三维动脉自旋标记联合弥散加权成像在脑胶质瘤术前分级诊断中的应用价值*

魏春燕，王丙聚,张利安

延安大学咸阳医院(咸阳712000)

脑胶质瘤(Brain glioma，BG)属于临床中主要的颅内肿瘤之一，在我国的发病率约为每10万人中5～8例，BG患者多表现为头晕、呕吐、复视、癫痫等症状，手术致残率高，5年生存率低，严重影响患者的生命健康[1]。目前临床中通常根据WHO的相关标准，将BG分为四级，不同级别的BG，治疗方法具有明显差异，通过对BG进行术前分级诊断，有助于治疗方案的优化[2]。磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)为BG诊断的常用方法，能够对BG患者的脑解剖结构、肿瘤位置、出血、占位效应、侵袭范围等进行显示，但是对BG分级诊断的准确率较低，尤其是对于Ⅱ级和Ⅲ级BG[3]。三维动脉自旋标记(Three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL)属于新型的无创脑灌注成像技术，能够有效避免磁敏感，对BG患者病灶处的血管和血供情况能够进行清晰显示，进而有助于对BG恶性程度的评价。MRI弥散加权成像(Diffusion weighted imaging，DWI)能够对患者组织的水分子交换运动进行反映，BG患者颅内肿瘤细胞间隙相对于正常脑组织偏低，使水分子运动受到影响，研究发现，不同级别的BG患者肿瘤组织水分子运动具有较大的差异[4]。有研究发现，DWI联合3D-ASL在BG患者术后复发诊断中的重复性好，操作简单，诊断价值较高，但是目前关于两者在BG术前分级诊断中的研究较少[5]。因此，本研究纳入BG患者142例，对此进行了研究，以期为临床应用提供参考。

资料与方法

1 一般资料 回顾性分析2017年1月至2019年12月我院收治的BG患者142例，根据BG的诊断标准[6]，将Ⅰ-Ⅱ级纳入低级别BG组，Ⅲ-Ⅳ级纳入高级别BG组。其中低级别BG组64例，均为星形细胞瘤，男36例，女28例，年龄18～71岁，平均(45.97±12.45)岁。高级别BG组78例，间变胶质瘤41例，胶质母细胞瘤37例，男47例，女31例，年龄23～70岁，平均(46.43±12.93)岁。本研究经医学伦理委员会审核后进行。病例纳入标准：经术后病理诊断，首次确诊为BG；符合BG手术指征；知情同意；年龄≥18周岁。排除标准：放化疗史；合并其他颅内肿瘤；临床资料不全；颅内手术史；精神障碍不能配合检查；BG复发患者。

2 检查方法 对所有BG患者均进行MRI扫描，使用德国西门子MAGNETOM Skyra 3.0T超导型磁共振系统，选择8通道头部线圈进行检查。常规序列平扫后，首先进行DWI检查，使用EPI序列，参数设置为：视野200×192，TR5060 ms，层厚5.0 mm，TE66 ms，b值取0和1000 s/mm2，扫描48 s。3D-ASL检查中，使用FSE序列，对患者颅底至颅顶进行全面扫描，采集3D-Spiral全脑血流灌注图像，参数设置为：矩阵96×91，TR4683.0 ms，层厚4.0 mm，带宽62.5 kHz，TE10.5 ms，扫描216 s。随后将图像上传至工作站进行处理，使用两名经验丰富的影像学医师对图像进行处理和评价。

3 观察指标 ①两组DWI参数比较：对两组DWI扫描后形成的图像进行分析，于病灶区域和健侧脑白质区获得感兴趣区(ROI)，获得ROI时，应注意勿选择出血、坏死等的病变部位。随后分别计算病灶区域和健侧脑白质区的表观弥散系数(ADC)，并计算rADC，其中rADC为病灶区域与健侧脑白质区的ADC比值。 ②两组3D-ASL参数比较：对两组3D-ASL扫描后形成的脑血流图像进行分析，于病灶组织血流灌注最大的区域处获得ROI，并测定BG脑血流最大值(TBF)和健侧脑白质血流(CBF)，根据公式计算rTBF，其中rTBF=TBF/CBF。③DWI联合3D-ASL对BG术前分级的诊断价值：使用受试者工作(ROC)曲线，分别对DWI、3D-ASL以及DWI联合3D-ASL对BG术前分级的诊断价值进行分析。其中DWI联合3D-ASL参数分别由ADC+TBF、rADC+rTBF表示。并记录各参数的曲线下面积(AUC)、截断值、截断值下灵敏度和特异度等信息。

结 果

1 两组DWI参数比较 高级别BG组患者的ADC和rADC明显低于低级别BG组(P<0.05)，见表1。

表1 两组DWI参数比较

2 两组3D-ASL参数比较 高级别BG组患者的TBF和rTBF均明显高于低级别BG组(P<0.05),见表2。

表2 两组3D-ASL参数比较

3 DWI联合3D-ASL对BG术前分级的诊断价值 ROC曲线分析可得AUCrADC+rTBF>AUCrTBF>AUCTBF>AUCrADC>AUCADC+ TBF>AUCADC。rADC+rTBF的AUC为0.934，截断值下的灵敏度为92.30%，特异度为96.90%，优于其他参数,见表3。

表3 DWI联合3D-ASL对BG术前分级的诊断价值

讨 论

BG可产生占位效应，导致患者发生头晕、癫痫、头痛等症状，其复发率高，患者术后生存期短，对患者生命健康产生较大影响[7-9]。临床中将Ⅰ-Ⅱ级归为低级别BG，Ⅲ-Ⅳ级归为高级别BG，随着级别的增加，BG患者肿瘤新生血管、血流量等均发生了明显改变，使治疗策略也有较大差别。影像学为BG诊断的常用方法，目前临床中多采用MRI平扫和增强扫描进行BG的术前诊断，其分辨率高，安全性好，然而，MRI仅能够提供血脑屏障改变等的信息，在BG分级定量诊断以及新生血管发生中的诊断效果有限[6]。此外，在增强扫描中，对比剂的使用对部分患者的适用性较差，增加了肾脏损伤的风险。DWI和3D-ASL均属于无创检查手段，其中DWI能够对脑组织中的水分子运动进行监测，反映肿瘤细胞增殖、密度等结构改变信息，为病变组织的诊断提供参考[10]。BG患者中肿瘤细胞的增殖、转移等均会导致新生血管的生成，研究发现，不同临床分级的BG患者，其肿瘤新生血管数量、浸润程度等均具有较大的差异，导致血流灌注与正常组织相比，发生了明显变化[11]。3D-ASL通过监测内源性示踪剂的运动，达到衡量组织灌注水平的检测方法，研究发现，3D-ASL成像范围大，能够得到全脑三维图像，同时，还能够避免磁敏感伪影的产生，为BG术前分级诊断提供了良好的技术支持，能够明显提高MRI常规诊断的准确率[12]。研究发现，与MRI其他扫描模式相比，3D-ASL和DWI中均无需使用对比剂，因此更加安全，操作也更加简便，且重复性好[13]。

ADC为DWI诊断中的重要参数，能够有效反映组织中水分子的活动，并随着水分子活跃度的增加，ADC提高。本研究中发现，与低级别BG组相比，高级别BG组患者的ADC和rADC明显偏低，这可能是由于高级别BG患者中肿瘤细胞增殖快，数量多，使细胞间隙降低，水分子运动减慢，ADC下降更为明显。有研究中对DWI在BG患者中的诊断价值发现，ADC1.45为BG分级的临界值[14]。本研究中发现，ADC取值1.23时，可对BG低级别和高级别病变进行良好的诊断，两者之间的差异可能是样本的不同，同时，MRI设备、检测参数的差异也会使ADC值表现出一定的差异[15]。为了降低个体差异，减少测量误差，本研究同时纳入rADC进行分析，结果表明AUCrADC>AUCADC，提示rADC在反映BG分级诊断中具有更高的应用价值。

TBF为3D-ASL定量诊断的常用指标，研究发现，其可对肿瘤组织新生血管性质、侵袭性等进行有效的评价，并与微血管密度等肿瘤血管指标具有良好的一致性[16]。由于TBF极易受到个体差异的影响，因此本研究中另选取rTBF进行了分析，以排除个体差异。本研究发现，与低级别BG组相比，高级别BG组患者的TBF和rTBF明显更高，提示3D-ASL在BG诊断中不仅能够直观反映患者病灶组织的血流灌注情况，还能够进行定量评价，进而有助于对BG的分级诊断。本研究同时发现，部分低级别组患者表现为肿瘤血流高灌注，这可能是由于血管分流以及部分肿瘤细胞基因突变所致[17]。有部分高级别组患者表现为肿瘤血流低灌注，这可能是由于部分患者肿瘤血管发生迂曲，使在3D-ASL中的血流信号发生延迟所致[18]。本研究进一步对3D-ASL参数在BG分级中的诊断价值使用ROC曲线进行了分析，结果表明，AUCrTBF>AUCTBF，提示rTBF在衡量3D-ASL对BG术前诊断效能中，具有更高的应用价值。有研究中发现，在对BG分级诊断中，TBF的截断值为65 ml/(min·100 g)时诊断价值最高，本研究中TBF截断值为62.49 ml/(min·100 g)时，诊断灵敏度为84.60%，特异度为79.70%，差异的产生可能是由于样本、仪器等的不同所致，关于TBF在BG分级诊断中的应用，还需扩大样本进行更为深入的研究[19]。

本研究中，通过ROC曲线分析，3D-ASL的诊断价值优于DWI，这可能是由于DWI在检查中更易受到组织灌注、扫描序列、扩散系数等多方面因素的影响，而使其在BG分级中的诊断价值下降，而3D-ASL在扫描中，通过使用FSE序列、螺旋采集等技术，明显减少了图像变性和伪影，并增加了图像的信噪比，进一步扩大了扫描范围，使其分辨率明显优于DWI。此外，本研究对DWI和3D-ASL联合应用在BG分级诊断中的应用价值进行了进一步分析，结果表明，rADC+rTBF的诊断价值优于其他参数，AUC为0.934，在截断值5.03下，灵敏度达92.30%，特异度达96.90%，提示联合应用DWI和3D-ASL提高了对BG分级的诊断价值。分析原因，可能是与DWI能够反映BG患者肿瘤细胞密度，3D-ASL能够反映肿瘤组织的血流灌注、血管侵袭等情况，两者联合应用下，能够减少单一方法不足对诊断产生的影响，进而使诊断准确率有所提高[20]。

综上所述，DWI和3D-ASL均可作为BG术前分级诊断中的重要无创检测手段，与DWI相比，3D-ASL在BG术前分级中的诊断价值更高，联合应用DWI和3D-ASL下，能够实现两种诊断方法的优势互补，使诊断价值进一步提高。