DTI纤维束重建联合术中超声在脑功能区胶质瘤手术中的应用

李旭朝，成晶晟，徐立新

常德市第一人民医院神经外科，湖南常德 415000

脑胶质瘤是生长迅速的恶性肿瘤，尽管手术疗效较好，但术后复发率较高。有数据提示超过90%的肿瘤切除率将显著延长患者的生存时间和减低术后复发率，但脑胶质瘤结构复杂，位于脑组织深部区域，肿瘤的范围及与白质纤维束的关系无法准确判断，导致手术切除率低，肿瘤易复发甚至侵袭，而盲目大范围切除可能损伤患者脑组织，影响患者术后恢复[1]。弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能够立体、直观地显示肿瘤与白质纤维束的关系，通过观测水分子扩散运动幅度和方向进行分析，目前关于脑胶质瘤的研究主要在于定性研究，而针对判断脑胶质瘤范围及性质等信息的研究尚待深入[2]。故而，本研究探讨弥散张量成像纤维束重建联合术中超声在脑功能区胶质瘤手术中的应用价值，旨在为临床脑胶质瘤治疗方案的制定提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月至2021年1月在我院手术治疗的脑功能区胶质瘤患者89例，其中男性41例，女性48例；年龄41～65岁，平均年龄(49.18±5.59)岁；体质量指数19.20～24.90 kg/m2，平均体质量指数(22.20±2.03)kg/m2；病灶部位：额顶叶运动区43例，优势半球语言区34例，多个脑叶12例；肿瘤体积40～82 cm3，平均体积(65.50±11.43)cm3；病理类型：低级别58例，高级别31例。本研究经院伦理委员会批准。纳入标准：均经病理学确诊；病变位于脑功能区；术前Karnofsky功能状态(KPS)评分>60分；患者及家属知情同意。排除标准：合并有其他恶性肿瘤者、凝血功能异常等其他疾病者。观察组(n=46)给予DTI纤维束重建联合术中超声，对照组(n=43)给予术中超声定位，两组性别、年龄、体质量指数、病灶部位、肿瘤体积及病理类型比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 方法

1.2.1检查方法

使用我院飞利浦公司生产超导型磁共振成像(MRI)系统，先予以常规MRI扫描显示肿瘤位置，使用单次激发平面自旋回波序列进行DTI扫描，间隔0 mm，层厚2 mm，TR/TE=5000/60 ms，层数60，视野FOV 230×230，于16个各向同性方向上施加扩散敏感梯度，MRI系统附件软件重建图像，计算感兴趣区各向异性分数(FA)值和表观扩散系数(ADC)值。脑功能区胶质瘤患者相关影像图见图1。

1.2.2治疗方法

观察组给予DTI纤维束重建联合术中超声：使用3.0T MRI系统(美国GE公司生产)进行扫查，根据DTI影像资料保护皮层下白质纤维束和确定肿瘤切除范围，使用彩色多普勒超声仪(意大利百胜公司)进行超声探查，术中神经外科和超声科医生共同探测病灶深度，胶质瘤界限等信息，确定皮层切口、皮层造瘘深度和方向，术后转入ICU监护治疗，严密监测患者血压、神志及瞳孔变化等生命体征变化。对照组于超声引导下进行常规脑胶质瘤切除术，手术方法与观察组相同。

1.2.3评估标准

KPS评分：80分以上为非依赖级，即生活自理级；50～70分为半依赖级，即生活半自理；50分以下为依赖级，即生活需要别人帮助[3]。

Anderson脑肿瘤症状评估量表(MDASI-BT)：该量表采用0～10分计分，0分为无症状或无干扰，10分表示症状和干扰最严重[4]。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 两组手术情况比较

手术时间、术中出血量和住院时间，两组比较差异无统计学意义(P>0.05)；观察组肿瘤全切率明显高于对照组(P<0.05)。见表1。

表1 两组手术情况比较

2.2 两组手术前后各评分比较

观察组和对照组术后KPS评分、MDASI-BT评分均较术前改善(P<0.05)；观察组术后KPS评分明显高于对照组(P<0.05)，而MDASI-BT评分明显低于对照组(P<0.05)。见表2。

表2 两组手术前后各评分比较

2.3 两组症状改善情况比较

观察两组症状改善情况，观察组和对照组症状好转比例均>50%，其中观察组好转比例明显高于对照组(P<0.05)。见表3。

表3 两组症状改善情况比较

2.4 观察组不同症状改善患者临床资料、DTI参数比较

观察组治疗无变化或加重患者病理类型高级别比例、FA值明显高于好转患者(P<0.05)，ADC值明显低于好转患者(P<0.05)；治疗好转、无变化或加重患者术前KPS评分、术前MDASI-BT评分、肿瘤全切率等比较，差异无统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 观察组不同症状改善患者临床资料、DTI参数比较

2.5 相关性分析

将观察组患者病灶FA值、ADC值与术前KPS评分、MDASI-BT评分进行相关分析，结果显示：病灶FA值、ADC值与术前KPS评分、MDASI-BT评分无明显相关性(P>0.05)。

2.6 DTI定量参数预测治疗效果的价值

FA值、ADC值预测观察组患者治疗好转的ROC曲线下面积分别为0.756和0.803，P<0.05。见表5。

表5 DTI定量参数预测治疗效果的ROC曲线参数

3 讨论

脑胶质瘤发病率居颅内肿瘤首位，多表现为严重的中枢神经系统症状，属于最常见的原发性颅脑肿瘤，患者死亡率较高且预后较差[5]。手术是脑胶质瘤的主要方法，尽可能大范围地切除肿瘤可以减少疾病的复发，但可能对脑组织和功能造成损伤。因此，脑胶质瘤术前检查确认脑胶质瘤恶性程度及皮质功能区与病灶、白质纤维束的关系对提高治疗效果和改善预后至关重要。

DTI技术的图像重组功能主要与脑组织内水分子弥散及磁共振信号变化有关，可显示脑白质纤维束，特别是颅内交叉纤维和瘤周水肿方面能够更清晰地显示肿瘤与脑白质纤维的位置关系有助于评估脑胶质瘤的性质和边界[6]。本研究结果显示观察组肿瘤全切率明显高于对照组。DTI图像中红色代表左右纤维束的走形，蓝色代表上下纤维束走形，绿色则代表前后纤维束的走形，其他方向走形的纤维束依照其方向来表达[7,8]。DTI图像可显示胶质瘤与邻近重要的白质纤维束，若术前白质纤维束表现为破坏，则全切甚至扩大切除胶质，若重要白质纤维束表现为推移、浸润，则需保留白质纤维束，进而制定合理的手术方法。

本研究显示，术后观察组较对照组具有更高的KPS评分，更低的MDASI-BT评分，症状好转比例明显高于对照组，提示DTI纤维束重建联合术中超声在脑功能区胶质瘤手术治疗中有助于更好地改善患者的脑功能及临床症状。切除大脑功能区胶质瘤时依据DTI分析肿瘤和判定肿瘤切除程度，结合皮质电刺激定位功能区，有助于了解病变的切除程度和判断肿瘤与功能区关系，制定合理的治疗方案和切除路径，提高肿瘤切除率，改善临床症状。

ADC值能够反映肿瘤组织细胞密度，肿瘤细胞密度越高，ADC值越低，因此高恶性肿瘤ADC值较低，肿瘤恶性程度最高部位的ADC值最低，反之较高；FA对弥散各向异性低值更为敏感，作为张量各向异性与张量比值可描述水分子弥散过程中速度和方向的不均匀性[9,10]。本研究结果显示观察组治疗无变化或加重患者病理类型高级别比例、FA值明显高于好转患者，ADC值明显低于好转患者。转归较差的脑胶质瘤的恶性程度更高，细胞密度更高，因此ADC值较低。此外，转归较差的脑胶质瘤病灶实质区存在大量肿瘤细胞浸润，组织结构排列失常或破坏，自由水成分增加，进而导致FA值明显降低。

DTI定量参数预测治疗效果的价值结果显示FA值、ADC值预测观察组患者治疗效果具有较高的特异性和灵敏性。DTI图像可直接显示脑白质纤维束，更加直观地分析脑内白质纤维束的走行，有助于了解病变对纤维束破坏的分析[11,12]。高级别脑瘤和转移瘤普遍存在周围脑白质的破坏和浸润，三维神经束成像存在缺如和中断表现，因而通过DTI图像可以判断白质纤维束的变化对肿瘤及其好转程度提供数据参考。ADC值是一个标量，只代表弥散梯度磁场施加方向上水分子的弥散特点，不能完全、正确地评价不同组织各向异性的特点，而FA代表各向异性程度，反映分子在空间位移的程度，且与组织的方向有关，但本研究的相关性结果病灶FA值、ADC值与术前KPS评分、MDASI-BT评分无明显相关性，这可能是因为本研究样本量较少，还需要进一步大样本，多中心研究证实。

综上所述，DTI纤维束重建联合术中超声在脑功能区胶质瘤手术中有较好的价值，值得临床使用。