高b值擴(kuò)散加權(quán)成像對膠質(zhì)瘤分級的應(yīng)用價值

1、高b值擴(kuò)散加權(quán)成像對膠質(zhì)瘤分級的應(yīng)用價值    【摘要】目的評價高b值MR擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)對膠質(zhì)瘤分級的應(yīng)用價值。資料與方法經(jīng)手術(shù)病理證實的36例膠質(zhì)瘤(高級23例,低級13例)患者行常規(guī)MRI和DWI檢查,分析其DWI表現(xiàn)。測量低、中、高b值(b=600 s/mm2、1000 s/mm2、3000 s/mm2)DWI圖像中不同級別膠質(zhì)瘤的腫瘤實性區(qū)域與對側(cè)相應(yīng)部位正常腦白質(zhì)區(qū)的信號強(qiáng)度(SI)和表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值,計算腫瘤與正常區(qū)SI的比值即相對信號強(qiáng)度(rSI)和ADC的比值即相對AD

2、C值(rADC)。結(jié)果(1)在高b值時, 21例(91. 3% )高級膠質(zhì)瘤呈高信號,而12例(92. 3% )低級膠質(zhì)瘤呈低信號。(2)在b值相同時,高級膠質(zhì)瘤的平均rSI明顯高于低級膠質(zhì)瘤,平均ADC值、平均rADC值明顯低于低級膠質(zhì)瘤,兩組之間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0. 0001),其中rSI以及rADC的差異在高b值時更大。(3)對于高級膠質(zhì)瘤,在高b值與中b值、高b值與低b值比較時平均rSI值以及平均rADC值的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0. 0001);對于低級膠質(zhì)瘤,在高b值與中b值、高b值與低b值比較時平均rSI的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0. 0001)。結(jié)

3、論高b值DWI較中、低b值DWI對膠質(zhì)瘤分級更有價值。【關(guān)鍵詞】膠質(zhì)瘤擴(kuò)散加權(quán)成像表觀擴(kuò)散系數(shù)磁共振成像膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常見的原發(fā)性腫瘤, WHO根據(jù)膠質(zhì)瘤的惡性程度,可將其分為低級(I級)和高級(級)膠質(zhì)瘤。準(zhǔn)確地判斷腫瘤的級別對指導(dǎo)臨床治療、判斷預(yù)后有重要的臨床意義。利用擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)對膠質(zhì)瘤進(jìn)行定性、定量分析是近年來的研究熱點14。目前,常規(guī)腦DWI多在中等擴(kuò)散敏感系數(shù)(b=1000 s/mm2)值的條件下進(jìn)行。隨著高性能梯度場MR設(shè)備的推廣,高b值DWI成為可能。近年來,國外有文獻(xiàn)報道高b值DWI對膠質(zhì)瘤分級更準(zhǔn)確5,

4、6。本研究旨在進(jìn)一步探討高b值DWI在膠質(zhì)瘤分級中的應(yīng)用價值。1資料與方法1. 1臨床資料將2009年10月至2010年8月于我院經(jīng)手術(shù)病理證實的膠質(zhì)瘤患者36例納入本研究。根據(jù)2000年WHO分級標(biāo)準(zhǔn)包括:低級(級)膠質(zhì)瘤13例,其中星形細(xì)胞瘤11例,少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤2例;高級(III級)膠質(zhì)瘤23例,其中間變性星形細(xì)胞瘤11例,膠質(zhì)母細(xì)胞瘤12例。36例中男19例,女17例,年齡3170歲,平均48. 6歲。主要臨床癥狀包括頭昏、頭痛、嘔吐、運動或感覺障礙,或伴視力下降、語言障礙等。1. 2MRI檢查方法采用GE SignaHDxt3. 0 T全身MR掃描系統(tǒng),頭部專用8通道相控陣表面線圈。

5、所有患者均在術(shù)前行常規(guī)MRI及DWI檢查。DWI掃描應(yīng)用自旋回波-回波平面成像(SE-EPI)序列,分別采用低、中、高b值(b=600 s/mm2、1000 s/mm2、3000 s/mm2)進(jìn)行掃描。掃描參數(shù):TR 5200 ms,TE 67. 495. 3 ms,掃描層數(shù)20層,層厚5 mm,層距1. 5 mm,視野24 cm×24 cm,矩陣160×160,激勵次數(shù)1或2,擴(kuò)散方向3,DWI掃描均一次完成。1. 3DWI圖像及數(shù)據(jù)處理分析利用GE ADW 4. 4工作站進(jìn)行圖像后處理,采用Functool分析軟件建立表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparentdiffusion c

6、oefficien,t ADC)圖。由兩名高年資醫(yī)師在不知病理結(jié)果情況下對3種不同b值DWI中病變信號強(qiáng)度進(jìn)行評價,以對側(cè)腦白質(zhì)信號為參照物,分別用高(或稍高)信號、等信號、低信號描述腫瘤信號特點,以經(jīng)討論達(dá)成的共識意見作為評價結(jié)果。測量低、中、高b值DWI圖像中不同級別膠質(zhì)瘤的腫瘤實性區(qū)域與對側(cè)相應(yīng)部位正常腦白質(zhì)區(qū)的信號強(qiáng)度(signal intensity, SI)和ADC值,計算腫瘤與正常區(qū)SI的比值即相對信號強(qiáng)度(rSI)和ADC的比值即相對ADC值(rADC)。不同級別膠質(zhì)瘤組間的腫瘤實性區(qū)域的rSI、ADC及rADC值的平均值分別用平均rSI、平均ADC及平均rADC值來表示。感興

7、趣區(qū)(ROI)根據(jù)平掃及增強(qiáng)T1-液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(FLAIR)圖像選擇病灶實質(zhì)信號最高的區(qū)域,同時避免出血、壞死、鈣化等的影響,面積為1025 mm2。同一病例3種不同b值圖像中各測量點位置和測量面積盡量保持相同。1. 4統(tǒng)計學(xué)處理采用SAS8. 0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對于滿足正態(tài)性檢驗的兩組計量資料的比較采用成組設(shè)計的t檢驗;不滿足正態(tài)性檢驗的兩組計量資料的比較采用成組設(shè)計的Wilcoxon秩和檢驗;對于滿足正態(tài)性檢驗的3組計量資料的比較采用方差分析;不滿足正態(tài)性檢驗的3組計量資料的比較采用3個樣本比較的kruskal-WallisH檢驗。膠質(zhì)瘤級別與rADC值之間的關(guān)系用Spea

8、rman秩相關(guān)分析。P<0. 05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。2結(jié)果2. 1不同b值時高級、低級膠質(zhì)瘤實性部分的信號特點(圖14)當(dāng)b=600 s/mm2時, 23例高級膠質(zhì)瘤在DWI上全部顯示為高信號(圖1A、2A); 13例低級膠質(zhì)瘤中12例(92. 3% )顯示為高(或稍高)信號, 1例為等信號(圖3A、4A)。以高信號作為高級膠質(zhì)瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn),診斷高級膠質(zhì)瘤的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為100%、7. 7%、65. 7%和100%。當(dāng)b=1000 s/mm2時, 23例高級膠質(zhì)瘤中, 22例(95. 7% )顯示為高信號, 1例為等信號(圖1B、2B); 13例低級膠質(zhì)瘤

9、中, 11例(84. 6% )顯示為高(或稍高)信號, 2例為等信號(圖3B、4B)。以高信號作為高級膠質(zhì)瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn),診斷高級膠質(zhì)瘤的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為95. 6%、15. 4%、66. 7%和66. 7%。當(dāng)b=3000 s/mm2時, 23例高級膠質(zhì)瘤中, 21例(91. 3% )顯示為高信號, 2例為等信號(圖1C、2C); 13例低級膠質(zhì)瘤中12例(92. 3% )顯示為低信號, 1例為稍高信號(圖3C、4C)。以高信號作為高級膠質(zhì)瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn),診斷高級膠質(zhì)瘤的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為91. 3%、92. 3%、95. 5%和85. 7%

10、。2. 2高級和低級膠質(zhì)瘤各觀測指標(biāo)的差異高級和低級膠質(zhì)瘤在相同b值時的平均rSI、平均ADC值以及平均rADC值的比較見表1。無論是低、中或高b值,在b值相同時高級膠質(zhì)瘤的平均ADC值、平均rADC值均低于低級膠質(zhì)瘤,兩組之間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0. 0001);高級膠質(zhì)瘤平均rSI均高于低級膠質(zhì)瘤(P值均<0. 0001),而平均rADC值均小于低級膠質(zhì)瘤(P<0. 0001),且在高b值時rSI和rADC值差異最大。高級和低級膠質(zhì)瘤的平均rSI、平均ADC值以及平均rADC值在不同b值之間的比較見表2。對于高級膠質(zhì)瘤,高b值與中b值、高b值與低b值比較時平均rS

11、I的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0. 0001),而中b值與低b值之間平均rSI的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0. 05); 3種b值之間兩兩比較時,其平均ADC值的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0. 05);高b值與中b值、高b值與低b值比較時,其平均rADC值的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0. 0001),而中b值與低b值之間平均rADC值的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0. 05)。對于低級膠質(zhì)瘤,在高b值與中b值、高b值與低b值比較時平均rSI的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0. 0001),而中b值與低b值之間平均rSI的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0. 05); 3種b值之間兩兩

12、比較時,其平均ADC值的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0. 05); 3種b值之間的平均rADC值的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0. 0751)。在高b值時,將區(qū)分高級膠質(zhì)瘤和低級膠質(zhì)瘤rADC值閾值設(shè)定為1. 31時,診斷高級膠質(zhì)瘤的敏感性和特異性分別為96%和100%;在中b值時,將區(qū)分高級膠質(zhì)瘤和低級膠質(zhì)瘤rADC值閾值設(shè)定為1. 39時,診斷高級膠質(zhì)瘤的敏感性和特異性分別為87%和92%;在低b值時,將區(qū)分高級膠質(zhì)瘤和低級膠質(zhì)瘤rADC值閾值設(shè)定為1. 42時,診斷高級膠質(zhì)瘤的敏感性和特異性分別為91%和92%。在低、中、高b值時,膠質(zhì)瘤級別與rADC值之間均呈明顯負(fù)相關(guān)性(r=-0. 5

13、99,P<0. 0001;r=-0. 690,P<0. 0001;r=-0. 731,P<0. 0001),但高b值時r值的絕對值最高。3討論本研究結(jié)果顯示,在中、低b值DWI上,絕大部分高級和低級膠質(zhì)瘤均顯示為高信號,雖然兩組病變rSI的差異有統(tǒng)計學(xué)意義,但肉眼難以判斷;隨著b值的增高(b=3000 s/mm2),兩組病變的表現(xiàn)有明顯不同:高級膠質(zhì)瘤在高b值時絕大多數(shù)(91. 3% )仍為高信號,且rSI更高;而低級膠質(zhì)瘤在高b值時絕大多數(shù)(92. 3% )轉(zhuǎn)變?yōu)榈托盘?且rSI更低,與文獻(xiàn)報道一致5, 6。b值的高低直接影響DWI檢測組織水分子擴(kuò)散運動的敏感性,如果b值較

14、低, DWI對水分子擴(kuò)散運動的檢測將不夠敏感,且容易受T2WI的影響,圖像偏重T2WI,即存在所謂的T2透射效應(yīng)(T2shine-through effect)7。低b值DWI常用于觀察速度較快的擴(kuò)散運動8,而高b值DWI受T2WI的影響相對較小,能更敏感和真實地反映組織水分子的擴(kuò)散情況,對鑒別擴(kuò)散受限和“T2透射效應(yīng)”有重要價值9。在3. 0 T高場強(qiáng)MRI設(shè)備上能夠?qū)崿F(xiàn)高b值DWI。因此,對于水分子擴(kuò)散速度較慢的非囊性病變,高b值DWI更有鑒別價值。本研究表明,在相同b值時高級膠質(zhì)瘤的平均ADC值明顯低于低級膠質(zhì)瘤,這與季學(xué)滿等10的報道一致。其機(jī)制為:細(xì)胞密度是膠質(zhì)瘤病理分級最重要的決定

15、因素11,細(xì)胞密度越高,腫瘤級別越高,高級別膠質(zhì)瘤的高細(xì)胞密度限制了水分子的微觀擴(kuò)散運動11, 12。隨著腫瘤惡性程度的增高,瘤細(xì)胞數(shù)量增加,細(xì)胞核多形性明顯,細(xì)胞外間隙縮小,導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限加劇,故ADC值降低;另一方面,筆者還發(fā)現(xiàn),無論是高級膠質(zhì)瘤或是低級膠質(zhì)瘤,隨著b值的增加其平均ADC值明顯降低,且低、中、高b值之間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。腫瘤實質(zhì)區(qū)域平均ADC值隨b值增加而降低可用雙指數(shù)信號強(qiáng)度衰減來解釋13,無論高級膠質(zhì)瘤或是低級膠質(zhì)瘤,在高b值DWI時其平均ADC值最低,這是因為高b值能夠更真實地反映病灶組織內(nèi)的擴(kuò)散程度5。因此,采用高b值DWI測量ADC值能更準(zhǔn)確地對膠質(zhì)瘤進(jìn)行

16、分級。本研究將平均rADC值作為其中一個觀測指標(biāo)的目的是消除絕對ADC值的個體差異。筆者發(fā)現(xiàn),高級膠質(zhì)瘤的平均rADC值隨著b值的升高而逐漸降低,而低級膠質(zhì)瘤平均rADC值隨b值增高而增高。究其原因可能與高、低級膠質(zhì)瘤以及正常腦實質(zhì)的組織學(xué)結(jié)構(gòu)不同,其ADC值隨b值增加而減低的幅度不同有關(guān)。當(dāng)采用高b值rADC值在<1. 31時,診斷高級膠質(zhì)瘤的敏感性和特異性均最高。在3種不同b值中,在高b值時腫瘤實質(zhì)區(qū)域平均rADC值與腫瘤級別的相關(guān)性最高,即呈明顯負(fù)相關(guān),這與Juan等5的報道一致。總之,在高b值DWI上,多數(shù)高級膠質(zhì)瘤顯示為高信號,而多數(shù)低級膠質(zhì)瘤顯示為低信號,根據(jù)高b值DWI信號特點,診斷高、低級膠質(zhì)瘤的敏感性及特異性最高。結(jié)合常規(guī)MRI表現(xiàn),在高b值時測量rSI、ADC及rADC值較在中、低b值時測量對膠質(zhì)瘤分級更有價值,DWI尤其是高b值的DWI是個重要的補(bǔ)充。參考文獻(xiàn)1Higano S,YunX,KumabeT, eta.lMalignantastrocytic tumors: clin-ical importance ofapparentdiffusion coefficient in prediction ofgradeand prognosis.Radiology, 2006, 241: