劉鐵軍 鄭英杰

(廣西柳州市人民醫(yī)院放射科，柳州市 郵編，E-mail：lzryltjmr@126.com)

臨床創(chuàng)新

氫質(zhì)子磁共振波譜聯(lián)合彌散加權(quán)成像在鑒別腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性損傷中的應(yīng)用價(jià)值▲

劉鐵軍 鄭英杰

(廣西柳州市人民醫(yī)院放射科，柳州市 郵編，E-mail：lzryltjmr@126.com)

目的 探討氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-MRS)聯(lián)合彌散加權(quán)成像(DWI)在鑒別腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性損傷中的應(yīng)用價(jià)值。方法 選取25例腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)(復(fù)發(fā)組)及15例放射性腦損傷患者(放射性壞死組)，均行1H-MRS和DWI檢查，收集患者治療后首次出現(xiàn)實(shí)質(zhì)強(qiáng)化區(qū)的膽堿(Cho)/肌酐(Cr)、Cho/N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、NAA/Cr比值，以及相應(yīng)區(qū)域的表觀彌散系數(shù)(ADC)值。并應(yīng)用受試者工作特征(ROC)曲線評(píng)價(jià)以上4個(gè)參數(shù)鑒別腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性損傷的效能。結(jié)果 放射性壞死組的ADC值顯著高于復(fù)發(fā)組(P<0.05)，而Cho/Cr和Cho/NAA值顯著低于復(fù)發(fā)組(P<0.05)；兩組NAA/Cr比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。ROC曲線結(jié)果顯示，Cho/Cr值曲線下面積為0.935，診斷界值為2.24(P<0.05)，敏感性及特異性分別為93.3%、86.4%；Cho/NAA曲線下面積為0.874，診斷界值為1.975(P<0.05)，敏感性及特異性分別為100.0%、78.0%；NAA/Cr曲線下面積為0.618，診斷界值為0.625(P>0.05)；ADC曲線下面積為0.974，診斷界值為9.895×10-4 mm2/s(P<0.05)，敏感性及特異性分別為86.7%、100.0%。結(jié)論1H-MRS和DWI的多個(gè)參數(shù)能夠有效鑒別膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷，對(duì)臨床治療方案的制訂具有重要參考價(jià)值。

腦膠質(zhì)瘤；氫質(zhì)子磁共振波譜成像；彌散加權(quán)成像；術(shù)后；復(fù)發(fā)；放射性性腦損傷

腦膠質(zhì)瘤作為顱內(nèi)最常見的原發(fā)性腫瘤，其生長(zhǎng)方式為沿白質(zhì)纖維束浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，且惡性程度越高浸潤(rùn)越明顯，因此手術(shù)難以完全徹底切除腫瘤，通常需要在術(shù)后輔助以放射治療以延長(zhǎng)患者的生存期。但在臨床工作中，放射性損傷已經(jīng)成為放射治療的嚴(yán)重并發(fā)癥，并且放射性性腦損傷影像學(xué)特征與膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)類似。對(duì)放射性腦損傷與膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)進(jìn)行鑒別對(duì)臨床制定下一步治療方案有重要參考價(jià)值，因此這成為臨床關(guān)注和研究的熱點(diǎn)[1]。本文旨在通過氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)結(jié)合彌散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)，評(píng)價(jià)兩種磁共振技術(shù)在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)及放射性腦損傷中的應(yīng)用價(jià)值，為快速準(zhǔn)確地鑒別放射性腦損傷和膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)提供有效的影像學(xué)參數(shù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2013年1月至2015年12月我院收治的40例腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)或放射性腦損傷患者，年齡(43±7.8)歲，其中膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)(復(fù)發(fā)組)25例，放射性腦損傷(放射性損傷組)15例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)所有患者均經(jīng)常規(guī)放射治療；(2)均經(jīng)手術(shù)病理或隨訪(隨訪時(shí)間>6個(gè)月)證實(shí)為腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)或放射性腦損傷，常規(guī)MRI掃描首次發(fā)現(xiàn)強(qiáng)化灶以后立刻進(jìn)行DWI和1H-MRS掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)放射治療后時(shí)間短于半年；(2)病變部位特殊，病灶接近顱頂及顱底骨質(zhì)，易造成磁場(chǎng)不均勻，影響檢查結(jié)果準(zhǔn)確性；(3)患者有起搏器置入及其他磁共振檢查的禁忌證[2]。放射性腦損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)：手術(shù)病理未見腫瘤細(xì)胞；或影像學(xué)定期隨診病灶無變化或病灶縮小，水腫減輕；臨床表現(xiàn)逐漸好轉(zhuǎn)。腫瘤復(fù)發(fā)的診斷標(biāo)準(zhǔn)：手術(shù)病理找到腫瘤細(xì)胞或影像學(xué)定期隨診病灶進(jìn)行性增大；臨床表現(xiàn)逐漸惡化。

1.2 檢查方法 使用Philips Achieva 3.0T TX/GE Singa HDe 1.5T磁共振成像系統(tǒng)、8通道相控陣線圈進(jìn)行掃描。檢查序列包括常規(guī)T1加權(quán)成像(T1-weighted image，T1WI)、T2加權(quán)成像(T2-weighted image，T2WI)、DWI和1H-MRS。具體成像參數(shù)：T1WI，層厚7 mm，層間距2 mm，視野(field of vision，F(xiàn)OV )24 cm×24 cm，矩陣192×256，激勵(lì)次數(shù)(number of excitations，NEX)=2，T1加權(quán)液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(T1-weighted fluid-attenuated inversion recovery，T1-FLAIR)序列，重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)/重復(fù)時(shí)間(echo time，TE)=2 100 ms/9.0 ms，反轉(zhuǎn)時(shí)間(invert time，TI)=750 ms，成像時(shí)間90 s；T2WI，層厚7 mm，層間距2 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣192×256，NEX=2，快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)/快速自旋回波(fast spin echo，F(xiàn)SE)序列，TR/TE=3 000 ms/95 ms，成像時(shí)間110 s；DWI：采用自旋回波(spin echo，SE)平面成像技術(shù)，3個(gè)垂直平面彌散梯度，b值取0、1 000 s/mm，TR/TE=8 000 ms/120 ms，層厚/間隔6 mm/1 mm，成像時(shí)間約60 s。在常規(guī)增強(qiáng)完成后行1H-MRS掃描，采用3D/2D點(diǎn)分解頻譜分析法(point resolve spectroscopy，PRESS)序列，反轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV 12 cm×12 cm，體素10 mm×10 mm，TR 1 000 ms，信號(hào)平均次數(shù)(number of signal averaged，NSA)=1，用時(shí)6 min 10 s，體素放置區(qū)盡量避開囊變、壞死等部位。

1.3 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用MR Extended Workspace(EWS)工作站后處理軟件進(jìn)行1H-MRS和DWI分析。(1)1H-MRS分析方法為：將MRS原始圖像導(dǎo)入工作站，軟件自動(dòng)完成信號(hào)平均、基線校正、相位循環(huán)、代謝物識(shí)別及峰值計(jì)算，分別獲得實(shí)質(zhì)強(qiáng)化區(qū)域的膽堿(choline，Cho)/肌酸(creatine，Cr)、CHo/N-乙酰天門冬氨酸(N-acetyl aspartate，NAA)和NAA/Cr值。(2)DWI分析方法為：將DWI圖像導(dǎo)入工作站，自動(dòng)計(jì)算出表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖，ADC值的實(shí)質(zhì)強(qiáng)化區(qū)測(cè)量應(yīng)盡量與1H-MRS體素放置區(qū)保持一致，本研究中經(jīng)3次測(cè)量，取標(biāo)準(zhǔn)差最小的一組數(shù)據(jù)的平均值。實(shí)質(zhì)強(qiáng)化區(qū)的確定需結(jié)合T1增強(qiáng)圖像，并由兩位有10年以上臨床經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生共同確定，選取實(shí)質(zhì)強(qiáng)化區(qū)最大層面，并盡量避開囊變、壞死、出血等區(qū)域。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以(x±s)表示，所有數(shù)據(jù)均進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，對(duì)于滿足正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不滿足的采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)。本文中所有數(shù)據(jù)均滿足正態(tài)分布，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。應(yīng)用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線求得曲線下面積、診斷界值及診斷敏感性、特異性。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性腦損傷區(qū)的1H-MRS及DWI表現(xiàn) 腫瘤復(fù)發(fā)者Cho波較放射性腦損傷者明顯升高，并且在b=1 000的DWI圖中，復(fù)發(fā)組的信號(hào)也高于放射性損傷組，見圖1和圖2。放射性壞死組的ADC值顯著高于復(fù)發(fā)組(P<0.05)，而Cho/Cr和Cho/NAA值顯著低于復(fù)發(fā)組(P<0.05)；兩組NAA/Cr比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

圖1 腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)的1H-MRS及DWI表現(xiàn)

注：患者女，41歲，腦質(zhì)瘤放射治療結(jié)束3個(gè)月后隨訪發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)。圖A為MRI T1增強(qiáng)圖像顯示，左側(cè)額顳葉明顯不均勻強(qiáng)化病灶；圖B 為DWI圖示，左側(cè)額顳葉病灶區(qū)呈高信號(hào)，提示彌散受限；圖C、D為MRS圖顯示，提示病灶區(qū)病灶區(qū)Cho升高，NAA、Cr明顯減低，Cho/NAA、Cho/Cr比值升高，提示腫瘤復(fù)發(fā)。

圖2 腦膠質(zhì)瘤放射性腦損傷患者的1H-MRS及DWI表現(xiàn)

注：患者男，45歲，腦質(zhì)瘤放射治療結(jié)束隨訪1年以上，病情穩(wěn)定。圖A為MRI T1增強(qiáng)圖，右側(cè)額、顳葉可見中度強(qiáng)化不均勻強(qiáng)化病灶；圖B為DWI圖，右側(cè)額、顳葉病灶區(qū)呈等信號(hào)改變，未見彌散受壓；圖C、D為MRS圖，提示病灶區(qū)Cho輕度減低，NAA、Cr明顯減低，Cho/NAA、Cho/Cr比值稍升高，提示放射性腦損傷改變。

2.21H-MRS和DWI參數(shù)鑒別腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性腦損傷的ROC曲線分析 ADC、Cho/Cr和Cho/NAA三者在對(duì)應(yīng)的診斷閾值下，敏感性和特異性都較好，而NAA/Cr的ROC曲線分析無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表2。

表1 兩組1H-MRS及DWI參數(shù)比較(x±s)

表2 1H-MRS及DWI參數(shù)的ROC曲線分析

3 討 論

3.11H-MRS在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)及放射性腦損傷中的價(jià)值 膠質(zhì)瘤具有彌漫生長(zhǎng)特性，是臨床當(dāng)中最難以治愈、復(fù)發(fā)率最高的腫瘤?；颊咭环矫嫘枰ㄟ^手術(shù)后結(jié)合放射治療來延長(zhǎng)生存期，另一方面也必須忍受放射治療引起的組織損傷。因此，在臨床工作中有效鑒別膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性腦損傷有助于判斷治療效果，進(jìn)而為臨床醫(yī)生制訂治療方案提供參考。常規(guī)MRI平掃及增強(qiáng)檢查是最常用的磁共振檢查技術(shù)，但腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性腦損傷在磁共振增強(qiáng)檢查時(shí)示均顯示病灶區(qū)域強(qiáng)化，因此二者的鑒別診斷非常困難[3-4]。

1H-MRS是目前唯一無創(chuàng)的、可反映活體組織病理生理及生化變化的技術(shù)，可檢測(cè)常規(guī)MRI不能顯示的組織代謝情況。MRS反映腦組織代謝的化合物主要有NAA、Cho、Cr等。由于腫瘤細(xì)胞增殖旺盛、細(xì)胞代謝加快，細(xì)胞膜及細(xì)胞器的崩解可釋放游離的膽堿，1H-MRS表現(xiàn)為Cho峰升高；腫瘤細(xì)胞呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，神經(jīng)細(xì)胞遭到破壞，故其NAA峰降低[5]。故在腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)患者中，其1H-MRS典型表現(xiàn)為NAA顯著降低，Cr稍下降，Cho不同程度升高，Cho/Cr、Cho/NAA均升高[6-7]，而NAA/Cr的值比較難以預(yù)測(cè)。放射性腦損傷是放療后的并發(fā)癥，其病理生理學(xué)基礎(chǔ)尚未完全清楚，與患者治療過程中的照射劑量、照射視野大小及照射頻率、生存時(shí)間有關(guān)。當(dāng)發(fā)生放射性壞死時(shí)，若在初期掃描，由于存在細(xì)胞破壞與炎性修復(fù)，可以造成Cho升高和NAA峰減低，但由于這時(shí)的細(xì)胞增殖處于正常范圍內(nèi)，其升高和降低程度遠(yuǎn)不如復(fù)發(fā)腫瘤細(xì)胞。當(dāng)掃描發(fā)生在放射性損傷末期時(shí)，除脂質(zhì)成分以外，其他代謝物表現(xiàn)水平均較低，因此1H-MRS表現(xiàn)為NAA、Cho、Cr都處于較低水平[8-9]。因此本文采用了Cho/Cr、Cho/NAA和NAA/Cr這3個(gè)參數(shù)，結(jié)果顯示放射性壞死組的ADC值顯著高于復(fù)發(fā)組(P<0.05)，Cho/Cr和Cho/NAA值顯著低于復(fù)發(fā)組(P<0.05)，而兩組NAA/Cr比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，符合以上的規(guī)律；此外，ROC曲線分析結(jié)果顯示只有Cho/Cr和Cho/NAA具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且診斷效能較高。孟明柱等[10]的研究也發(fā)現(xiàn)，Cho/Cr、Cho/NAA的比值可以比較直觀地評(píng)價(jià)顱內(nèi)膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷，與本文的研究結(jié)論相似。NAA/Cr值并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能有以下兩方面的原因：一方面病例數(shù)較少；另一方面Cr的值同膠質(zhì)瘤級(jí)別相關(guān)，本文中并未考慮該影響因素。

3.2 DWI在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)及放射性腦損傷中的價(jià)值 DWI是目前唯一一種能夠直接在活體組織上測(cè)量水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與成像的方法，可通過DWI間接了解細(xì)胞的密度、功能狀態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)的改變，因此可通過ADC值的測(cè)量來定量研究水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的大小[11]。在腫瘤組織中，細(xì)胞排列越緊密，密度越大，細(xì)胞間隙相對(duì)越狹窄，細(xì)胞內(nèi)水分子擴(kuò)散就越受到限制，故低級(jí)別膠質(zhì)瘤的DWI表現(xiàn)為等或低信號(hào)，ADC值相對(duì)增高，而高級(jí)別膠質(zhì)瘤的DWI表現(xiàn)為高信號(hào)，ADC值較低[12]。而在放射性損傷中，組織細(xì)胞壞死、液化等致使細(xì)胞密度減少，細(xì)胞間隙增大，水分子彌散運(yùn)動(dòng)能力活躍導(dǎo)致ADC值升高，而對(duì)于復(fù)發(fā)病例，由于腫瘤組織細(xì)胞密度高、細(xì)胞外間隙小，水分子彌散運(yùn)動(dòng)能力下降，致使ADC值減低[13]。本文結(jié)果也顯示，放射性壞死組的ADC值顯著高于復(fù)發(fā)組(P<0.05)。Asao等[14]發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)組織ADC 值低于放射損傷組織。雖然由于機(jī)器的差異，各個(gè)實(shí)驗(yàn)求解出來的具體ADC值有差異，但是卻具有相同的趨勢(shì)，本研究的研究結(jié)果與以上研究結(jié)果相似。此外，ROC曲線分析結(jié)果顯示，ADC鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)及放射性腦損傷的敏感性和特異性都較高。因此，對(duì)于放療后出現(xiàn)異常強(qiáng)化的病灶，ADC值的測(cè)量有助于判定病灶內(nèi)是否存在腫瘤細(xì)胞密集區(qū)，對(duì)于評(píng)估放射治療效果有一定價(jià)值。

3.3 多種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用在膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷鑒別中的意義 由于膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)特性及腫瘤內(nèi)成分復(fù)雜，術(shù)后所致的局部損傷、膠質(zhì)增生、伽瑪?shù)吨委熀笏碌膿p傷以及腫瘤不同轉(zhuǎn)歸造成腫瘤成分混雜等原因，單純利用一種磁共振成像技術(shù)對(duì)病變進(jìn)行分析有一定的局限性。通過對(duì)DWI和H-MRS的多參數(shù)定量分析，能顯著改善復(fù)發(fā)與損傷的鑒別診斷準(zhǔn)確率，對(duì)臨床制訂治療方案具有重要參考價(jià)值。

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廣西醫(yī)藥衛(wèi)生科研課題(Z2013648)

劉鐵軍(1969～)，男，碩士，副主任醫(yī)師，研究方向：神經(jīng)及頭頸影像學(xué)診斷。

R 739.41

A

0253-4304(2016)05-0711-04

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.05.33

2016-01-14

2016-04-05)