胶质瘤是最常见的颅内原发性肿瘤，根据年WHO中枢神经系统肿瘤分级标准分为4级，而不同级别胶质瘤的治疗方案的选择、治疗效果的评价及生存周期的评估是不同的。病理作为脑肿瘤诊断的金标准，可以对胶质瘤进行准确的分级，指导治疗、评估预后。MRI在胶质瘤的诊治过程中起到重要作用，例如，术前的诊断、疗效的评估等，然而，常规MRI不能准确地对胶质瘤行术前分级，及早期的疗效观察。DWI是近几年新发展起来的一种功能成像技术，能观察活体组织中水分子的微观扩散运动。目前，DWI已经广泛应用于临床和科研，尤其是对早期脑缺血的诊断，成为临床最有效的检测手段。近年来，DWI也已经用于胶质瘤生物学特征的描绘、术前的分级及疗效的观察，同时，众多的研究者正在利用DWI对全身疾病进行研究。当前，我们所用的DWI是基于单指数模型（mono-exponentialmodel）的生物物理基础理论推论而来，例如，常规人脑DWI多是在b值为0和s/mm2条件下进行，此时，ADC是基于较小b值时，组织的扩散信号强度（ln（S/S0））与b值呈直线关系的假设计算求得，直线的斜率就是表观扩散系数。然而，随着磁共振设备和软件不断更新发展，所能使用的b值更高，范围更大。科学家研究发现，当b值超过s/mm2时，脑组织中水分子的信号强度衰减不遵循单指数模型，而偏离直线衰减方式。在高b值及更宽范围b值情况下，要更精确地描述脑组织的衰减方式，需要更准确更全面的生物物理模型。于是，经过研究，有学者提出了一种新的生物物理模型—拉伸指数模型（Stretchedexponentialmodel），用来描述微环境区间内水分子运动的连续分布的扩散情况，并可以反映体素内的异质性。基于这种模型，磁共振应用科学家假设出了拉伸指数模型的多b值DWI序列。本研究利用拉伸指数模型多b值DWI对胶质瘤进行研究，计算DDC、α值，评价其在胶质瘤诊断及分级中的应用价值。
拉伸指数模型数学公式如下：
S(b)/S0=exp(-(b×DDC)α)
其中DDC表示分布扩散系数（distributeddiffusioncoefficent），代表体素内平均扩散率，单位为mm2/s。α代表体素内的异质性，大小在0到1之间，S（b）是扩散系数为b时的信号幅度，S（0）是没有扩散时的信号幅度。α越接近0，说明体素内扩散异质性就越高，反之，异质性很低。需要强调的是这里的“不均质性”是指体素内指数衰减的不均质性，而不是常说的体素间扩散系数的不均质性。DDC具有标准扩散系数的特征，可以被认为是按水分子的容积分数加权的各个ADC的连续分布部分的复合参数。
材料与方法1.临床资料：
收集年5月至年11医院行手术或穿刺活检经病理证实的脑胶质瘤56例，年龄6-79岁，平均年龄43.9岁，男：女=37:19。其中WHOⅡ级21例，Ⅲ级15例，Ⅳ级20例，根据年WHO中枢神经系统肿瘤分类标准，将Ⅱ级定为低级别（21例），Ⅲ、Ⅳ级定为高级别（35例）。患者临床症状以头痛、头晕，突发癫痫、晕厥，肢体无力为主。所有患者均在术前行磁共振平扫、多b值DWI及横轴位、矢状位、冠状位T1WI增强扫描。
2.MR检查方法：
本研究使用的设备是GESignaHDxt3.0T超导型磁共振扫描系统，8通道相控阵头线圈。扫描序列：常规MRI（矢状位T1FLAIR，横轴位T1FLAIR，FSE/T2WI及T2FLAIR。所有横轴位扫描位置及范围保持一致，定位线与前后联合线平行，并覆盖全脑。多b值DWI采用自旋平面回波脉冲序列（SE-EPI），扫描主要参数为TR=ms，TE：Minimum，FA=90°，NEX=2，矩阵为×，扫描层数为20层，层厚、层间隔及FOV分别为5mm，1.5mm，24cm，b值为0,,,s/mm2，扩散敏感梯度场施加方向为3个，扫描时间4分57秒。常规DWI采用自旋平面回波脉冲序列（SE-EPI），扫描主要参数为TR=ms，TE：Minimum，FA=90°，NEX=2，矩阵为×，扫描层数为20层，层厚、层间隔及FOV分别为5mm，1.5mm，24cm，b值为0和s/mm2，扩散敏感梯度场施加方向为单方向，扫描时间为47秒。在GEAdvantageWorkstation4.4工作站上，使用Functool软件包中的MADC及ADC软件对多b值DWI图像进行后处理，首先进行头动校正，然后调整阈值去除背景噪声，获取DDC、α、ADC图及测量值。
3.统计学分析：
利用spss18.0统计软件对数据进行分析，各参数值以平均值±标准差表示。采用配对t检验，对肿瘤与镜像区正常脑组织之间的各个量化指标进行差异性比较，取p＜0.05为差异有统计学意义；同时，采用One-wayANOVA，对各级别（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级）胶质瘤之间的上述量化指标进行差异性比较，取p＜0.05为差异有统计学意义；DDC与ADC间之间的相关性分析，采用pearson相关性检验，取p＜0.05为相关性有统计学意义。采用受试者操作特征曲线（ROC曲线），并用曲线下面积（areaundercurve,AUC）评价诊断的准确性。
结果①DDC在胶质瘤Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级三组中任何两组间均有显著性差异（p＜0.05）,并呈下降趋势。
②α在胶质瘤Ⅱ级分别与Ⅲ级、Ⅳ级间有显著性差异，分别为（p＜0.05），而在胶质瘤Ⅲ级与Ⅳ级之间没有显著性差异；呈下降趋势。
③胶质瘤DDC与ADC之间呈显著的正相关（R=0.;P＜0.05）。
④DDC值在区分胶质瘤Ⅱ级与Ⅲ级、Ⅲ级与Ⅳ级间的ROC曲线下面积（AUC）分别为0.、0.；Ⅱ级与Ⅲ级间，以DDC值等于1.×10-3mm2/s为诊断阈值时，分级诊断的敏感度为92.6%，特异性为92.9%(图2)；Ⅲ级与Ⅳ级间，以DDC值等于0.×10--3mm2/s为诊断阈值时，分级诊断的敏感度为78.6%，特异性为57.7%（图3）。
讨论DWI能无创的评估肿瘤的细胞特性，是由于细胞的结构影响水分子的运动，因此，细胞密集的区域较囊变坏死区和水肿区扩散受限，而ADC较低。通过对胶质瘤的ADC值与组织特征进行比较研究，发现ADC值与细胞密度呈负相关，这将有助于描述胶质瘤的组织生物学特性。研究证实，利用ADC值可以对胶质瘤进行分级判断，在较早期评估治疗效果和生存周期，并能较好的鉴别肿瘤复发与放射性坏死。本研究发现，DDC在正常脑组织与胶质瘤实体区之间有显著性统计学差异，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤间均有统计学差异，而研究证实ADC只能区分高、低级别胶质瘤，这就进一步证实DDC较ADC能更准确地描述脑组织和脑肿瘤扩散特征，其在术前能更准确地对胶质瘤进行分级，对临床治疗方案的选择有重大意义。
众所周知，肿瘤的WHO分级与组织的不均质性相关，组织的不均质性与体素内的扩散的不均质性可能存在较密切的关系。本研究发现，α与胶质瘤级别负正相关，肿瘤级别越高α值越低。因此，α值可以识别肿瘤级别最高的区域，指导穿刺活检，有助于肿瘤准确地术前诊断，及有效地治疗计划。胶质瘤具有高度浸润性的特征，尤其是在高级别胶质瘤，常沿着神经纤维束蔓延，于是在增强没有强化的区域或者在平扫显示正常区到底有没有肿瘤细胞浸润，目前仍没有办法确定，这有碍于制定周密的治疗计划。学者对大鼠C6胶质瘤模型进行研究发现，α值在瘤周与正常的灰白质之间有显著性的差异，同时，利用α对高级别胶质瘤研究显示，α图能发现增强扫描未强化区，呈现出明显的不均质性，因此，α能更精确的发现肿瘤的浸润范围，为制定治疗方案提供有力的证据。肿瘤在放化疗或者靶向治疗的早期，其内部会出现小的坏死或囊变、出血、小血管破裂等，这些都引起肿瘤组织内的异质性增加，最终导致体素内的扩散异质性增加，这些是常规MRI无法检测的，只有α能准确反映，因此，α能早期判断肿瘤放化疗或者靶向治疗的效果。
DDC和α将是区分胶质瘤级别、明确肿瘤浸润范围和判断治疗效果的全新的影像学标记物。因此，拉伸指数多b值DWI作为一种全新的技术，将会为临床及研究提供重要帮助。
（作者：华中科技大学同医院，熊伟江晶晶朱文珍王承缘）
转载请注明：http://www.uzngq.com/zlzl/6382.html
