程度高的成纤维细胞型脑膜瘤常规MRI、DWI 及ADC 图表现

图2 右大脑镰旁致密程度低的血管瘤型脑膜瘤常规MRI、DWI 及ADC 图表现

2.3 脑膜瘤的ADCmin、ADCmax和ADCmean值及范围

各组脑膜瘤的ADCmin、ADCmax和ADCmean值及范围如表1所示，23 例患者的25 个脑膜瘤中，最大ADC(ADCmax)值为3.509 ×10－3mm2/s，是位于桥小脑角区的成纤维细胞型脑膜瘤，也是致密程度高组的最大ADC 值;最小ADC(ADCmin)值为0.131 ×10－3mm2/s，是位于鞍结节脑膜上皮细胞型脑膜瘤，也是致密程度高组的最小ADC 值。10 例致密程度低组脑膜瘤中ADCmax值为3.017 ×10－3mm2/s，是位于蝶骨嵴的非典型脑膜瘤;ADCmin值为0.517 ×10－3mm2/s，是位于桥小脑角的脑膜上皮细胞型脑膜瘤。从表1 和图3 可以看出:致密程度高的脑膜瘤的ADCmin值和范围明显小于致密程度低的ADCmin值和范围(P ＜0.01)，即脑膜瘤的ADCmin值越小表示该脑膜瘤的致密程度可能越高，反之亦然;虽然致密程度高的脑膜瘤的ADCmax和ADCmean值比致密程度低的脑膜瘤的ADCmax和ADCmean值都要低，但其致密程度高的脑膜瘤和致密程度低的脑膜瘤的ADCmax和ADCmean值的范围无明显差别(P ＞0.05)，因而不能依据ADCmax值和ADCmean值来判断脑膜瘤的致密程度。

表1 各组脑膜瘤的ADCmin、ADCmax和ADCmean的值及范围(×10 －3 mm2/s)

图3 2 组脑膜瘤的ADCmin值比较箱图

3 讨论

脑膜瘤DWI 的信号是多变的，可表现为低信号，也可表现为高信号，信号的这种可变性取决于肿瘤内钙化、纤维组织、坏死及血管的数量和细胞的组织学类型［11］。最近，Hoover 等［12］、Sitthinamsuwan 等［13］和Maiuri等［6］研究发现磁共振信号强度与脑膜瘤的致密程度有显著相关性，证实了T2WI 信号强度和膜瘤致密程度的显著相关性。本研究中致密程度低的脑膜瘤T2WI呈高信号，质子密度加权像为略高信号，推测脑膜瘤的水分子含量是其致密程度的一个重要因素。与大脑皮质相比，致密程度较低的脑膜瘤的T2WI 呈高信号，通常是血管丰富、富含合胞体或血管母细胞的血管瘤型脑膜瘤亚型;而与大脑皮质相比，T2WI 呈低信号的脑膜瘤其致密程度较高，通常为成纤维细胞亚型。因此，本研究认为水分子或纤维组织的含量导致脑膜瘤的致密程度的高低的一个重要因素，水分子含量高纤维细胞含量低的致密程度低，在T2WI 呈高信号，水分子含量低纤维组织含量高的致密程度高，在T2WI 呈低信号。但本研究和Tropine 等［14］的研究并不完全一致，Tropine 等认为虽然致密程度高的脑膜瘤成纤维细胞亚型不太可能出现T2WI 呈高信号，但是并没有发现磁共振信号强度与脑膜瘤致密程度有显著相关性。

肿瘤细胞结构和纤维组织含量是肿瘤致密程度的重要因素［15］。脑膜瘤细胞具有与连接复合体和细胞外池交错对插结合的特点，据此推测脑膜瘤细胞结构具有更强的细胞粘附。纤维组织和密集细胞结构的核质比率较低，导致T2WI 信号强度降低，而细胞外空间组织液可能使T2WI 信号强度增加。这些不同的机制可以导致不同的T2WI 信号强度，因此限制利用T2WI信号强度来判断脑膜瘤的致密程度。因此，有研究［16］提出ADC 值与肿瘤的细胞结构和不同类肿瘤中纤维组织的数量呈负相关，推测肿瘤包括脑膜瘤ADC 值较低的其致密程度较高。本研究的致密程度高的脑膜瘤的ADCmin值明显低于致密程度低的脑膜瘤的ADCmin值，与这一推测相符合。另一方面脑膜瘤相关的组织学亚型研究发现，致密程度高的脑膜瘤和致密程度低的脑膜瘤的ADCmax值和ADCmean值之间无显著差异。这可能和本研究脑膜瘤致密程度的分类标准有关，本研究的依据是手术时是否只需要用探针吸刮的方法就能完全将肿瘤切除，如只需要用探针吸刮的方法就能完全将肿瘤切除的其致密程度低，反之致密程度高。依据这个分类标准，如果脑膜瘤的绝大部分致密程度低的可以被探针吸刮，而仅仅只有一小部分无法采用探针吸刮的方法清除，也会被认为致密程度高。

尽管一些研究［17］报道扩散张量成像的有用性和磁共振弹性成像预测肿瘤的致密性，但这些先进技术需要特殊的设备和软件，因而至今仍不能在临床工作中常规应用。相比之下，Hoover 等［12］报道，采用T1WI和T2WI 信号轻度值预测脑膜瘤致密程度，但是没有指出DWI 和ADC 图与脑膜瘤致密程度的对应关系，仅仅进行了定性分析而没有测量衡量脑膜瘤的ADC值。本研究对脑膜瘤实质区使用RIO 进行了定量分析，这些RIO 的选择避免囊性变性区、流空效应区、颅骨和磁敏感伪影区，因而可以更好地反映整个肿瘤组织的基本特征。本研究也有一些局限性。首先本研究的样本量较小;其次，RIO 的选取是人工绘制的，导致ADC 值可能会一定程度上受人为因素影响。最后，目前还没有各种组织的标准ADC 值，因而不能阐明ADC值的主要影响因素是由细胞密集所致还是纤维组织增加所致。

本研究表明，最低ADC 值可以用来判断颅内脑膜瘤的致密程度，脑膜瘤的最低ADC 值越低其致密程度越高。术前准确判断脑膜瘤的致密程度，有利于手术方式方法的准确选择，尽可能减少对患者的损伤。最低ADC 值可作为判断脑膜瘤致密程度的临床使用。

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