MR扩散峰度成像在鉴别高级别胶质瘤与转移瘤中的价值

刘培政，沈晓君，李 军，耿军祖

（滨州医学院烟台附属医院放射科，山东 烟台 264100）

MR扩散峰度成像在鉴别高级别胶质瘤与转移瘤中的价值

刘培政，沈晓君，李 军，耿军祖

（滨州医学院烟台附属医院放射科，山东 烟台 264100）

目的：探讨磁共振扩散峰度成像（DKI）中的多个参数（MK值、MD值和FA值）在鉴别脑内原发性高级别胶质瘤与单发脑实质内转移瘤的价值。方法：收集2013年1月—2015年5月在我院就诊并经病理确诊的高级别胶质瘤13例，颅内单发转移瘤12例。所有患者均采用常规MRI序列及DKI序列，在肿瘤实质部分及肿瘤周围水肿区分别设置感兴趣区，测量其MK值、MD值和FA值，并与对侧正常脑白质进行标准化校正处理，得到相应标准化参数值MK'值、MD'值、FA'值，采用独立样本t检验对高级别胶质瘤、转移瘤两组中实质区和瘤周区的DKI各参数值进行统计学分析。结果：高级别胶质瘤的肿瘤实质区和瘤周区MK值、MD值和FA值分别为0．84±0．21、（1．28±．30）×10-3mm2/s、0．26±0．17；1．19±0．26、（1．07±0．22）×10-3mm2/s、0．28±0．12。颅内不典型转移瘤的肿瘤实质区和瘤周区的MK值、MD值和FA值分别为0．80±0．20、（1．48±0．45）×10-3mm2/s、0．17±0．12；0．86± 0．18、（1．54±0．46）×10-3mm2/s、0．22±0．14。肿瘤实质区的DKI参数值在胶质瘤和转移瘤间差异无统计学意义，瘤周区MK值和MD值在两者间差异有统计学意义（P均＜0．05），FA值差异无统计学意义。矫正后的MK'值、MD'值在瘤周区两种肿瘤间具有明显差异（P均＜0．01），其他矫正后参数均未发现统计学差异。结论：瘤周水肿区MK值、MD值在鉴别高级别胶质瘤与脑转移瘤中具有重要的价值。

神经胶质瘤；脑肿瘤；磁共振成像

胶质瘤和转移瘤是脑内最常见的恶性肿瘤，两者的临床病程、治疗方案及预后相差较大，术前明确诊断对临床治疗具有重要的指导意义。但在临床工作中，高级别胶质瘤与单发不典型的转移瘤应用常规磁共振检查序列很难鉴别。扩散峰度成像（DKI）是基于扩散张量成像（DTI）技术上的延伸，更准确的反映组织内非正态分布水分子运动的状态，更好的体现组织微观结构的变化[1-2]。笔者旨在探讨DKI在鉴别高级别胶质瘤和颅内单发不典型转移瘤中的价值。

1 资料与方法

1．1 一般资料

收集2013年1月—2015年5月在我院就诊并经病理证实的13例高级别胶质瘤（WHOⅢ～Ⅳ）和12例颅内单发转移瘤。13例高级别胶质瘤中，男7例，女6例，年龄31～60岁，平均42．5岁。12例转移瘤中，男8例，女4例，年龄51～75岁，平均62．5岁。所有患者均为首次检查并确诊，之前未做任何干预治疗。

1．2 扫描方法

MR扫描序列包括常规MR序列、轴位T1WI、T2WI、T2-FLAIR及矢状位T2WI、三方位T1WI增强扫描。增强扫描采用高压注射器推注对比剂GD-DTPA（每千克体质量0．2mmol，注射速度为2．5mL/s）。DKI扫描采用横轴位单次激发自旋回波成像（Single shot spin echo-echo planar imaging，SS-SE-EPI）序列扫描，在30个方向上施加扩散敏感梯度场，3个扩散敏感因子b（分别是b=0 s/mm2、b=1 000 s/mm2、b=2 000 s/mm2），重复时间 （TR）5 000ms，回波时间（TE）103ms，视野（Field of view，FOV）大小为230mm，体素大小2．0mm×2．0mm×2．0mm，层厚2mm，层间距0，层数为70层，扫描时间355 s。

1．3 图像后处理

DKI原始图像采用DKE后处理软件进行处理，得出相应的MK图、MD图和FA图 （图1，2）。由2名高年资放射科医生根据常规MRI图像确定肿瘤的实质区、瘤周水肿区和对侧正常脑白质区，分别在相应的区域设置感兴趣区 （ROI），测量其MK值、MD值和FA值，3次测量后取平均值作为最终的参数值。

1．4 统计学方法

2组组内DKI参数行方差齐性检验，然后行组间独立样本t检验，分别比较肿瘤的实质区、瘤周水肿区和对侧正常脑白质区的MK值、MD值和FA值间是否有统计学差异。统计软件采用SPSS 18．0，P＜0．05为差异具有统计学意义。

2 结果

颅内高级别胶质瘤和不典型转移瘤的肿瘤实质区（表1）和瘤周水肿区（表2）的MK值、MD值和FA值。经统计学分析发现，肿瘤瘤周水肿区的MK值和MD值在胶质瘤和转移瘤组间差异有统计学意义（t分别为3．5、-3．2，P＜0．05）。

表1 胶质瘤和转移瘤的实质区DKI参数值比较

表2 胶质瘤和转移瘤的瘤周区DKI参数值比较

在对侧正常脑白质矫正后的DKI参数中，瘤周水肿区的MK'值、MD'值在两种肿瘤组间的差异有统计学意义（t分别为3．8、-3．7，P均＜0．01），其他参数组间差异未发现有统计学意义。

3 讨论

胶质瘤是脑内最常见的恶性肿瘤，可分为低级别和高级别胶质瘤，其中高级别胶质瘤常伴有明显的囊变、坏死，注入对比剂后呈环形强化，水肿带大小不一，与不典型转移瘤很难区分。运用磁共振新技术如MRI动态强化、DTI、扩散加权成像（DWI）、磁共振波普成像（MRS）及磁敏感加权成像（SWI）等鉴别上述2种病变一直是近年来磁共振研究的热点[3-9]。

在磁共振扩散成像的研究中发现，瘤周水肿区ADC值在鉴别高级别胶质瘤和脑内转移瘤方面具有重要诊断价值，与本研究的结果一致。这主要与两种肿瘤不同的生物学行为和病理基础有关，脑内胶质瘤一般为原发病灶，呈浸润性生长，因此瘤周水肿区多伴有大量的肿瘤细胞，但这些肿瘤细胞向周围浸润时常沿血管周围间隙和神经纤维束，而不破坏血管的基底膜，血脑屏障多保持完整。而转移瘤多为脑外肿瘤通过血行传播扩散到脑实质内，多呈膨胀性生长，瘤周水肿多是由于肿瘤因子和瘤体本身对周围引流静脉的阻塞和压迫所致，因此转移瘤的瘤周水肿区不含有肿瘤细胞，仅为单纯的血源性水肿。因此与胶质瘤瘤周水肿区相比，转移瘤瘤周水肿区水分子的扩散受限程度减低，MD值相应升高。

FA值反映组织内水分子运动的各向异性程度，主要与纤维束的完整性、方向的一致性和排列的紧密程度相关。胶质瘤和转移瘤实质区、纤维束的完整性均遭到破坏，各向异性减弱，FA值较正常脑白质减低，且两者间的瘤体区FA值未发现明显统计学差异。瘤周水肿区，因瘤体本身的压迫和肿瘤细胞的侵蚀，纤维束方向发生改变，两者间FA值也未发现具有统计学差异。尽管如此，但根据FA值得到的纤维示踪呈现可以形象直观的显示肿瘤周围白质纤维束的受压和累及状况，为临床医生手术方案的制定提供重要的影像学依据。

DKI是在DTI技术上的延伸和完善。DTI技术成像的基础是以单室模型设定水分子的运动，即水分子以自由、非受限的理想状态进行扩散，呈高斯分布。但在人体中，组织结构复杂，水分子运动在不同组织中受限程度不同，其整体的扩散位移呈非高斯分布。DKI技术可以量化真实水分子扩散与理想状态下的扩散位移偏离的大小，以此来反映水分子扩散的程度和扩散的不均质性。其中MK值是DKI中最重要的参数，也是较DTI技术的完善之处，其可以更加敏感的反映组织结构的不同，更早期的发现疾病发生时组织结构的微观变化。目前对DKI技术的研究已经应用在胶质瘤的分级、多发性硬化及阿尔兹海默病等神经系统疾病的诊断和鉴别诊断等方面[10-14]，在鉴别脑内胶质瘤和转移瘤方面未见相关文献报道。

图1 女，53岁，病理证实为高级别胶质瘤。图1a～1f分别为FLAIR、T1WI、DCE、MK、MD、FA图。 图2 女，48岁，病理证实为不典型转移瘤。图2a～2f分别为FLAIR、T1WI、DCE、MK、MD、FA图。

Figure 1.Female，53 years old，high-grade glioma confirmed by pathology．Figure 1a～1f:FLAIR，T1WI，DCE，MK，MD，FA．Figure 2.Female，48 years old，atypical metastasis tumor confirmed by pathology．Figure 2a～2f:FLAIR，T1WI，DCE，MK，MD，FA．

MK值真实反映水分子扩散位移与理想的高斯分布的水分子扩散位移间的偏离，当人体组织结构越复杂，感兴趣区内的差异越大，其水分子的位移偏离越大，MK值越大。在谭艳等[10]对胶质瘤的研究中发现，高级别胶质瘤实质内的MK值明显大于低级别胶质瘤。其主要原因是高级别胶质瘤细胞核异型性大，肿瘤血管增殖，肿瘤发生囊变、坏死，对周围组织浸润性增强所致。相对低级别胶质瘤来说，其肿瘤实质内组织结构更复杂，水分子偏离高斯分布的位移更大，MK值相应增大。

本研究中，转移瘤因来自不同原发病灶，其自身肿瘤细胞的差异性较大，肿瘤实质区MK均值与胶质瘤间差异未发现统计学意义。但两者瘤周区胶质瘤MK值大于转移瘤，且差异具有统计学意义，主要原因为胶质瘤瘤周区大量肿瘤细胞的浸润，血管周围间隙及神经纤维束的扩散受限程度发生改变，组织复杂程度增高；而转移瘤瘤周区多为单纯血管源性水肿，与胶质瘤相比，其复杂程度改变较低。因此DKI序列的MK值和MD值在鉴别诊断胶质瘤和不典型转移瘤中具有重要价值。

本研究的局限性主要有以下几个方面：首先，本研究纳入的病例数目相对较少，虽然结论较为理想，但在具体的数值上难免会有一定的偏差。其次，在对DKI参数图像处理时，感兴趣区画取的偏差对结果的影响较大，因此我们用2名资深放射科医生采取多次测量取均值的方法，尽量缩小误差对结果的影响。另外DKI序列采用的是GRE序列，对磁场的均一性要求较高，病人的DKI图像处理时也发现个体差异较大，在最终的DKI结果处理时，我们采取了与对侧正常脑白质矫正的方法，尽量避免个体差异影响最终的结果。

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The value of magnetic resonance diffusion kurtosis imaging in differential diagnosis of high grade gliomas and metastatic tumor

LIU Pei-zheng,SHEN Xiao-jun,LI Jun,GENG Jun-zu (Department of Radiology,Yantai Affiliated Hospital of Binzhou Medical University,Yantai Shandong 264100,China)

Objective:To investigate the value of magnetic resonance diffusion kurtosis imaging(DKI)in differential diagnosis of intracerebral primary high-grade gliomas and single intracerebral metastasis tumor through multiple parameters including MK value，MD value and FA value．Methods:Thirteen cases of high-grade gliomas and 12 cases of single intracerebral metastasis tumors confirmed by pathology were collected from January 2013 to May 2015．All patients underwent conventional MRI sequences and DKI sequence．Region of interest was located at both the solid area and the surrounding edema zone of the tumors respectively，and MK，MD，FA values were measured．Standardized corrections were performed for contralateral normal brain white matter．Then corresponding standard parameters of MK'，MD'，and FA'values were obtained．Independent samples t test was performed to compare DKI parameters of both solid area and edema region for high grade gliomas and metastasis tumors．Results:MK，MD and FA values in the solid area and surrounding region of high grade glioma tumor were 0．84±0．21，(1．28±．30)×10-3mm2/s，0．26±0．17;1．19±0．26，(1．07±0．22)×10-3mm2/s，0．28±0．12 respectively．The DKI values of above-mentioned regions of intracranial atypical metastases were 0．80±0．20，(1．48±0．45)×10-3mm2/s，0．17±0．12;0．86±0．18，(1．54±0．46)×10-3mm2/s，0．22±0．14 respectively．There was no statistical difference for DKI parameters of the solid region between gliomas and metastasis．There was significant difference for MK and MD values of the surrounding region between gliomas and metastasis(P＜0．05)，however there was no significant difference for the FA value．After the correction，there was significant difference for the MK'，MD'values of surrounding region between two kinds of tumors(P＜0．01)，and there was no statistical difference for other corrected parameters．Conclusion:The MK and MD values of surrounding edema region have important value in differential diagnosis of high-grade gliomas and cerebral metastasis．

Glima;Brain neoplasms;Magnetic resonance imaging

R739．41；R730．264；R445．2

A

1008-1062（2015）12-0841-03

2015-06-09；眼

2015-07-13

刘培政（1974-），男，山东烟台人，主治医师。