弥散张量成像在胶质瘤术前评估中的应用

弥散张量成像在胶质瘤术前评估中的应用作者：刘文,吴婷,许金虎,许云,袁哲星,肖朝勇    作者单位：210029 南京医科大学附属脑科医院放射科    【摘要】  目的 探讨磁共振弥散张量成像在胶质瘤术前评估中的价值。方法 对19例经病理证实胶质瘤的患者术前进行弥散张量成像，观察白质纤维束与肿瘤的关系，测量肿瘤实质区和周边水肿区的FA值。结果 颅内胶质瘤所致白质纤维异常有三种基本改变：移位、浸润和破坏。19例中10例移位伴破坏，5例单纯浸润，4例浸润伴破坏；肿瘤的实质区和周边水肿区的FA值与对侧大脑白质FA值相比较存在显著差异（P﹤0.05）。肿瘤的实质区和周边水肿区FA值之间无统计学显著差异（P＞0.05）。结论 弥散张量成像技术可以显示胶质瘤与周围白质纤维束的关系，FA值不能区分肿瘤实质与周边水肿区。    【关键词】  弥散张量成像；神经胶质瘤    Application of diffusion tensor imaging to  the preoperative assessment of gliomas  LIU Wen, WU Ting, XU Jing-hu, et al. Department of Radiology.Brain Hospital Affiliated to Nanjing Medical University,Nanjing 210029, China    Abstract:Objective  To discuss the value of diffusion tensor imaging in the preoperative assessment of glioma. Methods  19 patients with pathologically confirmed glioma were examined  with diffusion tensor imaging.The white matter fiber bundle with the tumor, tumor real area surrounding edema and the FA value were observed. Results  There were  three basic changes of abnormal white matter fiber  caused by intracranial glioma : shift, infiltration and destruction.10 of 19 cases were with displacement and  damage,5  of 19  cases with simply infiltration and 4 of 19 cases with infiltration and damage.Compared with the  contralateral white matter,the FA value of the  essence of tumor and surrounding edema area had  significant difference (P﹤0. 05).But the FA value of  essence of tumor and the area surrounding edema  had  statistical  difference (P＞0.05). Conclusions  Diffusion tensor imaging can show the relationship of glioma with the surrounding white matter fiber bundle.FA value can not be used to distinguish between real  tumor and the  surrounding edema area.    Key words:diffusion tensor imaging;glioma    现代医学影像学的发展，使大部分颅脑疾病均能做出有效的诊断和鉴别。但对于胶质瘤这样的浸润性疾病的病变范围的确定却仍然存在较大困难。弥散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）技术是近年来在常规MRI技术和弥散加权成像（DWI）技术的基础上发展的一种新的MR技术，可以在三维空间内定量分析组织内水分子的运动特性，显示脑肿瘤周边白质纤维的走形和形态，有助于胶质瘤手术前方案的制定。1  资料和方法    1.1  对象  选取2007年1月至2007年8月在南京医科大学附属脑科医院神经外科住院的19例经病理证实胶质瘤的患者，男性11例，女性8例，年龄22~78岁，平均43.5岁。发生部位幕上右侧大脑半球9例，左侧大脑半球7例，幕下小脑半球3例。病理结果为胶质母细胞瘤3~4级6例，星形细胞瘤1~2级8例，少突胶质细胞瘤5例。    1.2  方法  受试者头部采用海绵垫固定，应用美国GE Signa NV/i 1.5T超导型磁共振仪，选用正交头颅线圈。    1.2.1  MRI平扫及增强  所有患者均首先行常规平扫序列扫描，得到T1WI、T2WI、T2FLAIR横断位及T1WI矢状位图像；注射造影剂轧喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA），剂量为0.1 mmol/kg，增强后行横断位、矢状位和冠状位T1FLAIR序列扫描。    1.2.2  DTI扫描  采用单次SE EPI序列进行轴位扫描，扫描参数为TR/TE=9999/89.2Efms，FOV=240 mm×240 mm，矩阵128×128，在25个方向上施加弥散梯度，b=1 000 s/mm2，NEX=2次，层厚=5 mm，间隔0.5 mm。    1.2.3  DTI图像及数据后处理  将所有原始数据传输至GE Advantage Windows 工作站，采用Functiontool 2软件对DTI图像进行后处理后，重建出FA图像，测量肿瘤实质区和周边水肿区的FA值，ROI面积为50±10 mm2。在放置感兴趣区时，注意避免灰质结构和脑脊液成分。    1.2.4  统计学处理  应用SPSS软件成组t检验对肿瘤实质区和周边水肿区的FA值与对侧大脑白质FA值相比较进行统计学分析， P﹤0.05为差异具有显著性。2  结  果    颅内胶质瘤所致白质纤维异常有三种基本改变：移位、浸润和破坏。移位指患侧脑白质纤维束结构完整，只是受到肿瘤的推压而发生移位；浸润指患侧脑白质纤维束局部部分纤维消融，纤维无明显中断；破坏指患侧脑白质纤维束结构中断。19例患者中10例移位伴破坏，5例单纯浸润，4例浸润伴破坏；肿瘤的实质区FA值为0.198±0.026，周边水肿区的FA值为0.187±0.014，对侧正常大脑白质区FA值为0.534±0.042。肿瘤的实质区和周边水肿区与对侧正常大脑白质区FA值之间存在统计学显著差异  （t＝7.56，P﹤0.05）。肿瘤的实质区和周边水肿区FA值之间无统计学显著差异（t＝0.356，P＞0.05）3  讨  论    可以在三维空间内定量分析组织内水分子的运动特性即弥散，是迄今惟一一种无创显示活体组织深部结构扩散特性的影像学方法，1994年由Basser等［1］首先提出并进行研究。测量水分子运动的各向异性特征的参数主要有AI、RI和FA，其中最常用的是FA。FA即各向异性分数，是指水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例，各向异性系数越大，组织的各向异性越强，组织结构排列越规律紧密。FA值在脑中主要受神经纤维的直径、密度和髓鞘化程度的影响。在扫描设备、扫描参数、受试者一般情况一定的情况下，神经纤维受损时FA值下降，反映了脑组织中神经纤维的完整情况，是显示白质纤维束是否损伤的敏感指标［2,3］。    胶质瘤是发生在脑组织的最常见肿瘤，约占颅内肿瘤的40％左右。脑胶质瘤在手术中经常难以确定瘤脑边界，尤其低级别更是如此，术中操作易误入周边正常脑内而造成脑损伤。尽管先进的神经导航技术提供了病灶准确定位，但不能指示脑白质内与神经纤维的毗邻关系，因此神经导航指导下的手术依然有较高的神经致残率。由于胶质瘤常常向外侵润，并且周围有大片的水肿，从而对周围组织造成破坏，造成脑组织细胞结构和完整性改变，从而导致水分子弥散方向和幅度的变化。利用弥散张量的原理可以很好显示白质纤维束的走向和与肿瘤的关系，对于术前手术入路的选择有很重要的意义［4,5］。    何光武等［6］对11例胶质瘤患者行弥散张量检查，分别测量肿瘤周围水肿区域、肿瘤强化区域、囊变区域、脑脊液和对侧正常大脑白质FA值，发现肿瘤周围水肿区域的FA值与肿瘤囊变区域、脑脊液及对侧正常大脑白质相比较有显著差异，而与肿瘤强化区域无明显差异。Sinha等［7］对9例高级别胶质瘤进行了DTI研究，发现正常大脑白质的FA值最高，未强化肿瘤的核心FA值最低，但FA值对鉴别水肿和增强肿瘤的边缘没有价值，本研究的结果与其相类似。    我们的研究发现肿瘤的实质区和周边水肿区与对侧正常大脑白质区FA值之间存在显著差异，其原理可能是神经纤维轴突数量减少和肿瘤局部细胞结构破坏引起组织的各向异性程度降低。但是FA值不能区分肿瘤强化区与周边水肿区，是否非强化区仍存在肿瘤细胞的侵润，目前无法界定。本研究存在一定的局限性：首先本次研究的样本量较小，可能使结果存在一定的偏差，同时由于样本量较小，本次研究没有进行治疗前后的DTI扫描对照；其次，FA值的测量过程中，感兴趣区（ROI）的选取受人为因素影响较大，所以本研究由一个神经影像医师进行后处理和FA值测量，尽量排除人为误差。    总之，磁共振弥散张量成像在胶质瘤的诊断和术前评估中具有很大的应用价值，可以显示胶质瘤与周围白质纤维束的关系，但是FA值不能区分肿瘤实质与周边水肿区。相信随着多种成像技术的联合发展和更先进后处理技术的开发，DTI的应用价值会得到更大的提高。【参考文献】［1］Basser PJ, Mattiello J, Le Bihan D. MR diffusion tensor spectroscopy and imaging［J］. Biophys J,1994,66:259．［2］陈宁，蔡宗尧，刘文，等.磁共振弥散张量成像在诊断中枢神经系统疾病的初步应用［J］. 临床神经病学杂志，2003,16:339．［3］Basser PJ, Jones DK. Diffusion tensor MRI: theory experimental design and data analysis-a technical review［J］. NMR Biomed, 2002,14:456．［4］Berman JI, Berger MS, Mukherjee, et al. Diffusion-tensor imaging-guided tracking of fibers of the pyramidal tract combined with intraoperative cortical stimulation mapping in patients with gliomal［J］. J Neurosurg,2004,101:66．［5］刘宏毅，常义，邹元杰,等.三维弥散张量成像在脑胶质瘤术前评价及术中神经导航中的应用［J］. 临床神经外科学杂志, 2004,1:146．［6］何光武，董德柱，张银川,等. 磁共振弥散张量成像在大脑胶质瘤诊断中德价值研究［J］. 社区医学杂志, 2004,2:4．［7］Sinha S, Bastin ME, Whittle IR, et al. Diffusion tensor MR imaging of high-grade cerebral gliomas［J］. AJNR, 2002,23:520．