DTI在腦膜瘤、膠質瘤及轉移瘤患者診斷及手術指導中的應用研究＊

萬正國

邯鄲市第一醫院CT/MRI室 (河北 邯鄲 056000)

腦膜瘤、膠質瘤、轉移瘤為常見腦腫瘤，既往研究已表明，同一腫瘤的不同級別或不同腫瘤的生物學行為、良惡性程度和預后有顯著差異，術前充分評估腫瘤位置、大小、病變周圍組織水腫等情況對手術方案的制定及預后評價有重要價值[1]。有研究報道，局部浸潤程度與腫瘤等級并非完全一致，并發現低級星形膠質細胞瘤對周圍組織的浸潤廣泛[2]。又有研究發現，腦腫瘤術可能傷及白質纖維束，術后有較高的神經功能障礙和致殘率[3]。影像學檢查在神經外科診療中有重要作用，常規磁共振成像(MRI)近年來已廣泛應用于顱內疾病的診療中，其可依據病灶的形態、數目、大小及實質信號特點和增強表現等進行診斷，但對于不典型者定性診斷的難度較大[4]。磁共振擴散張量成像(DTI)是活體腦微細結構檢查的非侵入性手段，可清晰顯示神經纖維束的排列、方向、走形，定量分析腦實質病理或生理改變[5]。本研究主要探討DTI在腦膜瘤、膠質瘤及轉移瘤患者診斷及手術指導中的應用價值，為疾病診療提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇本院2018年2月至2020年3月收治的100例顱內幕上腫瘤患者作為試驗組，納入標準：術前因頭痛、肌力下降和感覺障礙等癥狀就診；手術前均接受MRI平掃及增強掃描與DTI檢查，術中聯合神經系統導航技術切除腫瘤，術后均經病理組織活檢確診；全身情況可耐受手術；病例資料完整。排除標準：腦疝或明顯顱內壓增高，需急診外科手術；MRI檢查禁忌證；既往接受過放化療或手術治療；顱內腫瘤復發；凝血功能障礙；顱內其他病變。100例顱內幕上腫瘤中女57例，男43例；年齡21～69歲，平均年齡(53.18±4.82)歲，腦膜瘤34例，膠質瘤38例，轉移瘤28例。100例顱內幕上腫瘤分為良性腦腫瘤34例(腦膜瘤)，惡性腦腫瘤66例(轉移瘤+膠質瘤)。另選同期本院收治的54例顱內幕上腫瘤患者作為對照組，其均進行常規MRI平掃和增強掃描，并接受傳統顱內腫瘤切除術，女30例，男24例；年齡20～67歲，平均年齡(53.54±4.55)歲，腦膜瘤16例，膠質瘤31例，轉移瘤7例。各組一般資料比較無統計學差異(P＞0.05)。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法 用3.0T超導型磁共振掃描系統進行相關檢查，最大梯度切換率及最大梯度場強分別為150T/(m·s)、40Tm/m，均選擇標準8通道顱腦專用線圈?；颊咴跈z查床上取仰臥位，頭部先進，兩側上肢放置在軀體兩側，用軟海綿填塞固定頭顱，指導患者平靜呼吸，檢查期間保持頭部不動。首先予以三平面定位，予以常規橫軸位和矢狀位T1加權成像、T2加權成像和橫軸位的T2-液體衰減反轉恢復序列平掃。再進行彌散加權成像、DTI掃描，DTI掃描參數：回波時間為85ms，重復時間為4600ms，視野為224mm×224mm，矩陣為512×512，激勵次數為2，彌散敏感系數b值為0s/mm2、1000s/mm2，層間距為0mm，層厚為2.9mm，掃描參數為35～40層，掃描時間為317s。之后再予以橫軸位、冠狀位和矢狀位的T1加權成像的增強掃描，增強掃描對比劑選擇馬根維顯，在肘前靜脈注入0.2mL/kg，流速3mL/s。

1.2.2 DTI數據處理 掃描完成后，收集DTI掃描的原始數據并上傳至相關處理工作站，用軟件包進行圖像分析和重建。取腫瘤所在層面，用圖像矯正功能予以衡量、翻譯和修剪，調節閾值設定和降噪處理。用內插方法和平行處理，提高圖像分辨率。自動重組得到表觀彌散系數圖(ADC)和各向異性分數圖(FA)，測定腫瘤旁白質區、對側正常白質區、腫瘤實質區的ADC值及FA值，并計算相對ADC(rADC)值和相對FA(rFA)值。

1.2.3 神經導航系統的術中融合 在神經導航系統軟件中導入光盤數據，創建三維模型，將DTI和MRI影像融合，進行Fiber Tracking模式，在此融合圖像上將病變周圍標記為感興趣區。將病變和周圍傳導束進行三維重建，按照建模結果初步觀察病灶位置、病灶和周圍纖維束的關系和其標記點位置。安裝頭架，將體位擺好，頭部固定，將影像上標記點和患者標記點三維圖形進行融合。

1.3 觀察指標比較不同顱內腫瘤患者，良性與惡性腫瘤患者腫瘤實質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值，惡性腫瘤患者瘤周白質區和對側正常白質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值。分析對照組和試驗組手術腫瘤切除率、術后致殘率(術后肌力較術前降低或偏癱)及術后新發運動功能障礙率(失語發生情況)。

1.4 統計學分析數據處理選用SPSS 18.0軟件包，計量資料用(±s)表示，三組間比較用方差分析，兩組間用t檢驗比較，計數資料用[n(%)]表示，用連續校正或χ2檢驗比較，P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同腫瘤類型腫瘤實質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析腦膜瘤組腫瘤實質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值均高于膠質瘤組及轉移瘤組(P＜0.05)，膠質瘤組ADC值、rADC值低于轉移瘤組(P＜0.05)；膠質瘤組與轉移瘤組FA值及rFA值比較無統計學差異(P＞0.05)，見表1。

表1 不同腫瘤類型腫瘤實質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析(±s)

表1 不同腫瘤類型腫瘤實質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析(±s)

注：a表示與腦膜瘤組相比，差異具有統計學意義(P＜0.05)；b表示與膠質瘤組相比，差異具有統計學意義(P＜0.05)。

2.2 良性腫瘤組與惡性腫瘤組腫瘤實質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析良性腫瘤組ADC值、rADC值、FA值、rFA值高于惡性腫瘤組(P＜0.05)，見表2。

表2 良性腫瘤組與惡性腫瘤組腫瘤實質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析(±s)

表2 良性腫瘤組與惡性腫瘤組腫瘤實質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析(±s)

2.3 惡性腫瘤瘤周白質區、對側正常白質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析惡性腫瘤瘤周白質區rADC值高于對側正常白質區(P＜0.05)，FA值、rFA值低于對側正常白質區(P＜0.05)，惡性腫瘤瘤周白質區與對側正常白質區ADC值比較無統計學差異(P＞0.05)，見表3。

表3 惡性腫瘤瘤周白質區、對側正常白質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析(±s)

表3 惡性腫瘤瘤周白質區、對側正常白質區ADC值、rADC值、FA值、rFA值分析(±s)

2.4 對照組和試驗組腫瘤切除率、術后致殘率及術后新發運動功能障礙率分析試驗組腫瘤切除率高于對照組(P＜0.05)，術后致殘率低于對照組(P＜0.05)，兩組術后新發運動功能障礙率比較無統計學差異(P＞0.05)，見表4。

表4 對照組和試驗組腫瘤切除率、術后致殘率及術后新發運動功能障礙率分析[n(%)]

3 討論

近年來顱內腫瘤的發病率呈上升趨勢，顱內腫瘤多見于腦膜瘤、膠質瘤和轉移瘤，腦膜瘤存在周圍白質“擠壓征”、寬基底與腦膜相連等腦外腫瘤特點。轉移瘤的周圍水腫較明顯，多屬多發腦腫瘤，但臨床也可見單發顱內轉移瘤，其周圍水腫輕，呈環形強化，難以與高級別膠質瘤區分。有研究報道，微囊型腦膜瘤容易在大腦凸面發生，瘤周容易發生水腫，占位效應明顯，增加與高級別膠質瘤的鑒別難度[6]。以上三種顱內腫瘤的處理方案有明顯差異，因此術前準確鑒別對臨床方案的制定有重要指導作用。

MRI有掃描速度快、分辨率高、多方位成像、無輻射等特點，常規MRI平掃和增強掃描在顱內疾病診斷中有一定作用，但對于占位性病變不典型者的定性診斷有較高難度[7]。DTI為新型的影像學檢查模式，具有無創性，能夠從平面和三維角度顯示病灶，清晰反映腦內白質纖維束，在反映腫瘤周圍白質纖維束走形，腫瘤和纖維束關系等方面有獨特優勢[8]。ADC值、FA值為DTI中最常用的參數值，其中ADC值可反映分子彌散阻力及水平，且與分子彌散的大小呈正相關，細胞外間隙縮小，可影響彌散，降低ADC值。FA值能夠反映水分子擴散方向，FA值越低提示細胞密集程度較小。相關研究報道，ADC值及FA值在腫瘤診斷和鑒別診斷中有重要作用[9]。龔軍偉等[10]研究也表明，ADC值及FA值與腫瘤惡性程度有明顯相關性，FA值能夠反映腫瘤血管分布及細胞增殖程度。有研究指出，DIT在顱內腫瘤診斷和鑒別診斷中有一定優勢[11]。良性腦膜瘤可引起血液回流異常，導致水腫，膠質瘤周邊水腫區有散在腫瘤細胞浸潤，又有毛細血管和間質水腫。傳統MRI僅可顯示瘤周水腫，無法區別腫瘤浸潤所致水腫和血管源性水腫，可影響ADC值和FA值測定。rADC值、rFA值能夠排除惡性腫瘤血管源性水腫對ADC值和FA值的影響，提高結果的可靠性。

本研究結果顯示，腦膜瘤FA、rFA值明顯高于轉移瘤與膠質瘤(P＜0.05)，但轉移瘤與膠質瘤的FA、rFA值則無顯著差異，腦膜瘤ADC值、rADC值又明顯高于膠質瘤和轉移瘤(P＜0.05)，提示DTI檢查在顱內腫瘤鑒別上有一定作用?？紤]與腦膜瘤細胞密度高，異性程度明顯增加有關，因此FA、rFA值、ADC值及rADC值較高。膠質瘤有多壞死囊變表現，細胞密度顯著降低，導致局部細胞結構受到破壞，加上水腫和腫瘤細胞可進入纖維束軸突，加快各個方向的水分子彌散，降低各項異性程度，因此FA值較腦膜瘤低[12]。另外本研究結果顯示，惡性腫瘤組FA值及rFA值、ADC值及rADC值均低于良性腫瘤組，提示DTI能夠利于顱內良、惡性腫瘤的鑒別，分析原因為惡性腫瘤的惡性程度高，細胞生長速度快，可減小細胞外間隙，導致水分子彌散受限，因此降低ADC值和FA值。

有研究發現，膠質瘤可有非增強及增強區域，瘤周水腫區域也可發生腫瘤性膠質細胞[13]。調查研究報道，腫瘤切除范圍過大可能導致白質纖維束受損，引起多種神經功能障礙，腫瘤切除范圍過小則可增加腫瘤復發率[14]。臨床準確判斷膠質瘤浸潤程度能為手術計劃和放療靶定位提供有利參考。研究表明，膠質瘤能夠隨腦白質纖維束發生浸潤性生長，通過白質纖維束能夠進一步判斷腫瘤浸潤范圍[15]。已有研究指出，DTI中的參數值可對腫瘤浸潤程度進行定量分析[16]。本研究中，瘤周白質區的rADC值高于對側正常白質區，FA值、rFA值則較對側正常白質區低，提示DTI中rADC值、FA值、rFA值在對側正常白質區和瘤旁白質區中存在特異性，從而能夠對腫瘤浸潤程度進行量化判斷?？紤]與腫瘤細胞可增加細胞有絲分裂、細胞增殖及壞死等反應的興奮性，增加rADC值，另外惡性腫瘤對周圍正常白質結構有一定影響，從而降低FA值、rFA值[17]。

手術切除是顱內腫瘤的主要治療手段，但其手術難度較大，既往研究報道，腦功能區腫瘤的手術切除率較低，容易導致神經纖維束受損，引起不可逆損傷，并有較高的致殘率[18]。常規MRI掃描難以反映腫瘤周邊白質纖維束的走形及形態。臨床研究報道，DTI能夠增加腫瘤切除范圍，并保護神經功能[19]。神經導航技術能夠三維顯示正常頭顱和病灶，且可在術中進行實時監控，最大程度提高手術效果。聶柳等[20]的研究表明，神經導航技術結合DTI能夠盡可能地保護纖維束，提高腫瘤切除的安全性和患者生存質量。本研究發現，神經導航技術結合DTI治療患者的腫瘤全切率顯著較高(P＜0.05)，術后致殘率較低，證實二者結合能夠增加手術切除范圍，降低并發癥發生。盡管神經導航技術結合DTI組術后新發運動功能障礙率低于傳統切除組，但組間無顯著差異，可能與觀察樣本例數較少有關。

綜上所述，DTI檢查是腦膜瘤、膠質瘤及轉移瘤鑒別診斷的有效方式，能夠反映惡性腫瘤的浸潤程度，為手術切除范圍提供參考依據。