不同级别脑胶质瘤患者MRI图像纹理特征分析

舒明军，樊晓明，徐世道

(信阳市第四人民医院 影像科，河南 信阳 464100)

脑胶质瘤是常见的原发性颅内肿瘤，占颅内肿瘤的40%～50%，手术切除为主要治疗手段，因脑胶质瘤发展迅速，大多患者治疗效果欠佳，复发率高，预后较差，故加强早期诊断控制病情进展十分重要。磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)是诊断脑部肿瘤的常用技术，但常规MRI无法鉴别脑胶质瘤的级别，给临床上制定有效的治疗方案带来很大困难[1]。MRI图像纹理是通过图像处理后获取的纹理参数，可对图像分布特征、像素间关系等定量评估，还可获取常规MRI无法识别的图像信息[2]。但是，将MRI图像纹理用于不同级别脑胶质瘤的鉴别诊断相关研究较少。本研究探讨不同级别脑胶质瘤患者MRI图像纹理特征，为临床上治疗方案的制定提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年8月至2020年5月信阳市第四人民医院收治的84例脑胶质瘤患者，其中男60例，女24例；年龄32～56岁，平均(44.12±3.15)岁；体质量指数(body mass index，BMI)18.8～24.4 kg·m-2，平均(21.54±0.64)kg·m-2；肿瘤直径26～65 mm，平均(45.58±2.76)mm。(1)纳入标准：①符合《中国中枢神经系统脑胶质瘤诊断和治疗指南(2015)》[3]中脑胶质瘤诊断标准；②行手术治疗，经病理学确诊为脑胶质瘤；③术前未接受化疗、放疗等相关治疗；④自愿签署知情同意书。(2)排除标准：①MRI图像不清晰，未达到后期处理标准；②合并脑梗死；③有脑部手术史。

1.2 研究方法

1.2.1肿瘤分类方法 根据《WHO中枢神经系统肿瘤最新分类标准(2016)》[4]对84例脑胶质瘤患者进行登记分类，将Ⅰ级患者纳入低级别组，将Ⅱ级、Ⅲ级患者纳入高级别组。

1.2.2诊断方法 采用西门子公司生产的3.0T超导型MRI仪，对比剂采用钆喷替酸葡甲胺(西安瑞禧生物科技有限公司，生产批号20180612、20191104，规格10 mL)，剂量为0.2 mmol·kg-1，速率为3.0 mL·s-1。患者取平卧位，先行常规MRI扫查，扫描序列包括T1加权成像(T1-weighted image，T1WI)、T2加权成像(T2-weighted image，T2WI)、弥散加权成像(diffusionweightedimaging，DWI)、液体衰减反转恢复(fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR)，设置扫描参数如下。T1WI：重复时间为200 ms，回波时间为2.50 ms，层厚为5 mm，层间距为1 mm，视野为 240 mm×240 mm。T2WI：重复时间为4 000 ms，回波时间为93 ms。DWI：重复时间为2 800 ms，回波时间为90 ms。FLAIR序列：重复时间为9 000 ms，回波时间为93 ms。之后行增强扫描，包括冠状位、矢状位、轴位，扫描参数：重复时间为450 ms，回波时间为 9 ms，层厚为5 mm，层间距为1 mm，视野为250 mm×250 mm。

1.2.3图像处理及纹理分析 对扫描的图像采用Image J软件处理，勾画出肿瘤最大径层面的感兴趣区，避开水肿区，去除静脉窦、大血管、伪影的脑膜、囊变及坏死区。由2名经验丰富的影像学专家单独分析图像。在T1增强轴位图像上勾画出连续层面整个肿瘤边界的感兴趣区，除肿瘤周边水肿区域。由纹理分析软件计算偏度、峰度、熵值、一致性、逆差矩等相关参数。

2 结果

2.1 肿瘤级别分类结果84例患者中经病理学诊断出低级别肿瘤者44例，占52.38%(44/84)，高级别肿瘤者40例，占47.62%(40/84)。

2.2 MRI纹理参数低级别与高级别肿瘤图像纹理偏度、峰度相比，差异无统计学意义(P>0.05)；低级别肿瘤者熵值低于高级别者，一致性、逆差矩高于高级别者，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 不同级别肿瘤者MRI纹理参数比较

2.3 MRI纹理参数对不同级别脑胶质瘤的评估价值将脑胶质瘤的肿瘤级别作为状态变量(低级别=0，高级别=1)，将熵值、一致性、逆差矩作为检验变量，绘制ROC曲线图结果显示，熵值评估脑胶质瘤疾病的AUC为0.931，评估价值较高，逆差矩评估脑胶质瘤疾病的AUC分别为为0.812、0.728，评估价值中等。见表2。

表2 MRI纹理参数对不同级别脑胶质瘤的评估价值

3 讨论

脑胶质瘤是源于神经胶质细胞的颅内肿瘤，根据细胞种类不同可分为多种类型，且不同类型的胶质瘤治疗及预后也有所不同。低级别的脑胶质瘤可通过单纯性手术切除进行治疗，高级别因恶性程度需在术后接受放疗或化疗，以控制病情的进展。

临床上治疗脑胶质瘤虽有多种手段，但大多患者仍预后较差，肿瘤复发率高，尽管多种影像学技术可对脑胶质瘤作出临床分级，但有时不同级别肿瘤影像学表现相似，易误诊，进而导致治疗方法选择不当，故选择一种更准确、快捷的评估方法十分重要。MRI是常用的影像学检查技术，MRI的图像纹理分析不受医生主观判断及诊断经验的影响，可通过分析图像的灰阶信息对不同疾病的肿瘤作出定量评估，在鉴别诊断方面具有一定优势[5]。本研究结果显示，84例患者中经病理学诊断出低级别肿瘤44例，高级别肿瘤40例，两组偏度、峰度无明显差异，但低级别熵值低于高级别，一致性、逆差矩高于高级别，提示熵值、逆差矩、一致性与脑胶质瘤疾病有关。ROC曲线图发现，熵值对脑胶质瘤的评估价值较高，一致性、逆差矩对脑胶质瘤的评估价值为中等，可见熵值、逆差矩、一致性对不同级别脑胶质瘤有较高评估价值，其原因在于，MRI图像纹理参数中熵值、一致性与纹理复杂度及不均质度有关，在脑胶质瘤中，高级别肿瘤内部含有较多不成熟血管，级别越高则肿瘤分化越差，复杂度与不均质度越高[6]。在常规MRI中，低级别脑胶质瘤与高级别者影像学表现相似，且肿瘤复杂程度不一，导致肉眼无法判别影像的差异[7]。在增强图像中，与高级别脑胶质瘤相比，低级别者图像象素值总体分布较集中，离散程度较小，直方图的形态相对陡峭，且纹理相对规则、均匀，熵值偏低，一致性偏大；但高级别者图像象素总体分布散乱，离散程度大，直方图形态平整，熵值偏大，一致性偏低[8-9]。本研究结果提示，熵值、一致性用于评估脑胶质瘤级别有一定价值。还有研究认为，在增强成像中，熵值和逆差矩可反映脑胶质瘤等级，熵值可反映肿瘤复杂程度，逆差矩可评估图像均匀性[10]，与本研究结果相符。可见MRI图像纹理中熵值、一致性、逆差矩可作为评估脑胶质瘤级别的客观标准，有助于降低误诊率。

综上所述，不同级别脑胶质瘤图像熵值、一致性、逆差矩存在一定差异，临床上可通过MRI纹理参数对脑胶质瘤患者进行分级，为治疗方案的制定提供依据。