3.0T磁共振DTI成像在脑胶质瘤分级中的临床应用评价

杨 涛，程敬亮，张余胜，林 涛，王 伟，周 华，张慧群

(1.上海市浦东新区周浦医院影像科，上海 201318；2.郑州大学第一附属医院磁共振科，河南 郑州 450000)

3.0T磁共振DTI成像在脑胶质瘤分级中的临床应用评价

杨 涛1，程敬亮2，张余胜1，林 涛1，王 伟1，周 华1，张慧群1

(1.上海市浦东新区周浦医院影像科，上海 201318；2.郑州大学第一附属医院磁共振科，河南 郑州 450000)

目的 评价MR扩散张量成像(DTI)在脑胶质瘤分级中的应用价值。方法对27例经手术病理证实的胶质瘤患者进行DTI分析，测定ADC值及FA值，感兴趣区选定在肿瘤实质区、瘤周水肿区及对侧正常脑白质三个区域，并计算肿瘤实质区、瘤周水肿区与对侧脑白质区的比值得到相对FA(rFA)值和相对ADC(rADC)值。利用纤维束追踪技术重组肿瘤周围纤维束三维图，评价纤维束状态。结果27例胶质瘤患者，其中低级别胶质瘤12例，高级别胶质瘤15例。rFA值在高级、低级别胶质瘤肿瘤实质区、瘤周水肿区之间差异无统计学意义(P＞0.05)，而rADC值差异有统计学意义(P＜0.05)；纤维束的状态在高级、低级别胶质瘤之间差异亦有统计学意义。结论DTI可清楚显示肿瘤与周围纤维束的关系，rADC值对胶质瘤分级具有一定价值。

扩散张量成像；胶质瘤；分级

胶质瘤是颅内最常见的肿瘤，手术和放疗是治疗的主要手段，胶质瘤的正确分级对指导临床治疗方案的制定及评价预后具有重要意义。弥散张量成像(Diffusion tensor imaging，DTI)是在弥散加权成像(Diffusion weighted imaging，DWI)基础上发展起来的新的成像方法，可全面评估水分子的弥散运动，从微观上推断肿瘤细胞对白质纤维束受压、浸润和破坏的程度[1]。本文收集经手术病理证实的胶质瘤27例，均行DTI检查，旨在评价DTI在胶质瘤分级中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集郑州大学第一附属医院2011年6月至2012年11月经手术及组织病理证实的胶质瘤27例，其中男性16例，女性11例，年龄18～67岁，平均48岁。根据2007年WHO脑肿瘤分类标准，其中低级别胶质瘤12例，高级别胶质瘤15例。27例患者术前主要表现为肢体麻木、肌力减低等，术前均未接受任何治疗。所有患者均签有知情同意书。

1.2 扫描方法 27例患者均采用GE Siggna HD3.0T超导MR仪，首先行常规MRI SE-T1WI、FSE-T2WI、FLAIR扫描，再行DTI扫描。DTI采用SE-EPI序列，弥散梯度场取15个不同方向，扫描参数：TR 10 000 ms，TE最小，矩阵128×128，FOV 24 cm，NEX 1，弥散敏感系数b值取0、1 000 s/mm2，层厚4 mm。

1.3 DTI图像数据后处理 将DTI原始图像传至AW4.4工作站，采用Function tool软件进行后处理，获得ADC图及FA图。选择肿瘤最大层面，ROI选择在肿瘤实质区、瘤周水肿区及对侧正常脑白质区，大小为20 mm2，测定ADC值及FA值，以上每个项目重复测量3次，取平均值，并计算肿瘤实质区、瘤周水肿区与对侧脑白质区的比值得到相对FA(relative FA，rFA)和相对ADC(Relative ADC，rADC)。弥散张量纤维束成像使用连续跟踪法，选取瘤周毗邻及对侧的纤维束为种子区，FA的阈值设置为0.18，纤维束的状态(连续性和完整性)由两名副主任医师共同进行分析，以对侧正常纤维束为参照，纤维束类型包括：推移(挤压)，表现为纤维束只有移位；浸润，可见部分纤维束被破坏而中断，表现为稀疏；破坏，表现为纤维束连续性中断。

1.4 手术病理 手术切除标本经10%中性福尔马林固定，石蜡包埋，连续4µm厚度切片，经HE染色光镜下观察，病理级别根据2007年版WHO脑肿瘤国际分类及分级标准进行。

1.5 统计学方法 统计学分析采用SPSS15.0进行分析，低级别与高级别胶质瘤之间rFA、rADC值比较采用独立样本t检验，两组有序变量资料的比较采用秩和检验，检验水准α=0.05。

2 结 果

2.1 高、低级别胶质瘤rFA值及rADC值的特征 高、低级别胶质瘤肿瘤实质区rFA值分别为(0.35±0.17)、(0.39±0.12)，瘤周水肿区rFA值分别为(0.42±0.19)、(0.48±0.11)。高低级别胶质瘤组间肿瘤实质区rFA值比较，t=0.72，P=0.48，组间瘤周水肿区rFA值比较，t=0.74，P=0.48，差异均无统计学意义。高、低级别胶质瘤组间肿瘤实质区rADC值分别为(1.51±0.26)、(1.81±0.24)，瘤周水肿区rADC值分别为(1.42±0.19)、(1.68±0.27)。高低级别胶质瘤组间肿瘤实质区rADC值比较t=3.04，P=0.01，瘤周水肿区rADC值比较t=2.91，P=0.01，差异有统计学意义。

2.2 高、低级别胶质瘤白质纤维束状态特征 瘤周纤维束三维成像表现为推移、浸润及破坏3种类型，其中，低级别胶质瘤中：推移7例，侵润4例，破坏1例；高级别胶质瘤中(图1)：推移2例，侵润8例，破坏5例；胶质瘤级别越高，纤维束侵润及破坏程度越严重。秩和检验结果显示纤维束的状态在低级别与高级别胶质瘤之间差异有统计学意义(Z=-2.439，P=0.02)，见表1。

表1 高、低级别胶质瘤周围纤维束状态差异(例)

图1 女，42岁，胶质母细胞瘤,WHO-Ⅳ级

3 讨论

随着磁共振成像设备和计算机技术的进展，以分子扩散为成像基础的DWI已广泛应用于临床[2]。DTI是基于扩散加权成像发展起来的一种磁共振扩散成像新技术，既能反映出人体生理及病理组织中体素内的水分子扩散的三维信息[3]，又能反映活体组织的空间结构和细胞内、外微环境中水分子的转运等变化，迄今为止在临床疾病的诊断和研究中得到广泛的推广[4]。

表观弥散系数(Apparent diffusion coefficient，ADC)值是用来表述水分子在各种因素综合影响下扩散运动的速度和范围[5]。由于肿瘤细胞生长并不完全一致，胶质瘤恶性程度越高，细胞数目越多，细胞间隙越小，且细胞异形性越高，核浆比较大，导致水分子弥散更加受限，ADC值越低；而低级别胶质瘤瘤体肿瘤细胞较少，有丝分裂和血管内皮细胞增殖不明显，因而细胞外间隙相对较宽，水分子易扩散，ADC值升高[6]。本组中，高、低级别胶质瘤组间肿瘤实质区及瘤周水肿区的rADC值差异有统计学意义。但是ADC值的影响因素较多，因此其真正的生物学意义并未完全清楚。

FA值是一个各向异性指标，它反映水分子扩散各向异性的程度[7]。FA值所测量的是单个体素内的各向异性值，FA值的范围是0～1，0表示最大程度的各向同性扩散，1表示最大程度的各向异性扩散[8]。在FA图中，一般脑白质各向异性高，FA值大，表现为高信号，而各向异性最小、FA值小的脑脊液则显示为低信号。在脑组织中，FA值主要反映神经纤维解剖结构的完整性，由于病变组织内神经元的轴突排列失去正常的方向性与顺序性，导致病变区域的FA值降低[9]。本组研究表明，高、低级别胶质瘤组组间肿瘤实质区及瘤周水肿区FA值比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，由此可见，FA值在胶质瘤的分级中价值不明显，但本组纳入病例数不是很多，可能存在较为明显的选择性偏倚，这可能对于数据的分析有不利影响。

DTI三维纤维束成像是利用每个体素内水分子的弥散特性间接地指示脑白质纤维束的方向，并非真正意义上的显示脑白质纤维束[10]，但其可在一定程度上代表脑白质纤维束的空间方向，可直观显示肿瘤病变对周围纤维束的影响，是目前活体显示纤维束最有效的手段[11]，可以让临床医生直观的观察到肿瘤周围的重要纤维束的走形及毗邻关系，指导手术入口和肿瘤切除范围。本组病例结果显示低级别胶质瘤周围纤维束多表现为受压推移，而高级别胶质瘤周围纤维束多表现为破坏中断，且两组间差异有统计学意义(P＜0.05)，与文献报道基本一致[10-11]。

综上所述，rADC值测定有助于对胶质瘤的分级，三维纤维束成像可评价白质纤维束的受侵情况，指导临床制定合理手术方案，对评价患者预后具有重要的指导作用。

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Clinical application and evaluation of 3.0T magnetic resonance diffusion tensor imaging in grading cerebral gliomas.

YANG Tao1,CHENG Jing-liang2,ZHANG Yu-sheng1,LIN Tao1,WANG Wei1,ZHOU Hua1,ZHANG Hui-qun1.1.Department of Imaging,Zhoupu Hospital of Pudong New District of Shanghai,Shanghai 201318,CHINA; 2.Department of Magnetic Resonance,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450000,Henan, CHINA

ObjectiveTo study the application value of magnetic resonance diffusion tensor imaging(DTI)in grading cerebral gliomas.MethodsDTI analysis was performed on 27 patients of glioma confirmed by operation and pathology,and ADC value and FA value were determined.The region of interest selected were in the tumor region,peritumoral edema and the contralateral cerebral white matter,and relative FA and relative ADC were calculated by the ratio of tumor region,peritumoral edema region and the contralateral cerebral white matter.Fiber beam tracking technology was used to restructure 3D graph of fiber bundle around tumor,and the state of fiber bundle was evaluated.ResultsIn the 27 patients of glioma,there were 12 patients of low grade gliomas and 15 patients of high grade gliomas.rFA values between high,low grade glioma tumor region,peritumoral edema region showed no significant difference(P＞0.05),while the rADC values had significant differences(P＜0.05).The state of fiber bundles also had statistically significant difference between high,low grade glioma.ConclusionDTI can clearly display the relationship between tumor and surrounding fiber bundle.rADC value has a certain value in the classification of gliomas.

Diffusion tensor imaging(DTI);Glioma;Classification

R739.4

A

1003—6350（2015）17—2540—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.17.0920

2014-07-29)

程敬亮。E-mail:cjr.chjl@vip.163.com