程 華，俞正勇，陳 祥

（江蘇省鹽城市阜寧縣人民醫(yī)院神經(jīng)外科，鹽城 224400）

磁共振彌散張量纖維束示蹤成像在腦腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用

程 華，俞正勇，陳 祥

（江蘇省鹽城市阜寧縣人民醫(yī)院神經(jīng)外科，鹽城 224400）

目的：探討彌散張量纖維束成像（diffusion tensor tractography，DTT）其在腦腫瘤中的應(yīng)用價值。方法：對83例腦腫瘤行常規(guī)MRI及DTT檢查，通過獲取部分各向異性圖（FA圖）、彩色編碼張量圖及腦白質(zhì)纖維束圖，依次分析83患者腫瘤與瘤周白質(zhì)纖維束之間的關(guān)系。測量83腦腫瘤患者腫瘤實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)、鄰近白質(zhì)區(qū)及對側(cè)正常白質(zhì)區(qū)的ADC值、FA值。結(jié)果：ADC值在腫瘤實質(zhì)區(qū)，瘤周水腫區(qū)，鄰近白質(zhì)區(qū)中，低級別膠質(zhì)瘤與高級別膠質(zhì)瘤具有差異性，而在正常白質(zhì)區(qū)差異不具有統(tǒng)計學(xué)意；FA值在腫瘤實質(zhì)區(qū)，低級別膠質(zhì)瘤與高級別膠質(zhì)瘤具有差異性，而在瘤周水腫區(qū)，鄰近白質(zhì)區(qū)中，正常白質(zhì)區(qū)差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。且83例良、惡性腫瘤瘤周白質(zhì)纖維束都可以發(fā)生移位；瘤周水腫區(qū)白質(zhì)纖維束表現(xiàn)為浸潤和破壞為主，其破壞程度與腫瘤的惡性程度呈正比。結(jié)論：DTT可直觀顯示腦白質(zhì)損傷程度并觀察神經(jīng)纖維束受損范圍。

良惡性腦腫瘤；彌散張量纖維束成像；腦白質(zhì)纖維束

磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）的概念是由Basser等在二十世紀(jì)九十年代中期提出的［1］，作為功能磁共振成像的一個重要組成部分，近幾年來DTI以彌散加權(quán)成像（diffusion weightedimaging，DWI）基礎(chǔ)，迅速發(fā)展起來，成為了一種具有潛力的新核磁成像技術(shù)。由于對腦白質(zhì)的水分子檢測DTI極為彌散敏感，DTI在活體顯示大腦白質(zhì)各向異性特征及其方向具有明顯優(yōu)勢。MR-DTT技術(shù)是磁共振彌散張量成像（MR-DTI）技術(shù)的延續(xù)，DTI則是在磁共振彌散加權(quán)成像（MR-DWI）的基礎(chǔ)上磁共振成像技術(shù)的又一發(fā)展，在DTI技術(shù)基礎(chǔ)上所獲得的數(shù)據(jù)，對大腦白質(zhì)纖維束進(jìn)行成像，即為磁共振彌散張量纖維束成像（diffusion tensor tractography，DTT），亦稱纖維跟蹤技術(shù)（fiber tracking，F(xiàn)T）［2］。自從 1999 年 Mori等首次報道了動物大腦白質(zhì)纖維的DTT研究以來，在腦組織的研究中，MR-DTT技術(shù)對腦組織疾病的診斷具有重要意義，MR-DTT可用于了解腦的解剖結(jié)構(gòu)，尤其對白質(zhì)纖維束的結(jié)構(gòu)以及聯(lián)系方式成像方面具有突出優(yōu)勢，并且DTT技術(shù)還可以用于探索腦組織發(fā)育及老化的過程［2-4］。腦腫瘤是屬于神經(jīng)系統(tǒng)惡性疾病，也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常見的疾病之一，根據(jù)組織類型不同，腦腫瘤可以分為神經(jīng)上皮起源的腫瘤，腦膜起源的腫瘤，轉(zhuǎn)移瘤等幾大類。由于不同的種類、級別及生長部位的腫瘤可對人體造成不同的危害，高級別腫瘤可造成患者的生命威脅［5］。腦腫瘤患者生存率低，目前手術(shù)是其有效治療方式之一，手術(shù)的主要目的是幫助患者減少腫瘤負(fù)荷、改善局部壓迫癥狀［6-7］。在腦腫瘤手術(shù)中，由于腦組織的特殊功能，對腦重要功能區(qū)及其附近的腫瘤精準(zhǔn)定位極為重要，如果手術(shù)切除易重要功能區(qū)會發(fā)生較嚴(yán)重的并發(fā)癥，造成永久性功能喪失。在手術(shù)微創(chuàng)時代和功能時代下，精確和微創(chuàng)腦組織疾病顯得尤為重要 。磁共振彌散張量纖維束成像（MR-DTT）則是目前惟一可以無創(chuàng)、活體示蹤腦白質(zhì)纖維束的影像技術(shù)，它可以顯示與已知解剖結(jié)構(gòu)類似的白質(zhì)纖維束圖像。本研究的目的在于評價MR-DTT技術(shù)引入腦腫瘤患者的診斷的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2015年7月～2016年10月收治腦腫瘤83例患者，其中男43例，女40例，年齡11～68歲，平均48.7歲。83例腦腫瘤經(jīng)術(shù)后病理證實：良性腦膜瘤（WHOⅠ級）47例，惡性腦膜瘤（WHOⅡ、Ⅲ級）3例；膠質(zhì)瘤中，低級別膠質(zhì)瘤（WHOⅠ～Ⅱ級）16例，高級別膠質(zhì)瘤（WHOⅢ～Ⅳ級）12例（其中膠質(zhì)母細(xì)胞瘤4例，星形細(xì)胞瘤Ⅲ～Ⅳ 級8例）；轉(zhuǎn)移瘤5例。

1.2 檢查方法 采用16通道相控陣線圈的SIMENS Magnetom Avanto 1.5T 掃描儀、PC機(jī)（內(nèi)存 0.99G，CPU 1.73GHz）及 Volume-One1.64 和 diffusion TENSOR Visualizer 1.5（dTV）后處理軟件（英國牛津大學(xué)研發(fā)）。（1）常規(guī)掃描：T1WI：重復(fù)時間/回波時間（TR/TE）=2268/16.8ms，層厚8mm、層間距0mm，矩陣（Matrix）=320×224，視野（FOV）=240×180mm，層面激勵次數(shù)（NEX）為 1次采集；T2WI：TR/TE=3620/82.4ms，層厚8mm、層間距0mm，Matrix=384×192，F(xiàn)OV=240×180mm，NEX為1次采集；FLAIR：TR/TE=80002/155.5ms，層厚8mm、層間距0mm，Matrix=288×192，F(xiàn)OV=240×240mm，NEX為1次采集；（2）DTI掃描：TR/TE=60000/71.8ms，Matrix為128×128，F(xiàn)OV為24cm，NEX為1次采集，b值=1000s/mm2，彌散敏感梯度方向數(shù)15個，層厚4mm，層間距0mm。（3）DTI I圖像重建分析處理：將所有患者DTI掃描所得DICOM格式數(shù)據(jù)輸入PC機(jī)通過專用軟件后處理。計算每個體素的彌散張量和各向異性，通過不受坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)方向影響的FA值獲得FA圖，并對FA圖添加彩色便形成了方向編碼彩色圖（directionally encoded color，DEC圖），即彩色FA圖。選取DEC圖確定纖維束成像的感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的位置。測定組織為腫瘤實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)、鄰近白質(zhì)區(qū)及對側(cè)正常白質(zhì)區(qū)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 分析軟件采用SPSS18.0軟件，計量資料以± s 表示，組間比較采用 t 檢驗；計數(shù)資料以率或構(gòu)成比表示，采用 χ2檢驗，。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DTI在高、低級別膠質(zhì)瘤中的診斷 高、低級別膠質(zhì)瘤腫瘤ADC值及FA值，見表1與表2。ADC值在腫瘤實質(zhì)區(qū)，瘤周水腫區(qū)，鄰近白質(zhì)區(qū)中，低級別膠質(zhì)瘤與高級別膠質(zhì)瘤具有差異性，而在正常白質(zhì)區(qū)差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義；FA值在腫瘤實質(zhì)區(qū)，低級別膠質(zhì)瘤與高級別膠質(zhì)瘤具有差異性，而在瘤周水腫區(qū)，鄰近白質(zhì)區(qū)中，正常白質(zhì)區(qū)差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2 良、惡性腦腫瘤與瘤周白質(zhì)纖維束DTT成像 移位：檢測的所有患者中良、惡性腫瘤周邊的白質(zhì)纖維束均發(fā)現(xiàn)移位，見圖1。浸潤：13例低級別膠質(zhì)瘤白質(zhì)纖維束呈浸潤改變（圖2）。破壞：83例顱內(nèi)腫瘤中，有19例白質(zhì)纖維束破壞，其中低級別膠質(zhì)瘤中有3例，高級別膠質(zhì)瘤中有11例（圖3），5例轉(zhuǎn)移瘤。而白質(zhì)纖維束的破壞發(fā)生率與腫瘤的惡性程度有關(guān)。

表1 高、低級別膠質(zhì)瘤腫瘤ADC值（10-3mm2/s）

表2 高、低級別膠質(zhì)瘤腫瘤FA值

圖1 左額顳部腦膜瘤．T2W1和增強(qiáng)掃描示病灶呈混雜信號，腫瘤實質(zhì)區(qū)均勻強(qiáng)化．DTT圖示腫瘤實質(zhì)區(qū)白質(zhì)纖維束較健側(cè)顏色變淺，明顯受壓推移。

圖2 右側(cè)頂葉膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（WHOⅣ級），軸位FA圖示腫瘤浸潤，右側(cè)放射冠腫瘤區(qū)纖維束完全破壞，瘤周區(qū)信號減低。

圖3 右側(cè)顳頂葉膠質(zhì)母細(xì)胞瘤：右側(cè)顳頂葉團(tuán)塊狀強(qiáng)化灶，側(cè)腦室受壓移位，中線稍移位；內(nèi)囊前后肢白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)不清，信號較對側(cè)減低，稍移位；皮質(zhì)脊髓束局部破壞，纖維束結(jié)構(gòu)紊亂、稀疏；且受腫瘤推壓向內(nèi)移位。

3 討論

腦腫瘤目前主要是手術(shù)治療，而手術(shù)的最佳結(jié)果是最大限度的切除腫瘤和盡量減少腦功能損傷。因此在手術(shù)前，要詳細(xì)了解膠質(zhì)瘤的惡性程度及病灶與皮質(zhì)功能區(qū)和白質(zhì)纖維束之間的關(guān)系，尤其明確病灶與鄰近大腦主要白質(zhì)纖維束的關(guān)系更顯重要［8］。本研究證實了磁共振彌散張量成像有助于了解腫瘤的惡性程度。DTI是在彌散加權(quán)成像的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可定向定量地評價腦白質(zhì)的各向異性［9］，表面彌散系數(shù)可反映體內(nèi)水分子向各個方向彌散的平均值，水分子彌散運(yùn)動越明顯，ADC值越高［10］；部分各向異性（FA）主要反映神經(jīng)纖維解剖結(jié)構(gòu)的完整性［11-12］。Kono等究認(rèn)為由于惡性膠質(zhì)瘤的腫瘤實質(zhì)部分細(xì)胞密度高于低度惡性膠質(zhì)瘤實質(zhì)細(xì)胞密度會造成高度與低度惡性膠質(zhì)瘤的ADC差異［13］。本研究發(fā)現(xiàn)，低級別膠質(zhì)瘤與高級別膠質(zhì)瘤具有差異性，而在正常白質(zhì)區(qū)差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。 FA值的測量可以區(qū)分腫瘤實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)與鄰近白質(zhì)區(qū)、對側(cè)白質(zhì)區(qū)；但不能區(qū)分腫瘤實質(zhì)區(qū)及瘤周水腫區(qū)。且本研究發(fā)現(xiàn)FA值在腫瘤實質(zhì)區(qū)，低級別膠質(zhì)瘤與高級別膠質(zhì)瘤具有差異性，而在瘤周水腫區(qū)，鄰近白質(zhì)區(qū)中，正常白質(zhì)區(qū)差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。

隨著磁共振技術(shù)的發(fā)展，DTT技術(shù)是目前可以在患者腦組織中真實顯示腦白質(zhì)纖維束三維關(guān)系。目前已由許多研究通過調(diào)整DTT參數(shù)來反映組織學(xué)特征，為DTT精準(zhǔn)定位腦腫瘤提供了理論基礎(chǔ)［14-15］。腦腫瘤對白質(zhì)纖維束侵犯的3種方式：中斷、移位、浸潤。本組研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對83例良、惡性腫瘤瘤應(yīng)用DTT技術(shù)成像，所有良惡性患者腫瘤周圍白質(zhì)纖維束都可以發(fā)生移位；其中發(fā)生白質(zhì)纖維束呈浸潤改變有13例低級別膠質(zhì)瘤；而發(fā)生腫瘤周圍纖維束破壞有19例，這19例中有3例低級別膠質(zhì)瘤，11例高級別膠質(zhì)瘤，5例轉(zhuǎn)移瘤并且這5例轉(zhuǎn)移瘤發(fā)生了完全中斷。良性腦膜瘤未發(fā)現(xiàn)有明顯白質(zhì)纖維束破壞也可再次證實白質(zhì)纖維束的破壞發(fā)生率與腫瘤的惡性程度具有相關(guān)性。高級別膠質(zhì)瘤周圍腦白質(zhì)纖維束有浸潤和破壞，三維DTT表現(xiàn)為有中斷、缺如，因為浸潤、破壞主要見于高度惡性的腫瘤，腫瘤代謝活躍，除了向周圍浸潤性生長外，同時破壞正常白質(zhì)纖維束，使得腫瘤區(qū)域大部分白質(zhì)纖維束中斷、缺如。因此可以通過彌散張量纖維束成像（DTT）觀察白質(zhì)纖維束的改變情況，同時結(jié)合彌散張量成像（DTI）的FA圖腫瘤區(qū)的信號強(qiáng)度特點(diǎn)，間接地對腫瘤進(jìn)行診斷及鑒別診斷，并對周圍白質(zhì)纖維束情況進(jìn)行判斷［16-19］。綜上所述，磁共振彌散張量成像聯(lián)合彌散張量纖維束成像，有助于評價膠質(zhì)瘤的惡性程度，同時可清楚地顯示腫瘤與周圍腦白質(zhì)纖維束的位置關(guān)系，為指導(dǎo)臨床制定手術(shù)計劃具有重要的臨床意義，臨床應(yīng)用前景廣泛。

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The clinical value of using diffusion tensor tractograyhy (DTT) technology to show the relationship between benign, malignant brain tumor

Cheng Hua, Yu Zheng-yong, Chen Xiang
(Department of Neurosurgery, Funing County People's Hospital, Yancheng 224400, China)

ObjectiveTo investigate the clinical value of using diffusion tensor tractograyhy (DTT) technology to show the relationship between benign, malignant brain tumor and the surrounding white matter fiber tract anatomy before surgery.MethodsConventional MRI and DTT were performed in 83 patients with benign or malignant brain tumor. Respective fractional anisotropy (FA image), tensor color-coded image and white matter fiber bundle were collected. Measure and analyze the tumor parenchyma, peritumoral edema, neighboring white matter area and contralateral normal white matter ADC values, FA values. Result The ADC values of tumor parenchyma, peritumoral edema, neighboring white matter area were significantly different between high-level and low-level gliomas and contralateral normal white matter ADC values have no significant difference. FA values of tumor parenchyma were significantly different between high-level and low-level gliomas while the other FA values have no significant difference. And White matter fiber tracts can be displaced in total of 83 patients with benign or malignant brain tumor; white matter fiber tracts in tumor edema mainly show infiltration and destruction. The extend of destruction is proportional to the degree of malignancy.ConclusionDiffusion tensor tractograyhy (DTT) could be helpful in judging the degree of the tumor and accurately show the relationship of tumorand surrounding white matter fi ber clearly.

diffusion tensor tractograyhy (DTT); benign or malignant brain tumor; white matter fiber bundle

R445.2;R651.1

A

1673-016X（2017）06-0030-04

2017-09-13

基金名稱：2013年鹽城市醫(yī)學(xué)科技發(fā)展計劃項目（NO．YK2013081）

俞正勇，E-mail：315557593@qq．com