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體素內(nèi)不相干運動成像監(jiān)測腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應的初步探討

王斌1，張輝2，王效春2，譚艷1，秦江波2，王樂2，李麗娜2，雷穎2

目的探討磁共振體素內(nèi)不相干運動成像(IVIM)在監(jiān)測腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應中的應用價值。方法26例腦膠質(zhì)瘤病人(15例腦膠質(zhì)瘤復發(fā)，11例治療后反應)在同步放化療結(jié)束2個月內(nèi)行頭部常規(guī)MRI掃描、增強掃描及多b值彌散加權(quán)掃描，通過IVIM軟件的雙指數(shù)模型，對圖像后處理得到standard ADC、slow ADC(D)、fast ADC(D*)、fraction of fast ADC(f)的偽彩圖，分別測量病例異常強化區(qū)standard ADC值、D值、D*值、f值。采用兩樣本t檢驗比較兩組各參數(shù)值是否存在差異，受試者工作特性曲線(ROC)評估各參數(shù)值在腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應鑒別診斷的效能。結(jié)果復發(fā)組強化病灶standard ADC值、D值低于治療后反應組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。ROC曲線分析，當standard ADC值、D值曲線面積分別為0.703、0.788時，其閾值分別為1.166、0.631，敏感性分別為54.5%、81.8%，特異性分別為86.7%、73.3%；復發(fā)組的強化病灶D*值、f值均高于治療后反應組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。ROC曲線分析，當D*值、f值曲線面積分別為0.752、0.758時，診斷閾值分別為2.642、0.693，敏感性分別為66.7%、81.8%，特異性分別為81.8%、66.7%。結(jié)論IVIM可監(jiān)測腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應，為腦膠質(zhì)瘤病人在臨床的進一步治療提供影像依據(jù)。

腦膠質(zhì)瘤；體素內(nèi)不相干運動成像放化療；復發(fā)；治療后反應

腦膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)常見原發(fā)腫瘤，術(shù)后易復發(fā)，預后差，其治療以手術(shù)切除腫瘤為主，結(jié)合放化療等綜合治療方式[1]。腦膠質(zhì)瘤復發(fā)與治療后反應的影像學及臨床癥狀相似，但治療手段不同，因此應用磁共振成像技術(shù)監(jiān)測其預后具有重要臨床意義。Le Bihan提出雙指數(shù)模型的擴散加權(quán)成像即體素內(nèi)不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)，將影響水分子擴散運動的多種因素簡化為主要的兩種，即膜外水分子擴散和微血管水分子擴散，同時獲取擴散和灌注參數(shù)。而腦膠質(zhì)瘤復發(fā)與治療后反應的病理基礎不同，前者細胞增殖，細胞密度增高，腫瘤新生血管增多；后者細胞死亡，細胞密度減低，新生血管減少[2]。本研究探討IVIM在腦膠質(zhì)瘤復發(fā)與治療后反應監(jiān)測中的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年10月—2016年12月山西醫(yī)科大學第一醫(yī)院術(shù)后病理證實為腦膠質(zhì)瘤且行同步放化療病人63例，發(fā)現(xiàn)新發(fā)強化病灶病例26例；通過二次手術(shù)病理或超過6個月隨訪證實，15例腦膠質(zhì)瘤復發(fā)，11例治療后反應。若同步放化療結(jié)束后6個月內(nèi)無需變更治療方案或增強病灶保持穩(wěn)定或減小，則診斷為治療后反應；若出現(xiàn)以下情況之一的診斷為腫瘤復發(fā)：新病灶出現(xiàn)；除外其他原因引起的臨床表現(xiàn)惡化；死亡或病情惡化引起的失隨訪；明確的不可測量的疾病進展。

1.2 檢查方法 MRI掃描采用GE 3.0 T超導型MR掃描儀，采用8通道頭線圈。成像參數(shù)包括軸位、矢狀位T1WI(TR/TE=1 674 ms/20 ms，F(xiàn)OV=24.6 cm)，軸位T2WI(TR/TE=6 820 ms/1.6 ms，F(xiàn)OV=22 cm)，軸位T2 FLAIR(TR/TE=8 024 ms/126.8 ms，F(xiàn)OV=22 cm)，層厚為6.0 mm。增強掃描采用SE-EPI序列，TR=1 500 ms，TE=14.5 ms，F(xiàn)A=90°，激勵次數(shù)1，視野240×255，矩陣128×128。

IVIM參數(shù)采用平面回波成像(EPI)序列，采用0，20，50，100，200，400，800，1 200，1 800，2 500，3 000，3 500，4 000 s/mm2共13個b值，TR=3 000 s，TE=115.5 s，NEX=3，視野24×24，矩陣128×128，層厚為6.0 mm，層間距1.0 mm。

1.3 圖像獲取與分析 將采集的原始數(shù)據(jù)導入GE AW4.4后處理工作站，采用Functool軟件包處理獲得IVIM的standard ADC圖、slow ADC圖、fast ADC圖、fraction of fast ADC圖。觀察所得各組灌注圖，結(jié)合常規(guī)平掃及增強掃描圖像，選腫瘤實性部分強化最明顯層面作為分析層面，并在軸位T1WI異常強化區(qū)域設置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，感興趣區(qū)大小為20 mm2～40 mm2，測量standard ADC值、D值、D*值、f值且避開出血、壞死及囊變區(qū)，每處測量3次，求平均值。

2 結(jié) 果

2.1 腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復發(fā)組與治療后反應組IVIM各參數(shù)值比較 腦膠質(zhì)瘤復發(fā)組強化區(qū)平均standard ADC值、D值均低于治療后反應組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；腦膠質(zhì)瘤復發(fā)組強化區(qū)平均D*值、f值均高于治療后反應組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。詳見表1。

表1 腦膠質(zhì)瘤復發(fā)組和治療后反應組IVIM各參數(shù)值差異比較(±s)

2.2 IVIM各參數(shù)值的ROC曲線分析結(jié)果(見表2)

表2 IVIM各參數(shù)值的ROC曲線分析結(jié)果

3 討 論

腦膠質(zhì)瘤復發(fā)組織學表現(xiàn)與原發(fā)腫瘤類似，表現(xiàn)為腫瘤干細胞增殖，包括腫瘤細胞數(shù)量增多、密度增加等[3-4]，血管內(nèi)皮細胞增生，腫瘤血管生成，伴隨較高的腦血容量及血腦屏障破壞[5-6]。治療后反應包括假性進展和放射性壞死[7]。假性進展是在腫瘤治療區(qū)可發(fā)現(xiàn)一過性強化灶增大或出現(xiàn)新的強化灶，而組織學上無腫瘤細胞存在[8]。放射性壞死病理改變包括出血、水腫、神經(jīng)細胞死亡，脫髓鞘和血管內(nèi)皮細胞的損傷和壞死，導致血腦屏障的破壞[7，9-10]。由于腫瘤復發(fā)和治療后反應均可導致血腦屏障破壞，因此常規(guī)MRI增強掃描時可在術(shù)區(qū)及放療照射視野內(nèi)出現(xiàn)新的強化病灶，常規(guī)磁共振表現(xiàn)難以對二者進行準確監(jiān)測。與常規(guī)MRI不同， IVIM可同時測量組織的灌注和擴散。在生物組織中，不相干運動包括水的分子擴散和血液在毛細管網(wǎng)中的微循環(huán)灌注。根據(jù)IVIM理論，其成像技術(shù)可同時獲得毛細管網(wǎng)中的分子擴散和微循環(huán)灌注[11]。目前IVIM在中樞神經(jīng)系統(tǒng)方面主要應用于研究腦膠質(zhì)瘤術(shù)前的診斷和分級[12-13]，采用IVIM方法對腦膠質(zhì)瘤治療后反應進行評價報道較少。基于腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應的病理機制不同，嘗試驗證IVIM雙指數(shù)模型得出的灌注和擴散參數(shù)兩者是否有統(tǒng)計學意義。Shen等[14]認為IVIM同動脈自旋標記及擴散加權(quán)成像效果一樣，可作為一種新方法評估腦腫瘤的灌注和擴散。Ye等[15]認為IVIM的灌注和擴散參數(shù)可鑒別腫瘤復發(fā)和治療后反應，且認為IVIM的灌注和擴散參數(shù)的診斷性能較動態(tài)磁敏感對比增強MRI(DSC-MRI)更具優(yōu)勢。

本研究結(jié)果顯示，腦膠質(zhì)瘤復發(fā)組standard ADC值、D值均略低于治療后反應組，這說明復發(fā)組強化病灶的擴散受限程度強于治療后反應組，其原因為腦膠質(zhì)瘤復發(fā)的強化病灶為腫瘤組織，腫瘤細胞數(shù)目增多，密度增加，細胞間隙較小，導致水分子彌散受限，ADC值降低。Zeng等[6]研究發(fā)現(xiàn)腦膠質(zhì)瘤復發(fā)組的ADC值明顯低于治療后反應組。Al等[16]研究表明，ADC值可幫助區(qū)分腫瘤復發(fā)與治療后反應，腫瘤復發(fā)組ADC值明顯低于治療后反應組。

腦膠質(zhì)瘤復發(fā)組強化病灶D*值、f值略高于治療后反應組，提示腦膠質(zhì)瘤復發(fā)的微循環(huán)灌注系數(shù)及灌注分數(shù)大于治療后反應，這是由于腫瘤血管生成是一個復雜的多步驟過程，且在形態(tài)上表現(xiàn)為血管數(shù)量的增加及內(nèi)皮細胞的增殖，導致組織的血容量及通透性增加。腦膠質(zhì)瘤復發(fā)時血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達加強，造成新生血管的生成和代謝活性的增加，腫瘤生長需要大量的毛細血管網(wǎng)供給養(yǎng)份，因此水分子沿血管運動導致的灌注效應更強[17]。Wirestam等[18]證明D*和f的中位值與采用DSC-MRI方法測得的腦血流量值有較好的一致性。

本研究中，腦膠質(zhì)瘤復發(fā)組D*值顯著高于反射性損傷組，這說明D*值可反映膠質(zhì)瘤復發(fā)組中血流量的增加，盡管反映血流量的灌注參數(shù)D*與實際腦血流量之間關(guān)系有待進一步深入研究，但肯定的是D*值可在一定程度上反映腦膠質(zhì)瘤組織的灌注信息，為監(jiān)測腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應提供有價值信息。Puig等[19]認為f值和D*值與相對腦血流量(rCBF)具有相關(guān)性，IVIM可用于測量腦腫瘤灌注，預測膠質(zhì)母細胞瘤6個月生存率。Kim等[11]研究認為腫瘤復發(fā)組灌注的第90百分位數(shù)(0.084±0.020)顯著高于治療后反應組(0.040±0.010)(P<0.001)。

IVIM成像用于監(jiān)測膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應具有幾個優(yōu)點：它可同時獲得組織的擴散和灌注信息，且無須圖像融合技術(shù)即可進行擴散參數(shù)和灌注參數(shù)的測量；對腎功能受損或?qū)︶徳煊皠﹪乐剡^敏的病人，無須靜脈注射造影劑IVIM成像即可提供灌注信息；但由于腦膠質(zhì)瘤浸潤性生長特點，通過手術(shù)很難完全清除，因此理論上腫瘤殘留、復發(fā)難以避免，實際上治療后反應與腦膠質(zhì)瘤復發(fā)在病人的大腦內(nèi)可能二者并存。因此，可能對本研究結(jié)果造成一定程度偏差。由于本研究時間較短，樣本量納入較少，僅得到一個初步比較性結(jié)果，因此需要在后續(xù)研究中收集更多病例，進行IVIM灌注分數(shù)D*值與DSC中灌注參數(shù)rCBV的相關(guān)性分析，進一步評價IVIM的監(jiān)測效能。

腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應的治療手段不同，對治療后反應多采用改善癥狀等保守治療，而腦膠質(zhì)瘤復發(fā)則需要放化療或二次手術(shù)。因此探討監(jiān)測腦膠質(zhì)瘤復發(fā)及治療后反應的方法具有重要臨床意義。IVIM在監(jiān)測腫瘤復發(fā)與治療后反應時，可根據(jù)其參數(shù)值高低將二者加以區(qū)分，從而指導臨床診斷和治療。

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(本文編輯薛妮)

國家自然科學基金面上項目(No.81471652)；山西省自然基金面上青年基金項目(No.201601D021162)

1.山西醫(yī)科大學(太原 030001)；2.山西醫(yī)科大學第一醫(yī)院

張輝，E-mail：zhanghui_mr@163.com

信息：王斌，張輝，王效春，等.體素內(nèi)不相干運動成像監(jiān)測腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和治療后反應的初步探討[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2017，15(17)：2202-2204.

R739.4 R273

：Bdoi：10.3969/j.issn.1672-1349.2017.17.038

：1672-1349(2017)17-2202-03

2017-02-21)