高b值擴(kuò)散加權(quán)成像在顱內(nèi)腦膜瘤診斷中的價(jià)值

禹智波，張?jiān)迫?，李錦青，喬清，宋凌恒

[摘要]目的探討磁共振高b值擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)在顱內(nèi)腦膜瘤診斷中的價(jià)值。方法 回顧分析我院36例經(jīng)臨床診斷或組織學(xué)證實(shí)的腦膜瘤患者(21例良性，15例惡性)的常規(guī)磁共振影像，以及在b = 1000 s/mm2和b = 2000 s/mm2的擴(kuò)散加權(quán)成像獲得兩個(gè)b值的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)圖。計(jì)算腫瘤實(shí)體組織、對側(cè)正常組織、瘤旁水腫的信號強(qiáng)度(SI)、ADC值和標(biāo)準(zhǔn)表觀擴(kuò)散系數(shù)(NADC)值，對兩個(gè)b值下的DWI圖像與臨床診斷或組織學(xué)檢查結(jié)果進(jìn)行比較分析。結(jié)果 b=2000 s/mm2比b=1000 s/mm2的DWI的圖像對比度更高，對病變邊界顯示更清晰、定位更準(zhǔn)確；惡性腦膜瘤在兩個(gè)b值下的平均ADC值明顯低于良性腦膜瘤；惡性腦膜瘤兩個(gè)b值的平均NADC比值也明顯低于良性腦膜瘤(P<0.05)。結(jié)論高b值擴(kuò)散加權(quán)成像能提高腦膜瘤的良惡性鑒別能力，在腦膜瘤的術(shù)前影像學(xué)評價(jià)中有重要作用，可為治療方案的選擇提供影像學(xué)依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]擴(kuò)散加權(quán)成像；表觀擴(kuò)散系數(shù)；腦膜瘤；惡性；良性

腦膜瘤約占全部顱內(nèi)腫瘤的14%~20%，通常以良性居多，非典型或惡性占10%[1]。典型的良性腦膜瘤常規(guī)MRI易于診斷，但常規(guī)MRI鑒別腦膜瘤的良惡性仍然十分困難[2]。常規(guī)MRI掃描常依據(jù)注射對比劑后腫瘤的強(qiáng)化程度進(jìn)行判斷，它只能反映血腦屏障的破壞程度，不能準(zhǔn)確地反映腦腫瘤組織的細(xì)胞密度、血管生成等生物學(xué)特征，容易造成分級失誤[3]。因此，需要有更先進(jìn)的影像學(xué)方法和手段用于腦膜瘤的良惡性鑒別。研究表明，由擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging, DWI)計(jì)算表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)值，是用于腦腫瘤術(shù)前鑒別和評估的一種可靠、非侵入式的新型方法，有助于改進(jìn)治療計(jì)劃[4-5]。本研究擬評估高b值(b = 2000 s/mm2)DWI方法在腦膜瘤良惡性鑒別診斷中的優(yōu)勢，為臨床治療方案的選擇提供影像學(xué)依據(jù)。

1對象與方法

1.1研究對象選取本院2012年4月~2014年11月MR檢查診斷為腦膜瘤的患者36例(21例良性，15例惡性)，年齡31~83歲，平均42.7歲；女性40例，男性12例。36例均接受手術(shù)治療并進(jìn)行了組織活檢，病理學(xué)結(jié)果和影像診斷相一致。

1.2常規(guī)MRI及DWI掃描方法采用Siemens 1.5T超導(dǎo)型磁共振裝置、頭正交線圈。先行常規(guī)MRI平掃，DWI采用單次激發(fā)自旋回波平面成像序列，參數(shù)：TR=2900 ms，TE=98 ms，視野230 mm×230 mm，矩陣128×128，層厚與層間距同常規(guī)掃描，在X、Y、Z 3個(gè)方向施加擴(kuò)散梯度，取擴(kuò)散敏感系數(shù)b=0 s/mm2、b=1000 s/mm2及b=2000 s/mm2。

1.3DWI資料分析計(jì)算ADC值DWI視覺判斷通常與正常腦白質(zhì)相比分為高信號、等信號或低信號，將b=1000 s/mm2和b=2000 s/mm2所得的DWI輸入配套工作站生成以像素為基礎(chǔ)的ADC圖。參照同一層面的T2WI圖像，在不同b值的ADC圖的瘤體實(shí)質(zhì)區(qū)、對側(cè)正常區(qū)以及瘤周水腫區(qū)各選取面積為20 mm2的感興趣區(qū)域，避開囊變及壞死區(qū)，連續(xù)3個(gè)層面，分別測出ADC值，取平均值。腫瘤的ADC值除以正常白質(zhì)的ADC值得到標(biāo)準(zhǔn)ADC值(NADC)，NADC值<1.00表示相對擴(kuò)散相對受限。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS22.0版統(tǒng)計(jì)軟件，對不同b值的瘤體實(shí)質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)及對側(cè)正常組織區(qū)的ADC值進(jìn)行比較分析，采用配對資料的t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2結(jié)果

2.1圖像視覺判讀結(jié)果常規(guī)MRI掃描T1WI、T2WI顯示不同強(qiáng)度信號，腫瘤實(shí)體組織通常在T2WI呈高信號(圖1a)，而在T1WI呈低信號(圖1b)。腦膜瘤DWI的信號是多變的(圖1c、d、e、f)，21例良性腦膜瘤，在b=1000 s/mm2時(shí)，12例顯示低信號、9例顯示等信號；在b=2000 s/mm2時(shí)，16例顯示低信號、5例顯示等信號。15例惡性腦膜瘤，在b=1000 s/mm2時(shí)，4例顯示低信號、2例顯示等信號、5例顯示高信號、4例顯示高信號和等信號的混雜信號；在b=2000 s/mm2時(shí)，4例顯示低信號、4例顯示等信號、7例顯示高信號。從以上結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，良性和惡性腦膜瘤的常規(guī)MR及DWI影像無明顯差別，因而不能依據(jù)常規(guī)MR及DWI影像對腦膜瘤的良惡性進(jìn)行鑒別。

2.2良惡性腦膜瘤ADC值和NADC值比較兩個(gè)b值下的ADC值和NADC值及范圍如表1所示。從表1中可見：惡性腦膜瘤在兩個(gè)b值下的平均ADC值、平均NADC值均明顯低于良性腦膜瘤(P<0.05)；兩個(gè)b值下惡性腦膜瘤的ADC值和NADC值均<1；在b=1000 s/mm2時(shí)良性腦膜瘤的ADC值和NADC值均>1；在b=2000 s/mm2時(shí)只有良性腦膜瘤的NADC值>1。因此，在高b值下DWI成像，腦膜瘤的NADC值>1時(shí)為良性的可能性較大，腦膜瘤的ADC值和NADC值均<1且越接近于0，為惡性的可能性較大。

圖1　1例惡性腦膜瘤患者(女性，47歲)常規(guī)MR和DWI圖像

(a)：軸位T2WI顯示瘤體高信號和等信號混雜信號、瘤周水腫高信號；(b)：軸位T1WI顯示瘤體低信號；(c) b=1000 s/mm2的DWI顯示瘤體實(shí)質(zhì)部分等信號、略低信號；(d)：b=2000 s/mm2的DWI顯示瘤體明顯擴(kuò)散的低信號；(e)：ADC1圖的b=1000 s/mm2；(f)ADC2圖的b=2000 s/mm2，腫瘤實(shí)體和瘤周水腫信號更高

表1　兩個(gè)b值下平均ADC值和NADC值(×10-3mm2/s)

3 討論

3.1高b值DWI的可行性、必要性及局限性不同部位進(jìn)行DWI掃描時(shí)采用的b值不同，腦組織常采用b=1000 s/mm2，但是隨著高場強(qiáng)MRI的普遍應(yīng)用，高b值的DWI序列已逐步應(yīng)用于人體檢查[6]。White等[7]認(rèn)為，高b值的DWI序列對膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷、膠質(zhì)瘤的分級均有高度的敏感性和特異性，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷中有很大應(yīng)用價(jià)值，可作為一種新的輔助檢查方法。影響DWI信號的因素主要有擴(kuò)散敏感系數(shù)(b值)、T2透射效應(yīng)及ADC等。b值反映擴(kuò)散敏感梯度的程度，由梯度脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間決定，它表示DWI對水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的敏感程度。b值越高，對水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越敏感，組織信號衰減越明顯。T2透射效應(yīng)是指當(dāng)受檢組織的T2值明顯增高時(shí)，在DWI上可殘留明顯的T2影像對比，它可能造成擴(kuò)散受限的假陽性。對b值>1000 s/mm2的DWI圖像的解釋必須考慮T2透射效應(yīng)，常用ADC圖和指數(shù)擴(kuò)散系數(shù)圖消除T2透射效應(yīng)[8]。

3.2ADC值與DWI信號的關(guān)系及腦膜瘤實(shí)質(zhì)區(qū)ADC值特性分析ADC值與DWI信號的關(guān)系可用公式：ADC=ln(S2/S1)/(b1-b2)來表示，其中S1、S2是不同擴(kuò)散敏感系數(shù)b1、b2條件下的DWI的信號強(qiáng)度。ADC值增加，DWI信號降低，反之亦然[9]。DWI能夠非侵入性評估腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)，因?yàn)榧?xì)胞和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)能夠阻礙水分子的流動(dòng)性，因此，這些細(xì)胞密集區(qū)域表現(xiàn)出低ADC值。由于腫瘤組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)增加，限制正常的水分子運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致ADC值比正常降低。反之，如果腫瘤組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)減少，水分子運(yùn)動(dòng)增加，導(dǎo)致ADC值比正常增高。腦膜瘤的DWI具有多變性，本研究發(fā)現(xiàn)腦膜瘤ADC值增加，與組織病理學(xué)的檢查結(jié)果相一致。良性腦膜瘤富含細(xì)胞內(nèi)液導(dǎo)致ADC值顯著增加，認(rèn)為是微囊作用的結(jié)果；惡性腦膜瘤常出現(xiàn)與腫瘤大小不成比例的顯著瘤周水腫，認(rèn)為是瘤周細(xì)胞預(yù)先增生的結(jié)果。

3.3不同b值下腦膜瘤ADC值特性分析高b值擴(kuò)散成像技術(shù)對鑒別腫瘤的瘤周水腫和腫瘤周圍無強(qiáng)化區(qū)域有重要作用，因?yàn)槌Ｒ?guī)MRI增強(qiáng)掃描的強(qiáng)化程度只能反映血腦屏障的破壞程度。另外，腫瘤局部的DWI視覺分析和定量分析，在b=2000 s/mm2時(shí)比b=1000 s/mm2時(shí)更敏感。腦膜瘤的ADC值范圍很寬，在b=1000 s/mm2時(shí)為(0.58~1.20)×10-3mm2/s，在b=2000 s/mm2時(shí)為(0.38~0.89)×10-3mm2/s，良性和惡性腦膜的平均ADC值在b=1000 s/mm2時(shí)都明顯低于b=2000 s/mm2時(shí)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，可能是腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)增加限制了水分子的自由擴(kuò)散，從而導(dǎo)致ADC值相對減少。研究證實(shí)人腦模型描述擴(kuò)散分快和慢的兩個(gè)組成部分，信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)分為兩種情況：高b值時(shí)的緩慢擴(kuò)散和在相對較低b值時(shí)快速擴(kuò)散，腦膜瘤的ADC值和基于組織學(xué)結(jié)果的腦膜瘤分級呈負(fù)相關(guān)，隨著高b值增加,ADC值反而降低，提示腦膜瘤級別更高[10]。

高b值DWI技術(shù)對鑒別腦膜瘤的良惡性十分有用，且圖像對比度更高，對病變邊界顯示更清晰、定位更準(zhǔn)確，也增加了腦膜瘤良惡性鑒別的靈敏度和特異性。根據(jù)本研究結(jié)果認(rèn)為，在高b值下DWI成像，腦膜瘤的NADC值>1時(shí)為良性的可能性較大，腦膜瘤的ADC值和NADC值均< 1且越接近于0，為惡性的可能性較大。以此可作為鑒別腦膜瘤良惡性的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 尹丹,鄧?yán)?王小宜,等. ADC值術(shù)前評價(jià)腦膜瘤病理級別的研究[J]. 臨床放射學(xué)雜志,2006, 25:497-501.

[2] Hakyemez B, Yildirim N, Gokalp G, et al. The contribution of diffusion weighted MR imaging to distinguishing typical from atypical meningiomas[J]. Neuroradiology, 2006,48:513-520.

[3] 邱麗華,韓福剛,龔啟勇,等. 磁共振常規(guī)成像及DWI對腦膜瘤的診斷價(jià)值[J]. 放射學(xué)實(shí)踐,2012,27:474-479.

[4] Kwee TC, Galban CJ, Tsien C, et al. Intravoxel water diffusion heterogeneity imaging of human high-grade gliomas[J]. NMR Biomed,2010,2:179-187.

[5] 趙本勝,余永強(qiáng),錢銀鋒,等．毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤的CT、MRI表現(xiàn)[J].臨床放射學(xué)雜志,2007,26(6):539-542．

[6] 鄧?yán)?尹丹,王小宜,等. 腦膜瘤擴(kuò)散加權(quán)成像及其病理分級的初步探討[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2008,19:502-504.

[7] White JB, Piepgras DG, Scheithauer BW, et al. Rate of spon-taneoushemorrhage in histologically proven cases of pilocytic as trocytoma[J]. J Neurosurgery, 2008,108(2):223-226.

[8] 李培嶺,翟昭華,曾南林.高b值擴(kuò)散加權(quán)成像在膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展[J]. 國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志,2012,35:422-425.

[9] 韓博,張軍,馬鳴岳,等. 3.0T MRI高b值DWI在顱內(nèi)DWI高信號病變的應(yīng)用[J].實(shí)用放射學(xué)雜志,2014,30:1080-1082.

[10]Kawahara Y, Nakada M, Hayashi Y, et al. Prediction of high-grade meningioma by preoperative MRI assessment[J]. J Neurooncol, 2012,108:147-152.

Value of high b-value diffusion weighted imaging in diagnosis of intracranial meningiomas

Yu Zhibo, Zhang Yunquan, Li Jinqing, Qiao Qing, Song LinghengDepartment of Medical Imaging, Hospital 324 of PLA, Chongqing, 400020, China

[Abstract]ObjectiveTo explore the value of high B-value diffusion weighted imaging (DWI) in diagnosis of intracranial meningiomas. Methods A retrospective analysis was made on the conventional magnetic resonance imaging of 36 patients with meningiomas clinically diagnosed or histologically confirmed in our hospital (benignn= 21 and malignantn= 15) and the apparent diffusion coefficient (ADC) imaging of two b values obtained from diffusion weighted imaging at b = 1,000 s/mm2and b = 2,000 s/mm2. The tumor tissue, normal contralateral tissue, peritumoral edema signal intensity (SI), ADC values and normal apparent diffusion coefficient (NADC) values were calculated and the DWI of two b values and the clinical diagnosis or histological examination results were compared and analyzed. ResultsThe contrast of DWI from b = 2,000 s/mm2was higher than that from b =1,000 s/mm2and the lesion boundary can be showed more clearly and the positioning was more accurately; the average ADC values of malignant meningioma obtained from the two b values were significantly lower than those of benign meningioma and the average NADC ratios of malignant meningioma from the two b values were also significantly lower than those of benign meningiomas (P<0.05). Conclusion The high b-value DWI can improve the ability to discriminate benign and malignant meningiomas; it plays an important role in preoperative imaging evaluation and can provide imaging basis for the selection of treatment method for meningioma.

[Key words]diffusion weighted imaging; apparent diffusion coefficient; meningioma; malignant; benign

(收稿日期:2015-01-28)

文章編號1004-0188(2015)04-0352-04

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2015.04.002

中圖分類號R 739.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

通訊作者:張?jiān)迫?，電話?3883392001；E-mail：13883392001@163.com

基金項(xiàng)目:重慶市自然科學(xué)基金(cstc2014jcyjA10011)
作者單位:400020 重慶，解放軍324醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科