弥散张量成像在脑胶质瘤切除术中的应用研究

梁雯丽

（泰州市人民医院医学影像科 江苏 泰州 225300）

脑胶质瘤属于临床多发原发性脑组织肿瘤，多为正常细胞突变形成，随病情进展，肿瘤逐步处于生长失控性状态。脑胶质瘤在中老年人群体中发病率较高，患者主要临床表现包括头痛、癫痫及局部功能障碍等，随病情进展可诱发认知障碍、脑积水等合并症，严重影响患者日常生活质量。临床治疗脑胶质瘤大多采用手术切除，为确保手术效果及安全性，需在确保最大范围切除肿瘤的基础上避免损伤患者运动功能[1]。常规MR平扫及增强扫描可显示肿瘤的位置及形态，也可显示颅内灰质、白质与血管组织，其主要缺陷为无法显示神经传导束与肿瘤结构关系，术中操作极易损伤患者运动功能。DTI技术可显示白质纤维束结构，便于医师评估白质纤维束与肿瘤解剖位置关系，并可调整手术路径，避免肿瘤切除操作中损伤白质纤维束[2]。为深入研究分析DTI的临床应用价值，本研究汇总分析脑胶质瘤患者相关资料，探究并评价DTI应用的相关问题，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究选取2019年4月—2021年4月泰州市人民医院收治的80例脑胶质瘤患者，采用随机数字表方法分为研究组、对照组，各40例，全部患者经术后病理证实为脑胶质瘤。总结分析两组基线资料，研究组中男22例，女18例，年龄为28～64岁，平均年龄（46.53±2.18）岁，平均肿瘤直径为（3.64±0.55）cm。对照组中男23例，女17例，年龄为26～63岁，平均年龄（46.42±2.05）岁，平均肿瘤直径为（3.47±0.42）cm。两组基线资料对比差异无统计学意义（P＞0.05），研究所选患者均知情且同意参与此研究。

1.2 方法

采用本院Siemens Skyra 3.0T MR成像仪辅助完成MR扫描，两组患者术前及术后均行常规MR序列扫描及增强扫描，扫描序列包括DWI、T1WI、T2WI、FLAIR。研究组患者术前及术后均增加DTI序列扫描，采用SE-EPI单次激发成像模式，TE设定为112 ms，TR设定为10 000 ms，层厚及层间距均为0.5 mm，FOV为24 cm×24 cm，矩阵为128×128，总扫描时间为310 s，扫描范围为头顶至桥延沟。采集数据传输至工作站进行处理分析，单样本分析参数P设定为0.05行，获取各向异性分数（AF）、表观弥散系数（ADC）等参数后，结合常规MR序列扫描设定感兴趣区域为脑胶质瘤实质、脑胶质瘤周边水肿区域、囊变区域，取ADC均值，并利用Siemens公司自带后处理软件分析胶质瘤与有效锥体束的相关性。

对照组患者依据常规MR序列扫描图像选择肿瘤周边脑沟入路完成手术切除，术中未考虑有效锥体束与脑胶质瘤解剖位置关系。研究组患者依据DTI显示图像评估有效锥体束与脑胶质瘤解剖位置关系，躲避有效锥体束完成手术入路及切除。

1.3 评价标准

依据术后MR扫描检查结果评估两组肿瘤全切除率；对比两组术后KPS评分，KPS评分为生活质量评分，得分超70分为生活质量满意。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0统计软件进行数据处理。计量资料为正态分布的以（±s）表示，采用t检验；计数资料以频数、百分比（%）表示，采用χ2检验。P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组肿瘤全切除率对比

经术后病理检查证实，研究组患者中Ⅰ～Ⅱ级脑胶质瘤18例，Ⅲ～Ⅳ级脑胶质瘤22例，对照组患者中Ⅰ～Ⅱ级脑胶质瘤16例，Ⅲ～Ⅳ级脑胶质瘤24例，两组肿瘤全切除率对比无显著差异（P＞0.05），见表1。

表1 两组肿瘤全切除率对比 单位：例

2.2 两组术后KPS评分对比

研究组术后KPS评分高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组术后KPS评分对比（ ±s）

表2 两组术后KPS评分对比（ ±s）

组别 例数 KPS评分研究组 40 84.29±3.68对照组 40 53.89±2.76 t 41.797 P 0.000

3 讨论

脑胶质瘤为临床发病率极高的中枢神经系统肿瘤，对患者健康水平及生活质量影响严重[3]。临床治疗脑胶质瘤多采用手术切除配合化疗及放疗等治疗方案，脑胶质瘤具有浸润生长的特点，与周边组织无清晰界限，术中切除范围不当会导致邻近神经传导束损伤，导致患者术后生活质量显著降低。为提高脑胶质瘤手术切除疗效及安全性，需在影像学辅助下完成手术操作[4]。

常规MR序列扫描无法显示神经纤维传导束与肿瘤的结构关系，单纯依据解剖学理论及手术经验进行判断极易影响手术切除范围精确性，如手术切除范围过大，可导致未受累的有效锥体束被切除，如手术切除范围过小，可导致肿瘤全切除率降低[5]。

DTI为脑胶质瘤切除术的辅助性检查方案，属于现阶段临床各项检查项目中唯一可显示活体组织神经纤维束走行方向、排列状态及形态的技术。DTI成像原理较为复杂，纯水中水分子多表现为随机且不规则的布朗运动，人体生理状态组织内部细胞膜及大分子均可在一定程度上影响水分子弥散，进而导致水分子弥散产生各向异性。对平行白质纤维束方向及垂直于纤维束方向的观察分析可知，前者水分子弥散阻力显著低于后者，且弥散距离显著延长，平行纤维束弥散编码模拟梯度较垂直纤维束弥散编码梯度图像信号略低。通过对单位体积内部各向异性的综合分析可了解细微解剖结构与功能的变化情况，各向异性变化与神经细胞轴突髓鞘程度、神经胶质细胞排列情况及数量、细胞外间隙整体容积等相关。DTI可精确显示三维空间中水分子弥散轨迹，并可对弥散情况进行量化分析，进而准确反应出白质纤维病变情况及解剖学结构变化情况，进而解决常规MRI检查存在的诸多缺陷。同时，各向异性水分子弥散可用于追踪评估纤维束走行情况，并可评估纤维束的病理状态及结构完整性。通过对ADC的分析可了解弥散性大小，通过AF的分析可了解水分子各向异性程度，AF分值范围为0～1，0为最大各向同性弥散，1为最大各向异性弥散。通过对AF图的观察分析可知，脑脊液为低信号，各向异性程度偏低，脑白质为高信号，各向异性程度较高。另外，组织生化特性，如温度、黏度及组织结构等，如细胞器、大分子、细胞膜等可对水分子弥散产影响，因此病理状态可在一定程度上影响水分子弥散的各向异性。

脑胶质瘤具有侵袭性生长的特点，临床多采用手术治疗，但脑胶质瘤与脑组织内部主要纤维束解剖结构关系密切，手术治疗难度较大。为提高脑胶质瘤治疗效果，需预先了解其生物学性质及传导纤维情况。DTI属于无创检查技术，可清晰显示脑组织内部纤维束状态，并可分析评估水分子弥散程度及弥散方向，精确评估肿瘤与周边组织的病理变化情况，进而确定肿瘤侵袭度及边界，为医师确定治疗方案提供参考。常规MRI检查利用T1、T2加权成像技术可显示灰质与白质的对比效果，但无法显示纤维走行，采用DTI检查可显示白质纤维束走行，并可了解纤维束病理状态及与周边组织关系。如肿瘤未浸润及侵犯纤维束，DTI检查可正常显示纤维束。如肿瘤浸润侵犯纤维束，并产生实质水肿，则纤维束各向异性丧失，此时DTI检查可见纤维束异常显影。同时，DTI可用于预测评估胶质瘤病理分级情况，Ⅰ级、Ⅱ级瘤体ADC值、AF值均显著低于Ⅲ级、Ⅳ级。低级别胶质瘤各向异性指数无显著改变，高级别胶质瘤DTI检查可见各向异性指数降低，提示肿瘤细胞侵袭可导致白质纤维束受到破坏。各向异性指数也可用于区分脑水肿区域、肿瘤周边强化、正常白质，肿瘤周边水肿区域及正常白质均可见各向异性指数降低，其主要原因为病变所致轴突顺序性及排列方向异常。临床评估脑胶质瘤侵袭性期间，可将各向异性指数作为重要参考标准，其原因为肿瘤细胞浸润神经纤维组织轴突间隙区域，导致轴突数量显著降低，细胞膜及髓鞘磷脂等限制特定方向水分子运动的物质水平降低，导致各向异性指数下降。DTI也可用于评估脑胶质瘤细胞增殖状况及密度，健康脑组织AF值显著低于脑肿瘤，脑胶质瘤血管分布、细胞构成与AF值具有正相关性，肿瘤细胞密度增加可导致肿瘤实质ADC水平降低，肿瘤恶性程度增强也可导致肿瘤实质ADC水平降低。另外，手术是现阶段临床治疗脑胶质瘤的主要方案，采用DTI可为手术方案的确定提供参考。DTI可清晰显示肿瘤周边是否存在白质异常区域，并精确测算偏移角度，也可显示占位效应所致远端白质束位置异常，进而解决常规MRI检查存在的各类缺陷，指导医师选择适宜的手术入路方案。DTI可显示脑胶质瘤周边白质变化情况，将其与神经导航等技术联合应用可有效保护重要的神经组织，避免肿瘤切除范围过大所致神经功能缺损，显著提高手术操作精确度，降低术后并发症发生率，提高患者生活质量。另外，DTI可用于指导术后放疗治疗。DTI可清晰显示脑胶质瘤浸润白质状况，医师可依据DTI检查结果勾勒肿瘤所在区域，评估肿瘤高风险区域，并以此为依据设定放疗靶点，调整放疗剂量，在保证放疗疗效的基础上降低正常组织放射剂量。

本研究运用DTI技术期间重点评估有效锥体束与脑胶质瘤的解剖位置关系，有效锥体束是指中央前回走行、内囊后肢、大脑脚区域完整锥体束数量，可应用于评估锥体束受肿瘤影响程度。通过DTI技术可确定肿瘤是否累及有效锥体束，明确肿瘤边界，医师通过合理设计手术入路方案可有效躲避有效锥体束，进而提升手术安全性。采用DTI技术辅助完成脑胶质瘤切除术可明确手术操作目标及操作范围，最大程度上确保肿瘤完整切除，并可避免术中操作损伤有效锥体束，减少术中操作对脑组织的牵拉作用，充分暴露病变区域，进而提高手术效果。同时，不同级别脑胶质瘤对邻近区域白质纤维束的破坏及浸润程度存在显著差异，术中保持神经纤维束的完整性可影响预后效果[6]。相关临床研究表明[7]，脑胶质瘤术后运动功能恢复效果与有效锥体束增加幅度具有相关性。脑胶质瘤切除术前及术后应用DTI技术白质纤维束外观改善情况，通过对图像及参数的分析可预测患者预后效果。

总结分析本研究相关数据资料，两组患者肿瘤全切除率无显著差异，研究组患者术后KPS评分高于对照组，提示脑胶质瘤全切除术前应用DTI技术，可改善手术方式，提升术后生活质量。

临床行脑胶质瘤切除术前，对DTI图像及常规MRI图像进行综合分析评估可全方位获取纤维束信息，为医师确定手术入路方案提供参考依据，如患者为恶性程度较低的胶质瘤，且有效锥体束结构无显著破坏，需在切除操作中妥善保护胶质瘤周边有效锥体束；如患者为恶性程度较高的胶质瘤，有效锥体束严重破坏，需将手术范围适当扩大，以避免术后复发。同时，脑胶质瘤切除术中应用DTI仍存在一定缺陷。现阶段扫描的主要序列为SSEPI（单次激发平面回波成像序列），其图像极易受到磁敏感效应、涡流、运动等因素干扰，导致形成磁敏感性伪影及图像变形等问题。纤维分叉或交叉部位DTI单张量模式显著准确性偏低，无法满足临床诊断需求，为此需采用磁共振扩散频谱、Q球扩散影像、多张量模型等不同弥散影像模式，以提高诊断准确性，但上述弥散影像模式相关技术仍不成熟，检查期间存在一定误诊率。DTI检查期间，温度、黏滞度等组织生化特性均可对FA数值产生较大影响，病理状态下胶质瘤检测极易产生误差，且术中脑位移等问题可导致影响检查结果准确度，如采用DTI导航等技术则可导致扫描时间延长，后处理难度增大。为提升DTI在脑胶质瘤切除术中的临床应用价值，需加强脑胶质瘤的病理综合分析研究，强化硬件研发，不断完善相关技术，以确保患者安全顺利地完成脑胶质瘤切除术治疗干预，进而改善手术治疗及预后效果。

通过上述分析可知，DTI可分析脑组织细微结构变化情况，也可定量分析病变区域弥散情况，准确评估肿瘤的生物学特性，并可显示白质纤维病变情况，可为临床诊断及治疗提供参考依据。现阶段，DTI技术仍未得到临床广泛应用，且潜能仍需进一步深入探索及挖掘。未来伴随研究的逐步深入，临床可应用DTI评估不同级别脑胶质瘤纤维素的差异，也可利用DTI确定脑胶质瘤复发的具体模式，进而确定适宜的个体化治疗干预方案。将DTI与计算机技术结合也是未来DTI发展的重要方向，应用超微DTI等新技术可显著提高脑胶质瘤的诊疗效果。

综上所述，脑胶质瘤切除术前应用DTI检查临床价值突出，可指导手术方式选择，改善患者生活质量，值得全面推广。同时，本研究中择取患者样本量较少，缺乏同类型资料数据参照性对比分析研究，流程设计等方面不够系统完善，研究总时长不足，DTI应用于脑胶质瘤切除术的相关机制仍需持续评价与分析。