肖道雄，劉曉玉，劉招琪，賴丙林，范存庚，羅書華，王曉春，嚴 群，彭吉東

（南昌大學附屬贛州醫(yī)院 贛州市人民醫(yī)院醫(yī)學影像科，江西 贛州 341000）

膠質母細胞瘤是腦內常見的惡性腫瘤［1］，磁共振成像（Magnetic resonance imaging，MRI）檢查是其首選檢查方法，國內外有很多作者對其進行了詳細研究［2-5］。其中磁共振彌散張量成像（Diffusion tensor imaging，DTI）是在彌散成像（Diffusion weighted imaging，DWI）基礎上發(fā)展起來的一項技術，一次DTI檢查可同時獲得FA圖、ADC圖等。在FA圖上可測量部分各向異性分數（Fractional anisotropy，FA）和表觀擴散系數（Average diffusion coefficient，ADC）等。有研究［4，6］報道不同級別、不同類型腦膠質瘤的FA值、ADC值有顯著差異，且腫瘤實質區(qū)域的FA值、ADC值可以幫助界定腫瘤區(qū)域和正常的腦組織。而關于膠質母細胞瘤在FA圖上的形態(tài)特點及不同區(qū)域FA值、ADC值差異的相關研究較少見。本研究旨在探討膠質母細胞瘤在FA圖上的形態(tài)特點和不同區(qū)域FA值、ADC值的差異，并與在FA圖上表現類似的低級別星形細胞瘤、腦膿腫、腦膜瘤和腦轉移瘤進行鑒別。

1 資料與方法

1.1 臨床資料收集2014年2月至2020年8月在本院經術后病理證實的46例膠質母細胞瘤病例，男30例，女16例，年齡17～69歲，平均（52.50±12.18）歲。因腫瘤部位不同，臨床表現有所不同，常見有頭痛、癲癇發(fā)作或局灶性神經功能缺損等，病程大部分＜5個月。同時收集Ⅰ～Ⅲ級星形細胞瘤54例（Ⅰ級12例，Ⅱ級23例，Ⅲ級19例），腦膿腫14例，腦膜瘤42例，腦轉移瘤22例。所有患者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 檢查方法采用SIEMENS Verio、Skyra 3.0T磁共振掃描儀，12通道頭顱矩陣線圈，梯度場強45 mT·m-1，切換率200 T·（m·s）-1。所有病例均行常規(guī)MR平掃和DTI掃描，大部分病例同時行增強掃描。以Verio 3.0T掃描儀為例，MR平掃橫軸位T2WI（TR 5 500 ms、TE 95 ms）、T2-Flair（TR 8 500 ms、TE 94 ms、TI 2 440 ms、Flip angle 150°）、T1WI（TR 2 020 ms、TE 9 ms）、DWI（TR 8 000 ms、TE 100 ms、b值分別為0和1 000 s·mm-2）和矢狀位T2WI（TR 2 600 ms、TE 118 ms），橫軸位和矢狀位圖像層厚均為4 mm、層距4.8 mm。MR增強掃描，對比劑為Gd-DTPA，用量為0.2 mmol·kg-1，經肘靜脈快速推注，注射后即行橫軸位、矢狀位和冠狀位T1WI掃描，序列參數同平掃T1WI。解剖定位像掃描序列為T1加權三維磁化強度預備梯度回波序列（T1WI 3D MPRAGE），TR 1 900 ms、TE 2.52 ms，TI 900 ms，Flip angle 9°，層厚1 mm，無間距，像素矩陣256×256，各向同性，1 cm×1 cm×1 cm，全腦矢狀位掃描。DTI掃描序列為單次激發(fā)自旋回波的平面回波成像序列（Spin-echo echo-planar imaging，SE-EPI），TR 4 600 ms，TE 95 ms，3次平均信號，30個梯度擴散方向，矩陣大小128×128，層厚、層間距和掃描范圍同常規(guī)MR平掃橫軸位。

1.3 圖像分析將病例數據傳至SIEMENS工作站syngo Workplace，應 用Neuro 3D（MR），Diffusion Mode觀察和測量數據。為保證測量數據的準確性，由2位具有5年以上工作經驗的神經學醫(yī)師分別觀察FA圖上病灶邊緣有無FA高信號環(huán)以及高信號環(huán)的完整程度，Round_FA的取值范圍0～1，0代表無高信號環(huán)，以0.1的整數倍遞進代表FA高信號環(huán)的完整程度，1代表存在完整的FA高信號環(huán)。同時測量病灶邊緣FA值（Rim_FA）和ADC值（Rim_ADC）、病灶內FA值（In_FA）和ADC值（In_ADC）、周圍1 cm以內的FA值（Out_FA）和ADC值（Out_ADC）。測量數據時，盡量避開出血區(qū)和血管。每個數值是在3個不同點測量并求平均值，ROI的大小控制在3～30個像素，邊緣部分ROI較小，中央和周圍部分ROI較大。上述FA值為無單位變量值，取值范圍0～1，ADC值為有單位變量值，其單位為10-3mm2·s-1，本文中未特別說明均省略。

1.4 統(tǒng)計學方法所有數據采用IBM SPSS Statistics 22軟 件 和Python3.7＋SciPy＋scikit_posthocs進行分析，病灶的各項參數值（Round_FA，Rim_FA，In_FA，Out_FA，Rim_ADC，In_ADC，Out_ADC）用均數±標準差（±s）表示。數據符合正態(tài)分布及方差齊性，用單因素方差分析，之后用Scikit-posthocs，Post Hoc檢驗作兩兩比較。數據不符合正態(tài)分布及方差不齊，使用Kruskal-Wallis H檢驗，之后用Nemenyi檢驗作兩兩比較。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 膠質母細胞瘤與各對照組不同區(qū)域的FA值和ADC值比較分別在病灶的不同區(qū)域（病灶內、邊緣、周圍1 cm以內）測量3個ROI取平均值后得到相應區(qū)域的FA值和ADC值，如圖1。膠質母細胞瘤與各對照的測量具體結果見表1。

表1 膠質母細胞瘤與對照組邊緣FA高信號環(huán)（Round_FA）和各區(qū)域的FA值、ADC值

圖1 膠質母細胞瘤

2.2 膠質母細胞瘤不同區(qū)域的FA值和ADC值比較在膠質母細胞瘤不同區(qū)域的FA值中，In_FA值最低，Out_FA值其次，Rim_FA值最高，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。在膠質母細胞瘤不同區(qū)域的ADC值中，In_ADC值最高，Out_ADC值其次，Rim_ADC值最低，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），如圖2。

圖2 膠質母細胞瘤不同區(qū)域的FA值、ADC值的箱式圖

2.3 不同級別星形細胞瘤FA高信號環(huán)發(fā)生率比較在FA圖上，星形細胞瘤Ⅰ～Ⅲ級及膠質母細胞瘤均可發(fā)現完整的FA高信號環(huán)（Round_FA=1），星形細胞瘤Ⅱ級完整的FA高信號環(huán)發(fā)生率約17%（4/23），其余發(fā)生率約32%～35%；以FA高信號環(huán)的完整程度計算，4組間差異有統(tǒng)計學意義（H=13.551，P=0.004），兩兩比較顯示星形細胞瘤Ⅱ級與膠質母細胞瘤之間差異有統(tǒng)計學意義（P=0.024）。

2.4 膠質母細胞瘤與腦膿腫、腦膜瘤、腦轉移瘤FA高信號環(huán)發(fā)生率比較在膠質母細胞瘤、腦膿腫、腦膜瘤、腦轉移瘤的FA圖上，FA高信號環(huán)均常見，膠質母細胞瘤完整的FA高信號環(huán)（Round_FA=1）發(fā)生率約35%（16/46），后3者的發(fā)生率高達77%以上；以FA高信號環(huán)的完整程度計算，4組間差異有統(tǒng)計學意義（H=16.153，P=0.001），膠質母細胞瘤與腦膜瘤、腦轉移瘤之間比較差異均有統(tǒng)計學意義（P值分別為0.013、0.023）。

2.5 膠質母細胞瘤與對照組不同區(qū)域FA值比較膠質母細胞瘤與腦膜瘤的Rim_FA值、In_FA值比較差異有統(tǒng)計學意義（P值分別為0.019、0.001）。膠質母細胞瘤分別與腦膿腫、腦膜瘤的Out_FA比較差異有統(tǒng)計學意義（P值 分 別 為0.038、0.048），如圖3。

圖3 膠質母細胞瘤和對照不同區(qū)域FA值的箱式圖

2.6 膠質母細胞瘤與對照組不同區(qū)域ADC值比較膠質母細胞瘤與腦膿腫、腦膜瘤的In_ADC值之間差異有統(tǒng)計學意義（P均＜0.05）。膠質母細胞瘤的Rim_ADC值、Out_ADC值與各對照組間差異無統(tǒng)計學意義。如圖4。

圖4 膠質母細胞瘤和對照組不同區(qū)域ADC值的箱式圖

2.7 膠質母細胞瘤與對照組不同區(qū)域FA差值及ADC差值比較膠質母細胞瘤與腦膿腫、腦膜瘤的Out_FA-In_FA差值之間差異有統(tǒng)計學意義（P值分別為0.001，0.001）；膠質母細胞瘤與腦膿腫、腦膜瘤的In_ADC-Out_ADC差值之間差異有統(tǒng)計學意義（P均＜0.001）。

3 討論

DTI是在DWI基礎上發(fā)展起來的一項磁共振功能技術，是對DWI的發(fā)展和深化，在神經影像學方面有著非常重要的作用［7-8］。DTI的評價參數有很多，常用的有部分各向異性分數（FA值）和表觀擴散系數（ADC值），并可獲得相應的FA圖和ADC圖。FA值是指水分子各向異性成分占總彌散張量的比例，其值范圍為0～1，對于各向異性的介質，FA值接近0，對于各向同性的介質，FA值接近1，FA值可間接反映腦白質神經纖維束的完整性。影響ADC值主要因素有細胞數目和大小、細胞間隙及囊變、出血等。在理想情況下，水分子的彌散是各向同性的，即在各個方向的彌散系數相同，然而在實際臨床應用中，很多組織并非如此。DTI可定量分析組織內的FA值、ADC值，為研究膠質母細胞瘤提供了更多定量信息特征。

膠質母細胞瘤的病理特點為腫瘤壞死和新生血管形成，有或無肉眼可見的出血，腫瘤中央經常可見壞死囊變區(qū)域，相對于腫瘤實性部分，壞死囊變區(qū)域一般范圍較大［9］。在常規(guī)MRI上，壞死囊變區(qū)域表現為長T1長T2信號，在DWI圖像上呈低信號，在ADC圖像上呈高信號。膠質母細胞瘤中央壞死較為徹底，其內細胞數目減少，細胞間隙增大，類似于各向同性的介質，故FA值降低，ADC值升高。在FA圖像上，膠質母細胞瘤的壞死囊變區(qū)域表現為低信號，信號較均勻。本組病例經統(tǒng)計分析發(fā)現膠質母細胞瘤不同區(qū)域的FA、ADC值中，In_FA值最低，In_ADC值最高。而低級別星形細胞瘤，尤其是彌漫性星形細胞瘤因腦組織結構破壞程度較低，FA值雖有下降，但腫瘤內、邊緣及周圍FA值無明顯差別。腦膿腫腔內是含有大量炎性細胞、細菌和壞死組織等的黏稠液體［10］。腦膜瘤細胞多密集分布，胞質表面有豐富膜性突起，瘤細胞間胞膜呈指狀交錯，細胞外有大量膠原纖維［11］。腦膿腫和腦膜瘤的病灶內組織成分均對水分子的擴散起到了阻礙作用且細胞密度大，兩者與膠質母細胞瘤比較In_ADC值均較低，In_FA值均較高。腦轉移瘤和膠質母細胞瘤的瘤內壞死囊變區(qū)微觀結構類似，兩者的In_FA、IN_ADC值無明顯差異。

膠質母細胞瘤邊緣FA高信號環(huán)的出現，表明該區(qū)域組織破壞程度與腫瘤內及周圍有所不同。膠質母細胞瘤邊緣環(huán)形強化表現與病理改變密切相關，推測膠質母細胞瘤的邊緣FA高信號環(huán)與腫瘤的實性部分且有豐富新生血管是相對應的。本研究在測量FA值時可很好地觀察到FA高信號環(huán)與腫瘤的強化實性區(qū)域大體上是一致的。但當腫瘤合并出血時，FA值和ADC值均會受明顯影響，在FA圖上表現為低信號區(qū)域內出現多發(fā)小片狀高信號，類似于“馬賽克樣”改變，這與DTI使用SE-EPI序列掃描有關，而EPI對局部磁場不均勻敏感。腫瘤內出血是導致部分膠質母細胞瘤的FA高信號環(huán)不完整的原因之一。低級別星形細胞瘤中除毛細胞型星形細胞瘤外，腫瘤內和周圍FA值無明顯差異，FA高信號環(huán)的發(fā)生率較低。毛細胞型星形細胞瘤多見于兒童和青少年，常位于小腦、鞍區(qū)及中線結構區(qū)，典型表現為囊伴壁結節(jié)型，在常規(guī)MRI上具有一定的特征性。腦膿腫、腦膜瘤和腦轉移瘤的邊緣組織成分較單一，影響FA值的因素較少，所以病灶邊緣出現完整FA高信號環(huán)的概率均較高。

膠質母細胞瘤周圍無強化區(qū)域，因腫瘤浸潤和水腫，組織結構遭到破壞，FA值下降，但腫瘤周圍區(qū)域破壞程度遠低于中央壞死區(qū)域［12］。本組病例經統(tǒng)計進一步分析提示膠質母細胞瘤的In_FA、Out_FA、Rim_FA之間，In_ADC、Rim_ADC、Out_ADC之間兩兩比較，差異均有統(tǒng)計學意義。大部分低級別星形細胞瘤周圍與瘤內、邊緣的FA值和ADC值無明顯差別。腦膿腫、腦膜瘤和腦轉移瘤的腫瘤周圍FA值的改變與膠質母細胞瘤有所不同。腦膿腫發(fā)生時血腦屏障受損，血管通透性增加，細胞外液增多，細胞外間隙擴大，腦白質結構的完整性遭破壞，使Out_FA值降低，Out_ADC值升高。腦膜瘤的瘤周圍水腫區(qū)因無腫瘤細胞浸潤，病灶周圍結構以受壓、移位為主，所以與膠質母細胞瘤對比，腦膜瘤的Out_FA值較高，Out_ADC值較低。腦轉移瘤的瘤周僅有水腫而無腫瘤細胞浸潤，但與膠質母細胞瘤對比，腦轉移瘤的Out_FA較低，可能是由于膠質母細胞瘤可以產生大量腫瘤特異性細胞外基質，對腫瘤細胞產生吸附和遷移［13］，使得膠質母細胞瘤的Out_FA值較高。

本研究中腫瘤分型仍基于病理組織學診斷，沒有足夠的信息分類到更特定的病種，尤其是針對不同級別的星形細胞瘤，我們目前沒有整合基因診斷，無法進行分子分型，存在一定的局限性。

綜上所述，膠質母細胞瘤在彌散張量成像FA圖上有一定特點，主要表現為腫瘤邊緣可見不同完整程度的FA高信號環(huán)，中央大片狀壞死區(qū)呈比較均勻的低信號，中央區(qū)的FA值相對于腫瘤邊緣及周圍區(qū)域更低。腫瘤合并出血時，FA值和ADC值均會受到明顯影響，分析時應注意區(qū)分。膠質母細胞瘤與低級別星形細胞瘤相比，在FA圖上前者邊緣FA高信號環(huán)更常見，Round_FA=1的發(fā)生率較大，且病灶周圍與病灶內FA值的差值較大。在FA圖上膠質母細胞瘤、腦膿腫、腦膜瘤和腦轉移瘤的完整FA高信號環(huán)（Round_FA=1）的發(fā)生率均較高。膠質母細胞瘤的In_FA值明顯低于腦膿腫、腦膜瘤的In_FA值，同時膠質母細胞瘤病灶內FA值小于病灶周圍FA值，而腦膿腫則相反，腦膜瘤則略小。膠質母細胞瘤和腦轉移瘤，特別是轉移瘤中央有廣泛壞死時，兩者在FA圖上表現類似，鑒別困難，應結合臨床病史和常規(guī)MRI表現進行鑒別診斷。充分認識膠質母細胞瘤在FA圖上的這些特點，結合常規(guī)MRI，可提高其術前正確診斷率，同時FA圖能為膠質母細胞瘤的鑒別診斷提供更多有價值的信息，為臨床精準化、個性化治療方案的制定和術后隨訪提供更多依據。