ADC灰度直方图鉴别侧脑室内中枢神经细胞瘤和室管膜瘤的价值

周健，程敬亮，陈晨，张勇，谢珊珊

中枢神经细胞瘤（central neurocytoma，CN）起源于透明隔膜或侧脑室壁，多位于侧脑室Monro孔周围，并可延伸到第三脑室［1］。中枢神经细胞瘤的临床病程较短，主要表现为颅内压增高及非特异性实验室结果引起的相应症状［2］，由于临床症状和影像表现与侧脑室内室管膜瘤相似，在临床治疗前，中枢神经细胞瘤常需与室管膜瘤进行鉴别诊断。由于中枢神经细胞瘤与室管膜瘤的生物学、组织学性质的差异，两者的治疗策略和预后变化也不尽相同。中枢神经细胞瘤较室管膜瘤血供丰富［3］，术前需进行预防性栓塞以防术中出血较多。中枢神经细胞瘤完全切除后通常预后良好，而室管膜瘤由于粘连和肿瘤的浸润性质更具侵袭性，可能沿脑脊液播散而致预后不良［4－5］。因此，两者术前鉴别诊断具有重要临床意义。目前，直方图分析作为新兴的非侵入性图像分析方法，通过描述图像中像素灰度空间分布，获得多个体现肿瘤异质性的直方图参数，可为肿瘤的鉴别或分级提供更多定量信息。直方图分析在头［6］、乳腺［7］、直肠［8］、睾丸［9］等部位肿瘤的应用已有报道。本研究通过对侧脑室内经手术病理证实的14例中枢神经细胞瘤和10例室管膜瘤的MRI图像进行分析，研究这两种肿瘤的ADC灰度直方图的参数差异，旨在探讨ADC灰度直方图分析对这两种侧脑室肿瘤的鉴别诊断价值。

材料与方法

1．一般资料

回顾性分析本院2012年4月－2019年4月经手术病理证实的发生于侧脑室的室管膜瘤10例，中枢神经细胞瘤14例，男16例，女8例，年龄2～66岁，平均25．3岁。临床表现主要为头痛、恶心、呕吐等。纳入标准：术前于我院行常规MRI检查，成像序列包括横轴面T1WI、T2WI、T2FLAIR、DWI及 动 态 增 强T1WI，图像质量好；通过术后病理证实为室管膜瘤和中枢神经细胞瘤。本研究经医学伦理委员会批准，研究对象均签署知情同意书。

2．磁共振成像方法

采用德国Simens Skyra 3．0T磁共振扫描仪和32通道头线圈。受检者仰卧位，自然放松，额面部呈水平位，鼻根部位于线圈中线。平扫行横轴面及矢状面T1WI、横轴面T2WI、液体衰减反转恢复（FLAIR）序列和横轴面DWI。扫描参数：T1WI，TR 260．0ms，TE 2．46ms；T2WI，TR 3800．0ms，TE 93．0ms；FLAIR，TR 4500．0ms，TE 93．0ms；DWI扫描采用SE－EPI序 列，b值 取0及1000s／mm2，TR 3500．0ms，TE 119．0ms，FOV 23cm×23cm，层间距0．3mm，层厚5．0mm，层数20。增强扫描行矢状面、冠状面及横轴面T1WI，对比剂采用钆喷替酸葡胺（Gd－DTPA），剂量0．2mmol／kg，增强扫描参数同平扫T1WI。

3．数据处理

将所有患者的MR图像以BMP格式从PACS工作站导出，导出时调整窗宽、窗位，使所有图像窗宽、窗位均保持一致，存于硬盘中。使用MaZda软件在导出的横轴面T1WI增强图像上沿肿瘤边缘手动勾画兴趣区（ROI），计算直方图参数，包括平均值、方差、偏度、峰度、百分位数值。直方图特征计算及评估过程如下：由一名医师沿病变前后边缘手动勾画ROI，避开囊变坏死区，并用红色填充肿瘤区域（图1、2），软件可自动生成ROI的灰度直方图。勾画过程由2名经验丰富的影像诊断专家进行指导。

4．统计学方法

采用SPSS 21．0统计软件进行数据分析。符合正态分布采用两独立样本t检验比较两种直方图各参数的差异。不符合正态分布的采用Wilcoxon秩和检验，P＜0．05具有统计学意义。绘制受试者工作特征（ROC）曲线，计算曲线下面积（AUC），预测脑室内室管膜瘤与中枢神经细胞瘤的最佳阈值（CI）。

结 果

室管膜瘤和中枢神经细胞瘤ADC灰度直方图各参数见表1。结果显示，两组间平均值、方差、第1百分位数（Perc．01%）、第10百分位数（Perc．10%）、第50百 分 位 数（Perc．50%）、第90百 分 位 数（Perc．90%）、第99百分位数（Perc．99%）差异有统计学意义；两组间偏度、峰度差异无统计学意义。

平均 值、方差、Perc．01%、Perc．10%、Perc．50%、Perc．90%、Perc．99%的ROC曲线数据见表2，ROC曲线见图3。平均值、方差、Perc．01%、Perc．10%、Perc．50%、Perc．90%、Perc．99%对于室管膜瘤和中枢神经细胞瘤的鉴别具有较高的鉴别效能（AUC均＞0．7）。

表1 室管膜瘤与中枢神经细胞瘤ADC灰度直方图参数统计分析

表2 直方图参数对室管膜瘤和中枢神经细胞瘤的鉴别效能

讨 论

图1 室管膜瘤的ROI选取选取。

图2 中枢神经细胞瘤的ROI

中枢神经细胞瘤是一种好发于侧脑室的少见的神经元肿瘤，由Hassoun等［10］于1982年首次提出，占所有中枢神经系统肿瘤的0．25%～0．5%，好发于20～40岁的青年人群［11］。MRI常呈等T1等或稍长T2信号，增强后肿瘤呈明显不均匀强化［12］。典型囊变区呈“气泡”样改变［13］。室管膜瘤多位于第四脑室，也可见于侧脑室。室管膜瘤常显示囊性成分，尤其是位于幕上者。在MRI上，T1WI呈等低信号，T2WI上呈高信号，增强后图像上有不均匀强化［14］。较大的室管膜瘤与中枢神经细胞瘤具有相似的影像学表现，表现为不均匀囊性占位，可有钙化及增强扫描上的轻度强化，且都有可能发生于侧脑室前部，使得难以与中枢神经细胞瘤区分［15］。最近，人们越来越关注机器学习分析的应用，以结合多种成像特征来区分脑肿瘤。与常规MRI表现不同，纹理分析通过量化医学图像表面信号强度或模式的变化，可对图像中像素灰度空间分布情况进行数学分析，获得量化肿瘤组织异质性的相关参数，用于肿瘤的鉴别诊断、分级、分期等。灰度直方图分析是最常用的医学图像纹理分析方法。

图3 均值（Mean）、方差（Variance）、Perc．01%、Perc．10%、Perc．50%、Perc．90%、Perc．99%鉴 别侧 脑 室 内室管膜瘤和中枢神经细胞瘤的ROC曲线。

ADC值测量及磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）在两种肿瘤的鉴别诊断中具有重要的临床价值。MRS可提供鉴别诊断所需的物质代谢定量信息，但其准确性易受肿瘤成分、部位和大小的影响，且检查时间较长、费用较高［1，15］。

有研究表明［16］，中枢神经细胞瘤平均ADC值明显低于室管膜瘤。ADC值反映病变水分子的扩散程度，与肿瘤细胞密度、核浆比等有关，目前已被广泛用于多种脑肿瘤的鉴别诊断［17］。根据文献，ADC直方图分析参数可以比ADC平均值及最小ADC值更好地反映组织成分［18］。本研究基于ADC灰度直方图分析，旨在探讨其在中枢神经细胞瘤和室管膜瘤鉴别诊断中的价值。Payabvash等［19］曾应用ADC灰度直方图分析对第四脑室肿瘤进行鉴别诊断，王朝艳等［16］曾通过DWI信号强度和ADC值鉴别中枢神经细胞瘤及室管膜瘤，但ADC灰度直方图分析在侧脑室中枢神经细胞瘤及室管膜瘤鉴别诊断中的应用报道较少。本研究由ADC直方图获取的9个参数，显示平均 值、方 差、Perc．01%、Perc．10%、Perc．50%、Perc．90%、Perc．99%在两种肿瘤间差异有统计学意义。ROC曲线分析结果表明，平均值、方差、Perc．01%、Perc．10%、Perc．50%、Perc．90%、Perc．99%具 有 较高诊断效能。

中枢神经细胞瘤的ADC图灰度平均值明显低于室管膜瘤，这与先前的研究［16］结果一致，可能与中枢神经细胞瘤细胞排列紧密、核浆比较高有关，细胞内外水分子扩散受限相对室管膜瘤较重，相应ADC值明显低于室管膜瘤。方差反映了灰度值的离散程度，中枢神经细胞瘤的ADC灰度直方图方差明显低于室管膜瘤。中枢神经细胞瘤肿瘤细胞密集，ADC灰度值分布相对均匀集中，而室管膜瘤相对组织松散，囊变明显，肿瘤细胞密度低，ADC灰度值分布不均。灰度直方图百分位数反映低于该百分位数的观测对象所占的百分比。本研究结果显示，室管膜瘤的Perc．01%、Perc．10%、Perc．50%、Perc．90%、Perc．99%均 高 于中枢神经细胞瘤，且百分位数越高AUC越大，表明两者ADC直方图曲线分布在较高灰度值范围内差异更明显，一定程度上反映了肿瘤ADC灰度值的分布，可能与肿瘤组织异质性有关。偏度反映病变特征值分布相对于平均值的不对称程度，峰度反映灰度值总体分布的陡缓程度。中枢神经细胞瘤的ADC直方图偏度、峰度与室管膜瘤相近似，差异无统计学意义，可能与室管膜瘤种类较多有关。

本研究的局限性：第一，本研究的样本量较小，有待今后搜集更多病例、数据，进一步扩大样本量以确认研究结果；第二，本研究为回顾性研究，可能导致偏倚；第三，由于ADC图分辨率较低，不易明确界定肿瘤边缘而产生图像配准的问题。

综上所述，本研究表明ADC直方图分析是鉴别室管膜瘤和中枢神经细胞瘤的有效工具，可为两者鉴别提供可靠的客观依据，有助于提高对侧脑室肿瘤的诊断价值。