小儿MB、PA和室管膜细胞瘤的灰度直方图分析

雷新军，王慧梅，蓝海源，封伟顺，吴玲秀，应尚峰，张永平

(1.丽水市中医院放射科，浙江 丽水 323000；2.丽水市人民医院外科，浙江 丽水 323000；3.丽水市人民医院放射科，浙江 丽水 323000)

在儿童时期中枢神经系统肿瘤中以颅脑肿瘤多见，其高于90%[1]，其中约50%的小儿颅内肿瘤位于颅后窝，常见肿瘤包括髓母细胞瘤(medulloblast oma，MB)、室管膜细胞瘤及毛细胞星形细胞瘤(pilocytic astrocytoma，PA)三种类型[2]。因小儿后颅窝肿瘤并无典型的临床症状，且无明显的早期体征，使得临床误诊和漏诊率较高。虽常规磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是目前临床评估后颅窝肿瘤的主要影像学检查手段[3]，但其对肿瘤组织类型和分级的鉴别价值较低。既往研究通过扩散加权成像全肿瘤直方图特征分析对肿瘤异质性进行评估[4]，但有关T2加权像(T2-weighted image，T2WI)全域灰度直方图在小儿后颅窝肿瘤中的相关研究报道并不多见。本文通过回顾性研究，分析T2WI全域灰度直方图在鉴别小儿MB、PA和室管膜细胞瘤中的诊断价值。

1资料与方法

1.1一般资料

采用回顾性研究，收集2014年1月至2018年7月在浙江省丽水市中医院、丽水市人民医院就诊的72例后颅窝肿瘤患儿，按病情分为MB组(27例)、PA组(19例)、室管膜细胞瘤组(26例)。纳入标准：于浙江省丽水市中医院、丽水市人民医院行脑部MRI检查，且均经病理检查证实为后颅窝肿瘤；具备完整的临床资料和影像学资料。排除标准：伴有颅脑损伤史、脑器质性和躯体疾病；伴有昏迷史；伴有糖尿病或心脑血管疾病等慢性病史；MRI图像不清；精神状态不佳。在MB组中，男19例，女8例；年龄为2～13岁，平均(7.04±1.74)岁。在PA组中，男12例，女7例；年龄为1～12岁，平均(6.87±1.94)岁。在室管膜细胞瘤组中，男16例，女10例；年龄为2～14岁，平均(7.14±1.55)岁。三组患儿性别和年龄的比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)。本研究内容已通过浙江省丽水市中医院和丽水市人民医院医学伦理部门审核批准。

1.2方法

1.2.1 MRI检查

检查仪器为3.0 T MR扫描仪(美国GE公司，Discovery750型)，采用32通道头线圈。常规MRI检查包括平扫轴面和矢状面T1加权像(T1-weighted image，T1WI)、轴面T2WI、轴面扩散加权成像及液体衰减反转恢复序列。对相关扫描参数进行设置，其中T1WI：重复时间250ms，回波时间2.50ms；T2WI：重复时间3 700ms，回波时间92ms；扩散加权成像：自旋回波-回波平面成像序列，重复时间3 600ms，回波时间118ms，b值取0和1 000s/mm2，层间距0.5mm，层厚3mm，视野24cm×24cm，层数20；液体衰减反转恢复序列：重复时间4 500ms，回波时间92ms。增强扫描序列包括轴位、矢状位及冠状位T1WI，以钆喷酸葡胺为MR造影剂，剂量0.30mmol/kg，扫描参数与平扫T1WI一致。

1.2.2图像处理

调整MR图像窗位和窗宽，使之保持一致，确保图像分析的可靠性，对轴面T2WI图像全域直方图进行分析。以轴面T1WI和轴位、矢状位及冠状位增强图像为参照，采用Mazda 软件沿病变轴面T2WI图像全肿瘤边缘对各层感兴趣区进行勾画，并对各病变图像参数的均值进行计算。由软件自动生成感兴趣区的灰度直方图，获取T2WI灰度全域直方图各项参数，包括峰度、均值、偏度和肿瘤变异度等。

1.3统计学方法

2结果

2.1三组患儿T2WI灰度全域直方图各项参数的比较情况

三组患儿T2WI灰度全域直方图峰度、均值、偏度和变异度比较差异均有统计学意义(均P<0.05)，其中，室管膜细胞瘤组T2WI灰度全域直方图均值和变异度较MB组均明显升高(t值分别为5.04、44.97，均P<0.01)，峰度和偏度较MB组均明显下降(t值分别为6.87、8.83，均P<0.01)；PA组变异度较MB组明显升高(t=35.07，P<0.01)，峰度(绝对值)和偏度较MB组均明显下降(t值分别为9.78、7.64，均P<0.01)；室管膜细胞瘤组峰度和变异度较PA组均明显升高(t值分别为3.16、10.25，均P<0.05)，偏度(绝对值)较PA组明显下降(t=3.37，P<0.05)，见表1。各组患儿轴面T2WI图像见图1。

表1三组患儿T2WI灰度全域直方图各项参数的比较结果

注：*与MB组比较，P<0.05；#与PA组比较，P<0.05。

注：A为MB，B为PA，C为室管膜细胞瘤。

图1小儿后颅窝肿瘤轴面T2WI图像

Fig.1AxisT2WIimageofposteriorfossatumorsinchildren

2.2 T2WI灰度全域直方图参数在鉴别小儿MB、PA和室管膜细胞瘤中的诊断效能

峰度在鉴别和诊断小儿MB与室管膜细胞瘤中的ROC曲线下面积最大为0.92，其敏感度为88.46%，特异度为92.59%，见表2；峰度在鉴别和诊断小儿MB与PA中的ROC曲线下面积最大为0.96，其敏感度为96.30%，特异度为94.74%，见表3；偏度在鉴别和诊断小儿PA与室管膜细胞瘤中的ROC曲线下面积最大为0.75，其敏感度为73.68%，特异度为73.08%，见表4。

表2T2WI灰度全域直方图参数在鉴别小儿MB与室管膜细胞瘤中的诊断效能

Table2DiagnosticefficacyofT2WIglobalgrayhistogramparametersindifferentiatingpediatricMBfromependymoma

参数曲线下面积阈值敏感度(%)特异度(%)峰度0.921.9288.4692.59偏度0.840.6576.9285.19变异度0.81515.2080.7777.78

表3T2WI灰度全域直方图参数在鉴别小儿MB与PA中的诊断效能

Table3DiagnosticefficacyofT2WIglobalgray

histogram parameters in differentiating MB from PA

表4T2WI灰度全域直方图参数在鉴别小儿PA与室管膜细胞瘤中的诊断效能

Table4DiagnosticefficacyofT2WIglobalgrayhistogramparametersindifferentiatingpediatricPA fromependymoma

参数曲线下面积阈值敏感度(%)特异度(%)峰度0.61-0.3568.4269.23偏度0.75-0.0973.6873.08变异度0.671690.3363.1665.38

3讨论

3.1全域灰度直方图分析对后颅窝肿瘤的鉴别和诊断具有可靠性和准确性

通过肿瘤的MRI全域灰度直方图特征，对肿瘤病变MRI图像感兴趣区各层面的像素值进行分析，并对均值进行计算，以获取肿瘤实质部分的相关数据，分析肿瘤灰度分布状况，为鉴别疾病类型及其分级提供了可靠的影像学数据，可定量分析肿瘤的组织类型、分级状况。已有研究报道，MRI全域灰度直方图分析在鉴别和诊断子宫[5]、膀胱[6]、头颈部[7]等部位肿瘤中具有重要作用。临床MRI图像特征可用于鉴别小儿后颅窝肿瘤的不同类型，是目前临床术前鉴别小儿后颅窝肿瘤的重要诊断方法。但因MB、PA及室管膜细胞瘤的MRI图像表现存在一定相似性，如三者发病部位相似，均存在明显强化征，容易出现囊变等，因而容易混淆。T2WI灰度全域直方图分析可消除基于T2图像特征鉴别和诊断上述三种肿瘤类型的不足，既往直方图研究往往选取一层或数层感兴趣区进行分析，仅提供肿瘤的局部影像学信息，因而数据分析的代表性和科学性较差。全域灰度直方图分析可提供病变感兴趣区不同层面的整体数据，同时可避免因勾画局部区域感兴趣区而引起的抽样误差，因而对后颅窝肿瘤的鉴别和诊断更为准确、可靠。

3.2全域灰度直方图均值和变异度在鉴别小儿不同后颅窝肿瘤中的诊断价值

均值可反映病变特征值平均大小的情况。本研究中，室管膜细胞瘤组T2WI全域灰度直方图均值较MB组明显升高，结果表明相比MB，室管膜细胞瘤的T2WI信号强度更高。此外，本研究结果显示，MB与PA、室管膜细胞瘤与PA直方图均值的比较并无明显差异，结果表明MB与PA、室管膜细胞瘤与PA的T2WI信号强度比较并无显著性差异。变异度可反映病变特征值均值的分散程度，该值越小，则说明数据越接近于均值，提示病变越均匀。本研究发现，三组患儿T2WI全域灰度直方图变异度比较存在明显差异，其中，室管膜细胞瘤组T2WI全域灰度直方图变异度较MB、PA组明显升高，究其原因可能因室管膜细胞瘤的肿瘤欠均匀、成分复杂，而MB与PA实质部分相对较均匀，使得室管膜细胞瘤的变异度较MB、PA明显增大。

3.3全域灰度直方图峰度在鉴别小儿不同后颅窝肿瘤中的诊断价值

既往研究通过扩散张量成像直方图分析，同样成功鉴别MB、PA和室管膜细胞瘤三种小儿后颅窝肿瘤的类型[8]。直方图的形状及不对称性的改变可揭示肿瘤组成的功能与微观结构的不同之处。峰度可体现直方图的峰值情况，可揭示相比正态分布某一范围的相对平坦度或尖锐度。若峰度为正值，则说明与正态分布相比的分布较尖锐；若峰度为负值，则说明与正态分布相比的分布较平坦。本研究发现，三组患儿T2WI全域灰度直方图峰度值比较存在明显差异，其中，室管膜细胞瘤组T2WI全域灰度直方图峰度值较MB组明显下降；PA组峰度值较MB组明显下降；室管膜细胞瘤组峰度值较PA组明显下降；其中，相比PA组、室管膜细胞瘤组，MB组峰度值明显升高。分析其原因，可能因MB肿瘤细胞分布较均匀，结构致密，而室管膜细胞瘤与PA肿瘤细胞成分较混杂而引起。此外，本研究经ROC曲线分析结果显示，峰度在鉴别和诊断小儿MB与室管膜细胞瘤中的ROC曲线下面积最大为0.92，其敏感度为88.46%，特异度为92.59%；峰度在鉴别和诊断小儿MB与PA中的ROC曲线下面积最大为0.96，其敏感度为96.30%，特异度为94.74%，提示峰度在鉴别小儿MB与室管膜细胞瘤、小儿PA与室管膜细胞瘤中均具有较高的诊断价值，可作为临床辅助诊断。

3.4全域灰度直方图偏度在鉴别小儿不同后颅窝肿瘤中的诊断价值

偏度可反映直方图的不对称性，若偏度为正值则提示分布的不对称尾部趋向于更多较大值，分布的主体多处于右侧；若偏度为负值则表示相反，说明分布的不对称尾部趋向于更多较小值。换而言之，偏度的绝对值越大，说明分布形态的偏移程度越大。本研究发现，三组患儿T2WI全域灰度直方图偏度值比较存在明显差异，室管膜细胞瘤组T2WI全域灰度直方图偏度值较MB组明显下降；PA组偏度值较MB组明显下降；室管膜细胞瘤组偏度值较PA组(绝对值)明显下降，其中PA患儿的偏度值偏向于负值，而室管膜细胞瘤患儿的偏度值倾向为正值，且PA偏度值的绝对值较室管膜细胞瘤显著增高。相对而言，PA实质成分较均匀，其偏度值变化幅度较大；而室管膜细胞瘤囊变和坏死较多发，导致曲线分布偏向于右侧。本研究经ROC曲线分析结果显示，偏度在鉴别和诊断小儿PA与室管膜细胞瘤中的ROC曲线下面积最大为0.75，其敏感度为73.68%，特异度为73.08%。

综上所述，T2WI全域灰度直方图分析是鉴别与诊断小儿MB、PA和室管膜细胞瘤的重要方法，峰度在鉴别小儿MB与室管膜细胞瘤中具有较高的诊断价值，偏度、变异度在MB与PA中具有较高的诊断价值，而偏度在小儿PA与室管膜细胞瘤中的诊断价值较高，因此可作为临床鉴别小儿后颅窝肿瘤的新型诊断方法，对后续治疗方案的选择及预后评估具有重要意义。