王国杰，梁日晶，刘 莹，韩艳华，任秀娥

（邢台市第三医院放射科1，设备科2，功能科3，河北 邢台 054000）

脑胶质瘤（glioma）是颅内最常见的恶性原发性肿瘤之一，WHO 中枢神经系统肿瘤分类将其分为Ⅰ～Ⅳ级，其中Ⅰ、Ⅱ级为低级别胶质瘤，Ⅲ、Ⅳ级为高级别胶质瘤[1]。脑胶质瘤的病理分级不同，治疗方法选择亦不同，目前脑胶质瘤的术前诊断方法主要靠影像学检查，以磁共振成像（MRI）最多见，但常规MRI 成像对肿瘤定性、分级诊断困难，MRI 扩散加权成像（diffusiom weighing imaging，DWI）和扩散张量成像能（diffusion tensor imaging，DTI）能为常规MRI 图像提供有效补充[2]，但两者的具有作用目前尚存在争议。为此，本研究应用3.0T 磁共振DTI及DWI 技术测量脑胶质瘤瘤体及瘤周ADC 值、MD 值及FA 值来评估其对大脑半球胶质瘤病理分级的诊断效能，旨在为临床术前评价脑胶质瘤恶性程度提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2016 年3 月-2021 年5月在邢台市第三医院经手术病理证实的52 例脑胶质瘤患者的临床资料，其中男32 例，女20 例；年龄27～78 岁，平均年龄（55.10±13.21）岁。按2016 年WHO 中枢神经系统肿瘤分类标准分为，Ⅰ级13例，Ⅱ级12 例，Ⅲ级14 例，Ⅳ级13 例。将Ⅰ、Ⅱ级共25 例列为低级别胶质瘤组，其中男17 例，女8例；年龄27～78 岁，平均年龄（53.56±13.72）岁；Ⅲ、Ⅳ级共27 例列为高级别胶质瘤组，其中男15 例，女12 例；年龄28～73 岁，平均年龄（56.52±12.81）岁。两组性别、年龄比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究已获得我院医学伦理委员会批准，患者对本研究知情同意且已签署知情同意书。

1.2 纳入和排除标准 纳入标准：①患者的临床病理资料和MRI 图像资料齐全；②颅内单发病灶，均有囊变和瘤周水肿；③MRI 检查前及术前均未行任何相关治疗。排除标准：①合并其他脏器的原发恶性肿瘤；②免疫力低下，存在严重糖尿病或多脏器功能衰竭患者；③存在MRI 检查禁忌证。

1.3 仪器与方法 采用Siemens MAGNETOM Skyra3.0T超导磁共振扫描仪，16 通道头颅专用线圈，所有患者均行横轴位、冠状位和矢状位常规平扫、DTI 和常规增强扫描，主要扫描序列和参数：①T1WI 轴位扫描（T1_TSE_dark_fluid_tra）（TR 2210 ms，E10 ms）；②T2WI 轴位扫描（TR3930 ms，TE94 ms）；③T2WI 水抑制轴位扫描（T2_TSE_dark_fluid_tra）；④DWI（b 值：1000 s/mm2，TR4400 ms，TE64 ms）；⑤T2WI 矢状位扫描（TR3930 ms，TE94 ms）；⑥T1WI 轴位增强扫描（TR250 ms，TE2.64 ms）；⑦T1WI 矢状位增强扫描（TR240 ms，TE2.46 ms）；⑧DTI（TR5400 ms，TE95 ms）层厚3 mm，层间距0 mm；⑨T1WI 冠状位增强扫描（TR240 ms，TE2.46 ms）；层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵256×256，视野（FOV）220 mm×220 mm，增强扫描经左肘静脉注射钆特酸葡胺（Gd-DOTA），剂量0.1 mmol/kg，注射完毕后继续注射20 ml 生理盐水冲洗。

1.4 图像处理与分析 采用Siemenssyngo MMWP 工作站进行图像后处理，应用Neuo 3D 工具包对DTI 图像进行后处理，由2 名长期从事神经影像诊断的副主任医师参照常规MRI 序列横轴位图像上选取肿瘤直径最大层面，并在对照的表观弥散系数（appareat dif fusion coefficient，ADC）、平均弥散系数（mean diffusivity，MD）和各项异性分数（fractional anisotropy，FA）图最大层面上选取肿瘤实质区和瘤周水肿区约30 mm2感兴趣区（ROI），测量3～5 次DWI、DTI 图像上ADC、MD 和FA 值，并取其平均值，尽量不要包括囊变、坏死和出血区域。比较高、低级别组脑胶质瘤瘤体及瘤周ADC 值、MD 值及FA值的差异性。

1.5 统计学方法 采用SPSS 26.0 统计分析软件，计量资料以（）表示，组间两两比较采用独立样本t检验，应用Spearman 等级分析各参数与病理分级的相关性，采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评价各参数对大脑半球脑胶质瘤病理分级的诊断效能，以P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组瘤体及瘤周ADC、FA 图信号比较 两组ADC 图显示脑胶质瘤瘤体呈不均匀高信号者38例、呈低或等信号者14 例；瘤周水肿呈高信号者47例、呈等信号者6 例，坏死囊变区呈高信号者38 例。FA 黑白图与彩图显示脑白质纤维受侵、破坏者37例，测得FA 值有不同程度下降；脑白质纤维受压推移者15 例，测得其FA 值无明显变化，见图1。

图1 两组瘤体及瘤周ADC、FA 图信号比较

2.2 两组瘤体和瘤周ADC、MD 和FA 值比较 低级别胶质瘤组瘤体ADC、MD 值均高于高级别胶质瘤组，差异有统计学意义（P＜0.05）；两组间瘤体FA 值比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。高、低级别脑胶质瘤组瘤周ADC、MD 及FA 值比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表1 两组瘤体ADC、MD 和FA 值比较（）

表1 两组瘤体ADC、MD 和FA 值比较（）

表2 两组瘤周ADC、MD 和FA 值比较（）

表2 两组瘤周ADC、MD 和FA 值比较（）

2.3 脑胶质瘤瘤体各参数与病理分级的相关性Spearman 等级相关分析显示，脑胶质瘤瘤体ADC值、MD 值均与病理分级呈负相关（P＜0.05），见表3。

表3 脑胶质瘤瘤体各参数与病理分级的相关性（，×10-3 mm2/s）

表3 脑胶质瘤瘤体各参数与病理分级的相关性（，×10-3 mm2/s）

2.4 瘤体ADC、MD 值对大脑半球脑胶质瘤的诊断效能 ROC 曲线显示，瘤体MD 的曲线下面积（AUC）为0.914，瘤体ADC 的AUC 为0.851，瘤体MD 值诊断高低级别脑胶质瘤的敏感度为84.00%，特异度为96.30%，诊断阈值为1.499；瘤体ADC 值诊断高低级别脑胶质瘤的敏感度为76.00%，特异度为85.20%，诊断阈值为1.537，见表4、图2。

表4 瘤体ADC、MD 值对大脑半球脑胶质瘤的诊断效能

图2 瘤体ADC、MD 值鉴别诊断大脑半球高、低级别胶质瘤的ROC 曲线

3 讨论

脑胶质瘤恶性程度高、复发率高及5 年生存期短。研究报道[1]，成人高级别胶质瘤的1 年及5 年生存率分别为30%、13%。根据肿瘤细胞的分化程度，WHO 将脑胶质瘤分为低级别（Ⅰ、Ⅱ级）和高级别（Ⅳ、Ⅴ级）两类，不同级别的脑胶质瘤的MRI 影像表现不同，其治疗方法和临床预后亦不同。穿刺活检或手术切除获得病理组织学检查是诊断脑胶质瘤的金标准，但其创伤大，风险高。利用MRI 新技术可对脑胶质瘤进行术前分级，预测其病理分级，有助于临床选择治疗方式和对预后的评估。

DWI 是一种分析组织中水分子扩散运动的成像技术，在DWI 中，ADC 图是由单一像素的ADC 值进行自然对数换算后取得，因此同一组织在ADC 图和DWI 图中信号相反[3]，ADC 值能直接反映水分子的扩散速率，即ADC 值越高，ADC 图信号越高（越白），DWI 图信号越低，水分子扩散速率越快，反之亦然[4，5]。观察DWI 图像时要联合ADC 图一块观看以避免T2透射效应[6]，如囊变坏死在ADC 图上是高信号，在DWI 图像上亦可呈高信号。本研究结果表明，高、低级别脑胶质瘤瘤体ADC 值不同，且ADC值与脑胶质瘤的病理分级呈负相关，即脑胶质瘤的病理分级随着ADC 值的降低呈上升趋势。张峰等[7]认为，低级别脑胶质瘤的ADC 值高于高级别脑胶质瘤，与本研究结果基本一致。彭令荣等[8]报道脑胶质瘤的ADC 值与病理分级呈负相关，结论与本研究结果基本一致。分析原因：高级别脑胶质瘤肿瘤细胞增殖快，细胞数及新生血管多，核浆大，排列紧密，细胞外间隙较小，限制了瘤体内水分子的扩散[9-11]，故在MRI 图像上表现为低ADC 值和高信号。有学者认为不同b 值下肿瘤实质部分最小ADC 值随着b 值增高而逐渐下降，主要是因为ADC 值易受组织灌注影响，瘤体及瘤周水肿的血流灌注不同[12]。本究结果还显示，高级别组脑胶质瘤瘤周ADC 值高于低级别组，但差异无统计学意义，与刘海等[2]研究结果一致，原因可能是高级别脑胶质瘤瘤周血管源性水肿严重、水分子扩散速率快有关[13]。高级别胶质瘤周围血脑屏障破坏，肿瘤新生血管生成及血管通透性增加导致瘤周大片水肿，且邻近肿瘤区又受到肿瘤细胞的浸润，为浸润性血管源性水肿[14]。

DTI 是磁共振的功能成像之一，有多个参数，能从三维空间各个方向上定量分析水分子的扩散程度，其主要用来评价组织纤维结构的完整性，是DWI 图像单一参数的有效补充。临床上常用于评价脑、脊髓、心脏及骨骼肌等方面的疾病[3]。DTI 是显示大脑白质纤维束结构的新技术，不但能显示纤维结构的完整性和走向方向，还能显示水分子各向扩散运动情况[15]。DTI 常用参数为MD 和FA。MD 值可定量评价水分子自由扩散能力，其数值代表水分子各向平均扩散能力。本研究结果显示，高、低级别组脑胶质瘤的瘤体MD 值存在差异，即低级别胶质瘤组瘤体MD 值高于高级别胶质瘤组；且瘤体MD 值与脑胶质瘤病理分级呈负相关，表明瘤体MD 值随着病理分级的升高呈下降趋势，且脑胶质瘤瘤体MD值与病理分级相关性高于ADC 值，提示DTI 较DWI 能更准确的预测脑胶质瘤的病理分级。DWI 是单一ADC 参数、单一平面内成像，多会低估组织各向异性，而MD 值是多参数、三维立体空间成像，能准确体现水分子扩散能力[16]，故MD 值是ADC 值得有效补充，有学者将MD 值进一步分为DA 和DR值来鉴别诊断高级别胶质瘤，发现其诊断敏感性不如MD 值高[17]。FA 图是DTI 序列最常用图，FA 值能反映水分子各向异性程度。本研究结果显示，不同级别脑胶质瘤瘤体与瘤周FA 值比较，差异无统计学意义（P＞0.05），与蔡志超等[18]的研究结果一致。分析认为，瘤体、瘤周FA 值对脑胶质瘤病理分级无效，一方面是因为FA 图像上显示的是脑白质纤维的受侵和被推移征象，而在高低级别脑胶质瘤上都可出现；另一个方面是FA 值受肿瘤细胞密度、细胞外间隙及白质纤维髓鞘完整性等多因素的影响及患者的体质不同，实验缺乏可重复性[19]。

本研究结果表明，瘤体MD 值鉴别诊断高、低级别脑胶质瘤的AUC 为0.914，ADC 值鉴别二者的AUC 为0.851，提示MD 与ADC 均能反映肿瘤瘤体组织的水分子扩散能力，DTI 可反映脑白质纤维束的受侵、破坏和推挤情况，MD 值可从三维立体空间多方面反映瘤体水分子扩散情况，更能准确显示不同级别瘤体生物组织学特性。

本研究不足之处：仅研究了大脑半球不同级别脑胶质瘤的DTI 和DWI 图像特征，未进行脑干和小脑半球的脑胶质瘤研究；选取DTI 参数较少，亦未应用相对ADC 和相对FA 值，且样本量较小。

综上所述，DTI、DWI 均可用于术前评估大脑半球脑胶质瘤病理分级，且DTI 更具优势，有较好的临床应用价值。