绝对脑血容量值的直方图分析对胶质母细胞瘤与单发转移瘤的鉴别诊断价值

马 玲，刘爱友，韩 广

（山东省临沂市中医医院医学影像科，山东 临沂 276002）

胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）和脑转移瘤是颅内最常见的2种恶性肿瘤［1-2］，两者治疗方案和预后有很大差异。因此，无需脑组织活检即作出准确的鉴别诊断，具有重要临床意义，尤其是当病变位于危险部位或无需切除时。若颅外存在原发病变或颅内肿瘤呈多发，多数被认为是脑转移瘤，许多脑转移瘤最初表现为单一、孤立的病变；GBM多为单发病灶，少数也可为多发病灶，因此，原发性GBM和单发脑转移瘤的鉴别尤其是临床难点，常规MRI很难区分两者［2-5］。本研究旨在探讨基于绝对脑血容量（cerebral blood volume，CBV）值的直方图分析鉴别GBM和脑转移瘤的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2016年2月至2017年11月在我院经手术切除、病理确诊的GBM 15例和转移瘤12例，具体流行病学汇总信息见表1。纳入标准：①有明确的病理诊断结果；②年龄＞18周岁；③MRI数据中含有绝对CBV图。排除标准：①绝对CBV图质量不合格；②病理分级意见有待统一。

1.2 仪器与方法 使用Magnetom Skyra Siemens 3.0 T MRI仪和20通道头颈联合线圈。绝对CBV图由定量动态磁敏感灌注加权序列（DSC-PWI）计算得出。DSC-PWI序列为Siemens公司提供的Scale PWI序列，是一种基于Bookend MRI定量灌注技术的方法，包含强化前的T1mapping图像、动态SWI图像和强化后的T1mapping图像，其计算公式和可靠性在既往研究中已得到验证［6］。SWI图像采用T2*WI，TR 1 600 ms，TE 30 ms，带宽 1 748 Hz 每像素，FOV 220 mm×220 mm，体素大小1 mm×1 mm×5 mm，层厚5 mm，翻转角50°，共采集80期，扫描开始46 s后用高压注射器注射对比剂Gd-DTPA（北陆药业），流率4 mL/s，剂量0.2 mmol/kg体质量；后以相同流率注射20 mL生理盐水；扫描结束后，在线自动生成绝对CBV图。先行常规颅脑MRI平扫（T1WI、T2WI、T2-FLAIR及DWI），然后行 Scale PWI扫描，扫描结束后行三方位强化T1WI。所有序列均为轴位定位，且扫描层数及定位方案一致。

表1 研究人群临床信息汇总

1.3 数据分析 将强化T1WI及绝对CBV图以DICOM格式导入商业化软件NordicICE（版本4.0.6，卑尔根，挪威）中，选取强化范围最大的层面进行数据分析：①强化病灶灌注值的直方图分析，首先在强化T1WI图像上勾画ROI，ROI仅覆盖肿瘤的强化区，保存ROI文件，然后在绝对CBV图上打开ROI，对ROI覆盖的像素范围进行直方图分析，记录25%、50%、75%及95%直方图截断值，分别记作CBV25%、CBV 50%、CBV75%、CBV95%（单位 mL/100 g）。②瘤周水肿区灌注值平均值分析，首先在平扫T2WI图像上勾画3个大小相等的圆形ROI，ROI放置在强化病灶周围的瘤周水肿区，保存ROI文件，然后在绝对CBV图上打开ROI，得到3个ROI的灌注值，取其平均值作为瘤周水肿区的灌注值，记作CBV瘤周（单位mL/100 g）。操作示例见图1。

图1 ROI放置示意图 图1a～1c 分别为强化T1WI、T2WI和绝对脑血容量（CBV）图像。在强化T1WI上勾画强化区域的ROI，然后复制到绝对CBV图中，再在T2WI上瘤周水肿区勾画3个大小相等的圆形ROI，复制到绝对CBV图上

1.4 统计学分析 使用SPSS 20.0软件进行统计分析。采用描述性统计方法（中位数及四分位区间）展示每个参数的统计学特点，非参数检验验证统计学差异。采用双侧Mann-Whitney U检验验证2组间各参数差异是否有统计学意义。ROC曲线用于评估参数的鉴别诊断效能，并结合似然比确定合适的截断值，敏感度定义为正确诊断GBM的比率，特异度定义为正确诊断转移瘤的比率。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 流行病学特征 GBM与脑转移瘤的年龄、性别比和发病部位差异均无统计学意义（均P＞0.05），可排除年龄、性别对统计结果的影响。12例转移瘤中，10例（83.3%）原发灶是肺癌，2例（16.7%）原发灶是乳腺癌。

2.2 数据分析结果 强化病灶灌注值的直方图分析和瘤周水肿区灌注值平均值分析结果见表2。CBV75%在2组差异有统计学意义（P＜0.05），CBV瘤周在2组 间差异无统计学意义（P＞0.05）。

表 2 2 组直方图分析结果和水肿区灌注汇总［mL/100 g，M（QL，QU）］

2.3 诊断效能分析 仅CBV75%在2组间差异具有统计学意义（P＜0.05），因此仅计算其诊断效能，其ROC 曲线下面积为 0.84［95%可信区间（0.78，0.90）］，当截断值为14.0 mL/100 g时具有最大的诊断效能（似然比为 8.9），此时敏感度为89.6%，特异度为84.3%。典型示例见图2，3。

图2 女，76岁，因发现左侧口角活动及感觉障碍2周入院 图2a 强化T1WI示右侧额颞叶类圆形强化灶 图2b 绝对脑血容量（CBV）图示病灶整体灌注略低 图2c 直方图分析示像素呈略偏左侧分布 图2d 病理证实为肺腺癌（HE×200） 图3 男，67岁，右侧活动不利、言语不清1周入院 图3a 强化T1WI示左额叶类圆形强化灶 图3b 绝对CBV图示病灶整体灌注略高 图3c 直方图分析像素呈略偏中心分布 图3d 病理证实为胶质母细胞瘤（HE×100）

3 讨论

GBM和颅内转移瘤的鉴别是临床难点，常规MRI不能很好地作出鉴别诊断［3，7］，因此利用 MRI新技术寻找到合适的影像标记是主流研究方向，其中MRI灌注技术应用最广。

MRI灌注技术是通过对瘤周水肿区性质的判定作出鉴别诊断［3，7-8］。基础医学研究［8］已证实，GBM 由于浸润性生长的特性，其瘤周水肿区内有肿瘤细胞浸润，这种水肿定义为浸润性水肿。相反，转移瘤由于其膨胀性生长的特性，其瘤周水肿区内无肿瘤细胞浸润，仅单纯血管源性水肿，这种水肿定义为非浸润性水肿。MRI新技术，如弥散成像、灌注成像、化学饱和交换转移成像等，均可鉴别这 2 种水肿区［3，7-8］。然而，GBM的瘤周水肿区有时与转移瘤的瘤周水肿区在参数图上并无差异，这取决于研究所纳入GBM瘤周浸润情况，若瘤周水肿浸润较轻，则不易与转移瘤的非浸润性水肿相鉴别，这在小样本量的研究中更为突出。本研究中GBM的瘤周水肿区在灌注值上与脑转移瘤差异无统计学意义（P＞0.05），提示所纳入GBM的瘤周水肿浸润较轻。

既往研究［7］也探讨过MRI新技术在肿瘤强化区上的鉴别价值，但结果并不满意，这些研究多是基于ROI的平均值分析，限制了数据分析的全面性，而直方图分析可解决这个问题。但直方图分析仅能分析定量参数图，而普通的灌注参数图不是定量参数图。基于Bookend技术的DSC-PWI灌注的绝对CBV图则是一种定量参数图，使直方图分析成为可能。

本研究结果显示，CBV75%具有最好的诊断效能，而常用的中位数（CBV50%）则在2组中差异无统计学意义（P＞0.05），这说明GBM和转移瘤病灶存在明显的灌注异质性，而灌注的中位数无法描述灌注值分布的偏峰状态。这一结果说明GBM和转移瘤强化区的差异存在于稍高灌注值的分布差异，前者稍高灌注的区域大于后者，而低灌注和明显高灌注区域相似。GBM是WHOⅣ级的胶质瘤，胶质瘤的分级与微血管密度呈明显正相关性，因此，GBM的微血管密度较高，对应的较高灌注区域也较广［9-11］。转移瘤是外源性肿瘤，既往研究［4］证实难辨性单发转移瘤以肺癌和乳腺癌转移为主，与本研究结果一致。肺癌与乳腺癌脑转移灶在国际上一直被认为是等或低灌注肿瘤，所以难辨性单发转移瘤较高灌注的区域小［7，12］。研究［10］表明，GBM与脑转移瘤肿瘤边缘的强化区域（尤其是类圆形强化的肿瘤）病理学基础不同，GBM的边缘强化区域主要是浸润的肿瘤瘤体，胶质增生少，因此微血管密度高；而转移瘤由于膨胀性生长的特性，其边缘强化区域主要是胶质增生细胞，不以瘤体为主，因此微血管密度小。

本研究表明，在无明显浸润性水肿的GBM与难辨性单发转移瘤进行鉴别时，基于绝对CBV值的强化区域的直方图分析能够提供额外的诊断信息。

本研究的不足：①转移瘤样本量较小，这是临床治疗决策决定，转移瘤患者多直接行放疗同步化疗，只有难辨性转移瘤或病灶较大对生活质量有明显影响时才行手术切除明确诊断。②未对多发GBM与多发脑转移瘤进行比较分析。

综上所述，基于绝对CBV值的强化区域的直方图分析能够鉴别单发GBM和难辨性单发转移瘤，其中CBV75%是最合适的鉴别指标，在GBM瘤周水肿无明显浸润征象时，可作为一种新的鉴别方法。