ASL 与DTI 在脑胶质瘤术后复发与放射性损伤鉴别中的应用价值

郑志研，林翠君，黄春榆，谢福川，蓝博文（通信作者）

（1 汕头大学医学院 广东 汕头 515041）

（2 惠州市中心人民医院放射科 广东 惠州 516001）

（3 惠州市中心人民医院肿瘤放疗科 广东 惠州 516001）

脑胶质瘤是由神经胶质细胞癌变产生的颅内原发性恶性肿瘤，脑胶质瘤病情发展迅速，复发率及死亡率高，患者5 年内生存率仅为35%[1]。外科手术切除是治疗脑胶质瘤的首选治疗方法，然而常规手术切除清除率较低，80%患者会出现原病灶周围肿瘤复发，往往需要术后辅助放化疗，长期脑部放射性治疗不可避免地导致患者脑组组织损伤，出现血脑屏障破坏、脑水肿等[2]。鉴别脑胶质瘤术后复发与放射性损伤对临床治疗方法调整及时采取有效干预措施，改善患者预后至关重要。常规的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）序列扫描及脑部CT 对脑胶质瘤术后复发与放射性损伤均表现为异常强化灶、水肿、局部坏死及囊变等，难以进行有效区分[3]。本研究探究动脉自旋标记成像（arterial spin labeling，ASL）与弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）在脑胶质瘤术后复发与放射性损伤鉴别中的应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取惠州市中心人民医院2017 年5 月—2023 年5 月收治的脑胶质瘤术后放化疗后MRI 增强检查出现异常强化灶患者70 例为研究对象，根据二次手术病理检查或随访结果分为胶质瘤复发组（46 例）及放射性损伤组（24 例）。胶质瘤复发组中男29 例，女17 例，年龄25 ～68 岁，平均（54.06±10.57）岁；WHO 分级：Ⅲ 级24 例，Ⅳ级22 例。放射性损伤组中男13 例，女11 例，年龄20 ～70 岁，平均（53.79±9.64）岁；WHO 分级：Ⅲ级14 例，Ⅳ级10 例。两组一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。患者及家属知情并签署知情同意书。

纳入标准：①经临床病理学诊断为Ⅲ～Ⅳ级脑胶质瘤，经神经外科手术切除；②术后行标准放化疗辅助治疗；③术后3 个月内MRI 增强检查提示异常强化区域；④患者临床资料完整，无ASL、DTI 检查禁忌证。排除标准：①术后2 周内MRI 增强扫描显示肿瘤有残留者；②合并其他颅内肿瘤、起搏器植入、核磁共振检查禁忌证；③ 预计生存期不足6 个月；④运动伪影较大者，接近颅顶或颅底骨质异常病灶者。

1.2 方法

采用荷兰飞利浦Multiva 1.5T 和德国西门子Prisma 3.0T MRI 扫描仪，16 通道相控阵头部线圈，行常规MRI 平扫及增强检查、ASL 及DTI 检查。扫描序列及参数如下，T1WI：TR/TE/TI=2 000 ms/14 ms/900 ms；T2WI：TR/TE=4 500 m s/95 m s；FLAIR：TR/TE/TI=8 000 ms/99 ms/2 400 ms。ASL 检查序列参数：厚度4 mm，FOV 192 mm×192 mm， 矩阵64×64，TR/TE=4 600 ms/16 ms，总扫描时间5 min。DTI 检查序列参数：TR/TE=3 200 ms/69 ms，b=0、1 000 s/mm2，FOV 220 mm×220 mm，矩阵128×128，总扫描时间4 min。ASL 及DTI 原始数据采用配套软件进行处理，选取病灶最大层面的相邻3 个不同层面的轮廓进行测量相对脑血容量（relative cerebral blood volume，rCBV）、各向异性分数（fractional anisotropy，FA）、平均扩散率（mean diffusivity，MD）值，由2 名经验丰富的影像诊断医师采用盲法分别进行记录参数信息及图像判读。

1.3 观察指标

①比较ASL 及DTI 诊断结果及诊断准确率，准确率=（诊断胶质瘤复发+诊断放射性损伤）/总例数×100%；②比较两组rCBF、MD、FA 值；③分析rCBF、MD、FA 值对脑胶质瘤术后复发与放射性损伤的鉴别效能。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0 对数据进行统计分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，采用t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验；采用受试者操作特征（ROC）曲线分析rCBF、MD、FA 值对脑胶质瘤术后复发与放射性损伤的鉴别效能，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 诊断结果及诊断准确率比较

ASL 诊断显示胶质瘤复发41 例，放射性损伤21 例，DTI 诊断显示胶质瘤复发40 例，放射性损伤21 例，二者联合诊断胶质瘤复发45 例，放射性损伤24 例，诊断准确率分别为88.57%、87.14%、98.57%，见表1，影像表现见图1、图2。

图1 ASL 影像表现

图2 DTI 影像表现

表1 诊断结果及诊断准确率比较

2.2 rCBF、MD、FA 值比较

胶质瘤复发组rCBF、MD、FA 值均高于放射性损伤组（P＜0.05），见表2。

表2 rCBF、MD、FA 值比较（±s）

表2 rCBF、MD、FA 值比较（±s）

组别例数rCBF（mL·100 g-1·min-1）MDFA胶质瘤复发组 462.53±0.362.17±0.41 0.45±0.12放射性损伤组 240.95±0.221.22±0.24 0.16±0.02 t 19.63410.43511.715 P＜0.001＜0.001＜0.001

2.3 rCBF、MD、FA 值对脑胶质瘤术后复发与放射性损伤的鉴别效能

ROC 曲线分析显示，rCBF、MD、FA 值单一及联合检测鉴别脑胶质瘤术后复发与放射性损伤AUC 分别为0.819、0.769、0.804、0.927，联合检测优于单一检测，见表3、图3。

图3 ROC 曲线分析rCBF、MD、FA 值对脑胶质瘤术后复发与放射性损伤的鉴别效能

表3 rCBF、MD、FA 值对脑胶质瘤术后复发与放射性损伤的鉴别效能

3 讨论

脑胶质瘤在颅内呈高浸润性生长与正常脑组织边界不清，且随着肿瘤级别增高，癌细胞对周围脑组织侵袭越严重，手术清除难度越大，残留的肿瘤组织术后复发风险越高[4]。术后辅助放化疗可以有效抑制肿瘤细胞增殖，提高患者生存率。放射性损伤通常出现在患者放化疗后3 个月内，甚至数月或者数年内，是由于放射性因素或肿瘤细胞破坏导致的血管内皮细胞及基底膜损伤、血脑屏障破坏周围组织损伤及坏死、脱髓鞘、血管及胶质细胞反应性增生等。早期放射性损伤是可逆的，临床症状不明显，发展至晚期会造成患者放射性脑坏死，导致患者认知、运动功能障碍，颅内压增高等[5]。鉴别脑胶质瘤与放射性损伤对临床管理，是否使用二线治疗药物或进行二次手术切除等具有重要意义。

ASL 是一种灌注成像方法，使用标记的血液氢质子来测量血流速度，可以准确评估肿瘤血管形成及微循环灌注情况，反应病变区域微血管密度及血流灌注信息，对术后异常强化区域进行ASL 扫描是评估肿瘤复发的准确的影像学依据[6]。脑胶质瘤复发时，大量新生血管形成呈现高灌注状态，ASL rCBF 灌注增高，而放射性损伤时内皮细胞损伤，血管壁纤维素性坏死，周围组织缺氧等，局部呈现低灌注状态，rCBF 值降低。新生血管大量形成是肿瘤细胞增殖的基础，脑胶质瘤级别越高肿瘤中微小血管越丰富，呈现局部高灌注[7]。经辅助放化疗后，监测治疗区域灌注状态的改变是评估疗效的重要指标，本研究结果显示脑胶质瘤复发患者rCBF 值较放射性损伤高，与褚玉玄等[8]研究相符。DTI 是通过对水分子施加弥散梯度脉冲，并在三维空间追踪水分子在不同介质中不同方向及速率的弥散程度并成像来反映不同组织结构的变化[9]。FA 可以反映水分子扩散的幅度，MD 可以反映水分子扩散的平均量等，DTI 可以形象化显示蛋白纤维束走形及数量，提供基于细胞内外间隙水分子扩散特性及微观结构完整性的图像和参数[10]。脑胶质瘤复发病灶有丝分裂活跃组织结构复杂，肿瘤细胞密度高细胞外周间隙小，神经束走形蔓延数量增多，水分子扩散幅度及扩散程度加大，FA、MD 值升高。此外，通过分析肿瘤FA、MD 值并提取直方图特征可以预测不同级别脑胶质瘤异柠檬酸脱氢酶（IDH）基因型，IDH 突变型患者FA 值高而MD 低，肿瘤浸润程度较低，血脑屏障破坏及轴突损伤程度轻，提示患者预后良好[11]。DTI 反映了脑内神经纤维束及微观组织结构的复杂性及完整性，通过FA 及MD 值参数细化可以鉴别脑胶质瘤复发与放射性损伤，本研究结果显示，脑胶质瘤复发患者FA、MD 值较放射性损伤升高，与尧麒等[12]研究相符。

综上所述，ASL 及DTI 通过对患者颅内血管及蛋白纤维束成像，可以反映局部组织新生血管结构及数量，反映微观组织结构及蛋白纤维束密度及完整性，对脑胶质瘤复发与放射性损伤具有良好的鉴别效能。