王 紅 馬景旭 賈文霄 王云玲 鄧佳敏

彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一種用于描述水分子擴(kuò)散方向特征的MRI技術(shù),較常規(guī)MRI可以更清晰地顯示腦白質(zhì)纖維的走行,并能通過對(duì)相關(guān)值的分析了解腫瘤特性[1-2]。DTI是目前唯一可在活體顯示腦白質(zhì)纖維束的無創(chuàng)性成像方法,其作為一種非侵入性的研究大腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要工具,將在神經(jīng)生理學(xué)、神經(jīng)解剖學(xué)、神經(jīng)外科學(xué)等方面發(fā)揮重要作用。本研究采用DTI技術(shù)行三維腦白質(zhì)束示蹤,無創(chuàng)地活體顯示腦腫瘤對(duì)其周圍腦組織的改變,以期進(jìn)一步指導(dǎo)臨床手術(shù)治療。

方 法

1.研究對(duì)象

2007年11月至2010年5月在我院行MR檢查的腦腫瘤術(shù)前患者39例,其中男16例、女10例,年齡16～75歲。主要以顱內(nèi)高壓、肢體運(yùn)動(dòng)障礙和感覺障礙就診,所有患者的腫瘤經(jīng)手術(shù)病理證實(shí),其中膠質(zhì)瘤12例包括星形細(xì)胞瘤11例 (WHO分級(jí)Ⅰ～Ⅱ級(jí)3例,Ⅲ～Ⅳ級(jí) 8例),少突膠質(zhì)瘤(Ⅱ級(jí) 1例);腦膜瘤10例(術(shù)后病理分型均為良性);淋巴瘤8例,其中原發(fā)5例,繼發(fā)3例;神經(jīng)鞘瘤9例,包括聽神經(jīng)瘤6例、三叉神經(jīng)瘤2例和舌下神經(jīng)瘤1例。

2.掃描設(shè)備及方法

掃描設(shè)備為Philips1.5T雙梯度磁共振掃描機(jī),SENSE8通道頭線圈。掃描方法包括常規(guī)平掃、常規(guī)增強(qiáng)掃描及DTI掃描。常規(guī)掃描采用常規(guī)自旋回波序列行T1WI、T2WI和T1WI增強(qiáng)掃描,增強(qiáng)劑為釓噴葡胺(馬根維顯), 增強(qiáng)劑用量為0.1mmol/kg。DTI橫斷面掃描層面與常規(guī)MRI一致,使用彌散加權(quán)單次激發(fā)SE-EPI序列,在15各方向上施加擴(kuò)散梯度,b=0s/mm2,b=1000s/mm2,掃描參數(shù):TE55.0ms,TR2644ms,FOV23cm×23cm,矩陣256×256,層厚6.0mm,間隔1.0mm,1次采集,激勵(lì)次數(shù)(NEX)1,掃描時(shí)間50.2s。

3.數(shù)據(jù)處理

獲得的原始數(shù)據(jù)傳入后處理工作站,利用后處理“彌散”軟件包建立相應(yīng)的ADC圖和FA圖,以橫軸位圖T1WI、T2WI、增強(qiáng)T1WI圖像作為參考,分別于腫瘤實(shí)性部分放置感興趣區(qū)(region of interest,ROI),并于健側(cè)對(duì)應(yīng)部位選取近似ROI。ROI的選取:ROI大小約7mm,確定腫瘤實(shí)性部分,平掃T1WI上呈等或稍低信號(hào),T2WI上呈等或稍高信號(hào),增強(qiáng)后輕度強(qiáng)化至明顯強(qiáng)化。記錄部分各向異性 (fractional anisotropy,FA)和平均彌散系數(shù)(average diffusion coefficient,ADC)數(shù)值。在FA圖像上觀察不同級(jí)別腦星形細(xì)胞腫瘤周圍區(qū)域腦白質(zhì)纖維束的情況。對(duì)腫瘤區(qū)域內(nèi)FA圖腦白質(zhì)纖維束破壞中斷及邊緣模糊區(qū)者,在圖片上做標(biāo)記,為手術(shù)或活檢時(shí)定位,以取得該處的組織病理結(jié)果。對(duì)所有患者腫瘤部位和健側(cè)對(duì)應(yīng)部位應(yīng)DT T重建主要白質(zhì)纖維束走形,將腫瘤與白質(zhì)纖維束融合,研究白質(zhì)纖維束與腫瘤的關(guān)系,并與健側(cè)對(duì)應(yīng)部位進(jìn)行比較,顯示腫瘤周圍白質(zhì)纖維束受壓移位、浸潤(rùn)及破壞情況。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析測(cè)量四組不同腫瘤實(shí)性部分的ADC值及FA值,數(shù)據(jù)輸入SPSS17.0進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn)。經(jīng)Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),各組腫瘤組內(nèi)ADC值及FA值均滿足正態(tài)性(P＞0.200),對(duì)所測(cè)量數(shù)據(jù)均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差來表示;經(jīng)Levene檢驗(yàn)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn),各組之間ADC值不滿足方差齊性(F=6.925,P=0.001),各組之間FA值亦不滿足方差齊性(F=4.744,P=0.007)。在方差不齊條件下,采用Welch近似F檢驗(yàn),在陳述分析結(jié)果的相應(yīng)位置給出了檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量具體的F值和P值。當(dāng)P＜0.05時(shí),認(rèn)為各組之間的差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。再采用Dunnett T3檢驗(yàn)進(jìn)行各組之間兩兩比較,統(tǒng)計(jì)結(jié)果均以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.常規(guī)MRI表現(xiàn)

1.1 膠質(zhì)瘤:平掃腫瘤實(shí)性部分在T1WI上呈等信號(hào)或稍低信號(hào),T2WI上呈高信號(hào),邊緣不清,其中1例少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤見T1WI、T2WI均為低信號(hào)的鈣化成分。腫瘤囊性部分呈水樣信號(hào)。腫瘤周圍水腫在T1WI上呈片狀低信號(hào),在T2WI上呈片狀高信號(hào),邊界不清,MRI增強(qiáng)掃描:腫瘤實(shí)性部分有強(qiáng)化,其中8例高級(jí)別星形細(xì)胞瘤(WHO分級(jí)Ⅲ-Ⅳ)表現(xiàn)為花環(huán)狀強(qiáng)化和不規(guī)則斑片狀強(qiáng)化,3例低級(jí)別星形細(xì)胞瘤(WHO分級(jí)Ⅰ-Ⅱ)表現(xiàn)為輕中度片狀強(qiáng)化。腫瘤囊性部分及腫瘤水腫不強(qiáng)化。

圖1 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。A.T1WI增強(qiáng)。B.ADC圖。C.FA圖。D.纖維示蹤圖。

1.2 腦膜瘤:平掃腫瘤實(shí)性部分在T1WI上呈等信號(hào)或略高略低信號(hào),T2WI上呈等、稍高信號(hào),信號(hào)均勻,邊界清楚,呈類圓形,部分比例可見少許水腫。MRI增強(qiáng)表現(xiàn):腫瘤實(shí)性部分明顯均勻強(qiáng)化,可見“腦膜尾征”。

1.3 神經(jīng)鞘瘤:均位于橋小腦角區(qū),平掃腫瘤實(shí)質(zhì)在T1WI上呈稍低信號(hào),T2WI上呈不均勻高信號(hào),邊緣清楚,多呈啞鈴狀,周圍有不同程度的水腫,MRI增強(qiáng)掃描腫瘤實(shí)質(zhì)部分明顯強(qiáng)化,周圍水腫未見強(qiáng)化。

1.4 淋巴瘤:平掃腫瘤實(shí)性部分在T1WI上呈等信號(hào),稍低信號(hào),在T2WI上呈稍高信號(hào),邊界不清,信號(hào)尚均勻,無明顯囊變,周圍有輕度水腫,增強(qiáng)掃描腫瘤呈明顯均勻強(qiáng)化,周圍水腫未見強(qiáng)化。

2.DWI影像表現(xiàn)

8例淋巴瘤DWI上其中7例呈高信號(hào),膠質(zhì)瘤實(shí)性部分大多數(shù)呈等、稍低信號(hào),少數(shù)呈略高信號(hào)(3例等信號(hào),8例呈稍低信號(hào),2例呈稍高信號(hào)),腫瘤囊性部分呈低信號(hào),腫瘤周圍水腫呈稍低信號(hào);腦膜瘤呈等信號(hào);神經(jīng)鞘瘤實(shí)性部分呈等信號(hào),囊性部分呈低信號(hào)。

3.DTI影像表現(xiàn)(表1)

12例膠質(zhì)瘤ADC圖:腫瘤實(shí)性部分呈稍高信號(hào)(8例)、高信號(hào)(4例),瘤周水腫呈稍高信號(hào)。FA值圖表現(xiàn):與正常腦實(shí)質(zhì)相比,腫瘤實(shí)性部分呈等信號(hào),瘤周水腫呈低信號(hào),與腦實(shí)質(zhì)邊界不清(圖1)。10例腦膜瘤ADC圖:腫瘤實(shí)質(zhì)呈等信號(hào),FA圖也呈等信號(hào)(圖2)8例淋巴瘤實(shí)質(zhì)ADC圖均呈明顯低信號(hào),FA圖呈低信號(hào)。9例神經(jīng)鞘瘤ADC圖,腫瘤實(shí)質(zhì)呈稍高、高信號(hào)(5例呈高信號(hào),4例呈稍高信號(hào)),FA圖呈等低信號(hào)(圖 3)。

表1 不同顱內(nèi)腫瘤的ADC圖、FA圖信號(hào)差異

表2 不同顱內(nèi)腫瘤的ADC值、FA值差異

4.不同腫瘤實(shí)質(zhì)部分ADC值及FA值比較

4.1 實(shí)質(zhì)部分ADC值機(jī)FA值的測(cè)量結(jié)果(表2):從表2中看出,四組顱內(nèi)腫瘤中,神經(jīng)鞘瘤ADC值最高,腦膜瘤FA值最高,淋巴瘤ADC值及FA值較低。各組間比較,按α=0.05水準(zhǔn),組間差別均有統(tǒng)計(jì)學(xué)(F=92.308,P=0.000,F=30.955,P=0.000)。

4.2 不同腫瘤實(shí)質(zhì)部分ADC值的兩兩比較結(jié)果(表3):經(jīng)檢驗(yàn),結(jié)果顯示神經(jīng)鞘瘤的ADC值與膠質(zhì)瘤、淋巴瘤、腦膜瘤之間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05),膠質(zhì)瘤與腦膜瘤ADC間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。淋巴瘤ADC值最低,與神經(jīng)鞘瘤均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05),但與腦膜瘤無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

表3 不同顱內(nèi)腫瘤ADC值的兩兩比較P值

4.3 不同腫瘤實(shí)性部分FA值的兩兩比較結(jié)果(表4):經(jīng)檢驗(yàn),結(jié)果顯示FA值在腦膜瘤與膠質(zhì)瘤和淋巴瘤、神經(jīng)鞘瘤與膠質(zhì)瘤和淋巴瘤、腦膜瘤與神經(jīng)鞘瘤之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),膠質(zhì)瘤與淋巴瘤之間的FA值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

表4 不同顱內(nèi)腫瘤ADC值的兩兩比較結(jié)果

5.DTI重建腫瘤周圍主要白質(zhì)纖維束

DTI顯示單純纖維束變形移位21例,包括10例腦膜瘤、9例神經(jīng)鞘瘤,2例低級(jí)星形細(xì)胞瘤,表現(xiàn)為纖維束密集聚攏,位置改變,FA值無明顯改變。

討 論

DTI是一種更高級(jí)的彌散加權(quán)成像形式,是DWI基礎(chǔ)上的新的M R成像技術(shù)。它利用多種參數(shù)和數(shù)據(jù)處理,從量和方向上反映成像體素內(nèi)擴(kuò)散的變化,可以定向定量地評(píng)價(jià)腦白質(zhì)的各向異性[3]。表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)反映體內(nèi)水分子向各個(gè)方向彌散的平均值,水分子彌散運(yùn)動(dòng)越明顯,ADC值增高。另外,FA值主要反映了神經(jīng)纖維解剖結(jié)構(gòu)的完整性,ADC值主要反映細(xì)胞外間隙的大小。當(dāng)顱內(nèi)發(fā)生腫瘤時(shí),瘤細(xì)胞浸潤(rùn)、水腫等,可使局部腦組織以及白質(zhì)纖維束的水分子彌散能力及各向異性發(fā)生改變,因此用FA值、ADC值來判定星形細(xì)胞瘤及周圍區(qū)域組織學(xué)特性有一定的理論依據(jù)[4-5]。

本組病例為較常見的顱內(nèi)腫瘤,其中膠質(zhì)瘤為最常見,可發(fā)生任何年齡,WHO分四級(jí):Ⅰ、Ⅱ級(jí)偏良性,Ⅲ、Ⅳ級(jí)偏惡性;腦膜瘤為常見的腦外良性腫瘤,神經(jīng)鞘瘤為良性腫瘤,最常見為聽神經(jīng)瘤,其次為三叉神經(jīng)瘤,多見于成年人,生長(zhǎng)緩慢,極少惡變,淋巴瘤分為原發(fā)性和繼發(fā)性,本組病例結(jié)果腦膜瘤FA值最高,是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的,其內(nèi)腫瘤細(xì)胞排列呈漩渦狀或束狀,胞質(zhì)突起有不規(guī)則的相互嵌合,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有豐富的細(xì)纖維絲,對(duì)擴(kuò)散起到了選擇性的阻礙作用,所以腦膜瘤有高的各向異性。神經(jīng)鞘瘤胞質(zhì)突起細(xì)長(zhǎng),腫瘤細(xì)胞排列呈柵欄狀或旋渦狀,電鏡下細(xì)胞周圍由基底膜包圍,間質(zhì)內(nèi)見長(zhǎng)短不一的間隔膠原纖維,這些纖維結(jié)構(gòu)使擴(kuò)散顯示出較高的各向異性。膠質(zhì)瘤FA值最低,在膠質(zhì)瘤中星形細(xì)胞瘤缺乏細(xì)胞突起、細(xì)胞間隙較寬,各向異性則較低。

ADC值在腦膜瘤、星形細(xì)胞瘤、淋巴瘤和神經(jīng)鞘瘤中存在差異,可能與病理結(jié)構(gòu)有關(guān)。神經(jīng)鞘瘤ADC值最高,可能與其細(xì)胞間隙較大、水分和黏液含量較多、容易發(fā)生灶性壞死和囊變有關(guān)。而腦膜瘤較少發(fā)生壞死和囊變,結(jié)構(gòu)致密、腫瘤細(xì)胞排列規(guī)則、水分子彌散受限明顯有關(guān)?？蔀殍b別提供幫助,特別是腫瘤發(fā)生在橋小腦角區(qū),兩者信號(hào)相似且神經(jīng)鞘瘤無囊變,腦膜瘤無鈣化時(shí),常規(guī)MRI鑒別困難。ADC值的測(cè)量對(duì)判斷橋小腦角區(qū)腫瘤的性質(zhì)具有較大意義。本組8例淋巴瘤的ADC值很低,明顯低于膠質(zhì)瘤,可能與淋巴瘤細(xì)胞體積特別小,細(xì)胞排列密集,造成水分子彌散受限有關(guān),膠質(zhì)瘤由于生長(zhǎng)速度快,中心部分形成囊變壞死,壞死組織細(xì)胞密度與蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)密度較低,所以表現(xiàn)為高的ADC值與低的FA值,在膠質(zhì)瘤和淋巴瘤診斷中ADC值定量分析及ADC圖不同信號(hào)表現(xiàn)有助于鑒別診斷。

本組病例把水腫和浸潤(rùn)歸為一類單純白質(zhì)纖維變形移位21例,包括10例腦膜瘤、9例神經(jīng)鞘瘤、2例低級(jí)星形細(xì)胞瘤,均為良性腫瘤。白質(zhì)纖維束浸潤(rùn)伴FA值減低8例,FA圖仍可辨認(rèn)其形態(tài),包括1例低級(jí)星形細(xì)胞瘤(Ⅱ)、2例低級(jí)星形細(xì)胞瘤(Ⅲ),4例淋巴瘤及1例少突膠質(zhì)瘤,出現(xiàn)此類改變者多是具有高級(jí)別的惡性腫瘤。白質(zhì)纖維束破壞10例,FA圖上無法辨認(rèn)纖維束形態(tài),包括6例高級(jí)星形細(xì)胞瘤(Ⅲ級(jí)4例,Ⅳ2例)和4例淋巴瘤,均為高度惡性腫瘤,如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。

通過對(duì)DTI在顱內(nèi)腫瘤的研究,結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致,我們認(rèn)為多數(shù)良性腫瘤對(duì)瘤周白質(zhì)纖維束基本無破壞性,而對(duì)于惡性腫瘤,其惡性程度越高,對(duì)白質(zhì)纖維束破壞越大。對(duì)于良性腫瘤,手術(shù)區(qū)只需定位在腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū),以減少手術(shù)并發(fā)癥;對(duì)于惡性腫瘤患者除腫瘤實(shí)質(zhì)外,要結(jié)合DTI圖像,若瘤周FA值正常,提示瘤周無明顯腫瘤浸潤(rùn),則可保留周圍白質(zhì)纖維,若FA值減低,提示腫瘤直接浸潤(rùn)破壞瘤周纖維束,則需要擴(kuò)大手術(shù)范圍,盡量切干凈,避免術(shù)后復(fù)發(fā)。

我們認(rèn)為良性腫瘤對(duì)瘤周白質(zhì)纖維束基本無破壞,而對(duì)于惡性腫瘤,其惡性程度越高,對(duì)瘤周白質(zhì)纖維束破壞越大。瘤周纖維束的FA圖和FA值改變,也隨腫瘤惡性級(jí)別增加而變化更明顯。

神經(jīng)腫瘤外科的主要原則是既要最大限度地切除腫瘤組織,又要盡可能地減少手術(shù)對(duì)正常神經(jīng)功能的損傷,包括功能區(qū)的腦皮質(zhì)和腦白質(zhì)。而腦內(nèi)腫瘤常侵犯腦皮質(zhì)和(或)腦白質(zhì),對(duì)腫瘤的切除需要有準(zhǔn)確的定位,需要明確地區(qū)分腫瘤與瘤周組織的關(guān)系以及其對(duì)鄰近重要腦白質(zhì)纖維的影響,這一點(diǎn)在優(yōu)勢(shì)半球中顯得更加重要,因?yàn)槟抢锍懈杏X、運(yùn)動(dòng)等功能區(qū)外,還有語言、認(rèn)知等功能區(qū)位于其中。雖然常規(guī)結(jié)構(gòu)MRI能夠較為準(zhǔn)確地給腫瘤定位,但其無法對(duì)腫瘤周邊的情況提供充分而準(zhǔn)確的信息,近年來發(fā)展的MR-DTI纖維示蹤圖是目前唯一能在活體、無創(chuàng)和個(gè)體化地提供人腦白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)位置和走行特點(diǎn)的影像學(xué)技術(shù)?？闪私獠∽?cè)斐傻陌踪|(zhì)纖維束受壓移位、浸潤(rùn)與破壞,為病變的診斷與鑒別診斷提供更多信息,可以直觀地顯示腫瘤與其周圍的大腦白質(zhì)纖維之間的關(guān)系,從而可以更好地指導(dǎo)手術(shù),以求能夠最大限度地切除腫瘤組織和保護(hù)正常腦組織。為手術(shù)方案的制定、術(shù)后隨訪提供依據(jù)。

總之,DTI對(duì)于腦神經(jīng)學(xué)科是一個(gè)新的突破,使研究者得以了解活體的神經(jīng)纖維走行,這不僅有助于深入了解人腦纖維的結(jié)構(gòu),而且在臨床上有很大的價(jià)值,成為近期腦功能成像技術(shù)研究的最新熱點(diǎn)之一。

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