磁共振DTI技术定量参数在脑淋巴瘤与高级别胶质瘤鉴别中的应用
张玉柱ꎬ李 林ꎬ李大鹏ꎬ张 玲ꎬ周小兵ꎬ吴飞云
南京医科大学第一附属医院放射科 江苏 南京 210029
【摘 要】 目的 评价磁共振弥散张量成像(DTI)技术多个定量参数在脑淋巴瘤和高级别胶质瘤(HGG)鉴别中的应用
价值ꎮ方法 回顾分析我院经病理证实的11例脑淋巴瘤(A组)和23例HGG(B组)患者的DTI数据ꎮ使用后处理软件测量病灶、瘤周水肿以及正常对侧脑组织(NC)的各项异性指数(FA)、表观弥散系数(ADC)和本征值(λ1、λ2、λ3)ꎮ由本征值计算轴向弥散系数(DA)和径向弥散系数(DR)ꎮ分析各参数值在病灶及瘤周水肿区的改变ꎬ并比较各参数值在两组间的差异ꎮROC曲线分析两组病灶ADC、DA和DR值在两组间的诊断效能ꎮ结果 DTI三维重建显示两组病灶区白质纤维束均以破坏为主ꎮ两组FA、ADC、DA和DR值由NC、瘤周水肿至病灶均呈逐渐下降(均P<0.05)ꎮA组病灶ADC、DA和DR值均低于B组(均P<0.05)ꎮ两组病灶FA值和瘤周水肿的FA、ADC、DA和DR值均无统计学差异ꎮROC曲线示病灶DA值具有最高的鉴别诊断效能ꎬ曲线下面积0.824ꎬ最佳诊断界值1.060ꎬ约登指数0.553ꎮ结论 DTI技术定量参数ADC、DA和DR值有助于脑淋巴瘤与HGG的鉴别诊断ꎬ可辅助临床医师及早判断病情并选择合理的治疗方案ꎮ
【关键词】 淋巴瘤ꎻ胶质瘤ꎻ磁共振成像ꎻ弥散张量成像ꎻ各项异性指数ꎻ表观弥散系数
中图分类号:R739.41ꎻR445.2 文献标识码:A 文章编号:1006 ̄9011(2019)12 ̄2019 ̄04
TheapplicationofquantitativeparametersofmagneticresonanceDTItechniqueindifferentiatingbrainlymphomafromhigh ̄gradeglioma
ZHANGYuzhuꎬLILinꎬLIDapengꎬZHANGLingꎬZHOUXiaobingꎬWUFeiyun
DepartmentofRadiologyꎬTheFirstAffliatedHospitalWithNanjingMedicalUniversityꎬNanjing210029ꎬP.R.China
【Abstract】 Objective Toevaluatethevalueofmultiplequantitativeparametersofmagneticresonancediffusiontensorimaging(DTI)indifferentiatingbrainlymphomafromhigh ̄gradeglioma(HGG).Methods TheDTIdataof11casesofbrainlymphoma(groupA)and23casesofHGG(groupB)wereretrospectivelyanalyzed.Post ̄treatmentsoftwarewasusedtomeasurefractionalanisotropy(FA)ꎬapparentdiffusioncoefficient(ADC)andeigenvalues(λ1ꎬλ2ꎬλ3)ofthelesionsꎬperitumoraledemaꎬaswellasnormalcontralateralbraintissue(NC).Theaxialdiffusioncoefficient(DA)andradialdiffusioncoefficient(DR)werecalculatedfromtheeigenvalues.Thechangesofparametervaluesinthelesionandperitumoraledemaareawereanalyzedꎬandthevaluesbetweenthetwogroups.Results DTIthree ̄dimensionalreconstructionshowedthatthewhitematterfiberbundlesinthegroupB(allP<0.05).TherewerenosignificantdifferencesinFAvalueoflesionsaswellasFAꎬADCꎬDAandDRvaluesofefficiencyꎬtheareaunderthecurvewas0.824ꎬtheoptimaldiagnosticthresholdwas1.060ꎬandtheYoudenindexwas0.553.treatmentplan.
differencesbetweenthetwogroupswerecompared.ROCcurvewasusedtoanalyzethediagnosticefficacyofADCꎬDAandDRlesionsofbothgroupsweremostlydestructive.FAꎬADCꎬDAandDRvaluesinbothgroupsweregraduallydecreasedfromNCꎬperitumoraledematolesions(allP<0.05).ThevaluesofADCꎬDAandDRoflesionsingroupAwerealllowerthanthoseinperitumoraledemaareasbetweenthetwogroups.TheROCcurveshowedthattheDAvalueoflesionshadthehighestdiagnosticConclusion ThequantitativeparametersofDTItechnologyꎬincludingADCꎬDAandDRvaluesꎬarehelpfulforthedifferentialdiagnosisofbrainlymphomaandHGGꎬandcanassistcliniciansinearlydiagnosisofthediseaseandselectionofareasonable【Keywords】 LymphomaꎻGliomaꎻMagneticresonanceimagingꎻDiffusiontensorimagingꎻFractionalanisotropyꎻApparentdif ̄fusioncoefficient
作者简介:张玉柱(1975 ̄)ꎬ男ꎬ河北张家口人ꎬ毕业于南京医科大学ꎬ本科学历ꎬ主管技师ꎬ主要从事磁共振技术工作
通信作者:吴飞云 主任医师 E ̄mail:yuzhuzhang0001@163.com
颅内原发性中枢神经系统淋巴瘤占颅内原发肿瘤的2%~6%ꎬ近年来随着免疫抑制剂及化疗药物应用的增多ꎬ其发病率呈增多趋势[1]ꎮ胶质瘤是最
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医学影像学杂志2019年第29卷第12期 JMedImagingVol.29No.122019
常见的颅内原发肿瘤ꎬ高级别胶质瘤(highgradegli ̄
omaꎬHGG)的WHO分级为III~IV级ꎬ生长特性具有浸润性ꎬ肿瘤组织与周围往往分界不清[2]ꎮ淋巴瘤以化放疗治疗为主[3]ꎬHGG以手术治疗为主[4]ꎬ治疗方案的不同导致对两者的有效区分非常重要ꎮ常规磁共振平扫和增强是最常用的诊断脑淋巴瘤和区分[5]ꎮ本文采用弥散张量成像技术ꎬ结合后处理软件分析多个定量参数ꎬ发掘能够有助于鉴别诊断的定量参数指标ꎬ从而帮助临床及早判断病情并选HGG的工具ꎬ然而两者表现多有类似ꎬ较难以明确
患者ROI大小位置保持一致ꎬ不同患者因病灶部分形状不同ꎬROI难以保持一致ꎬ但大小均保持在50~150mm2以内ꎮ测量各ROI的各项异性指数
(fractionalanisotropyꎬFA)、表观弥散系数(apparent
diffusioncoefficientꎬADC)和本征值(λ1、λ2、λ3)ꎮ并计算轴向弥散系数(axialdiffusioncoefficientꎬDA)和径向弥散系数(radialdiffusioncoefficientꎬDR)ꎬ其中DA=λ1ꎬDR=(λ2+λ3)/2ꎮDTI三维重建可显示病灶区白质纤维束的改变ꎬ其表现可归纳为破坏(完整性受损ꎬ结构断裂)、浸润(位置、形态择合理的治疗方案ꎮ1 1.1 资料与方法搜集我院临床资料
2015年1月~2018年9月期间经病理证实的11例脑淋巴瘤(A组)和23例高级别胶质瘤(HGG)(B组)患者的临床及MRI数据进行回顾性分析ꎮA组患者男性7例ꎬ女性4例ꎬ年龄42~80岁ꎬ平均年龄(52.3±14.1)岁ꎻB组患者男性13例ꎬ女性10例ꎬ年龄29~71岁ꎬ平均年龄(47.7±14.7)岁ꎮHGG(WHOIII~IV级)包含星形胶质细胞瘤8例ꎬ胶质母细胞瘤7例ꎬ胶质肉瘤8例ꎮ获我院伦理1.委员会批准2 采用美国检查方法ꎮ
8GEDiscovery750W3.0TMR扫描仪ꎬ
位通道头线圈T1WI(TR000ms//ꎬ94ms)、TE患者取仰卧位1897ms横断位弥散加权成像/25ms)、ꎮ常规横断位MRI包括T2WI(TR:横断(TR/TE
/5000msTE522ms)ꎬ/74.5ms)ꎬ矢状位T1WI(TR/TE2485ms/8602ms冠1985ms/状位液体衰减反转恢复序列(TR/TE个方向扩散权重采集/170ms)22ms)ꎬ层厚均为和三平面T1WI增强(TR/TEb值采用0和1000sꎬ5mmꎮDTI序列采用15/采集平面从颅顶至枕骨大孔mmꎬ2FOV数4524cm层ꎬ矩阵×24cmꎬ128×层厚128ꎬ3.ꎬTR扫描时间0mmꎬ/TE层间距9000ms4min25sꎮ
00mmꎬ/80msꎬ层1.3 图像处理
霍普金斯大学的DTI原始数据导入后处理工作站以及美国约翰
DTIStudio软件ꎮ选取病灶、瘤周水肿以及正常tissueꎬ对侧脑组织(normalcontralateralbrain趣区(regionNC)的均质部分手动选取圆形或椭圆形感兴ofinterestꎬROI)ꎮ两位影像科主治医师分别放置ROI位置ꎬ测得结果取两者的平均值ꎬ应尽可能避开坏死、较大的血管等不均质信号ꎬ同一2020
和信号较正常对侧稍异常)和移位(较正常仅有位[6]1.置和形态异常4 统计分析
ꎬ信号如常)三种类型ꎮ
使用SPSS20.0软件分析数据ꎬ计量数据以均
数(%±)标准差表示ꎮ计量数据行正态分布及方差齐性检验(x±s)表示ꎬ计数资料采用百分率比较组间计量资料采用独立样本t检验ꎬ比较组间ꎮ
计数资料采用Fisher精确检验ꎮ比较组内病灶、瘤周水肿和NC不同部位各参数值采用单因素方差分析ꎬ多重比较采用0.LSD05为具有统计学差异法(方差齐)和Tamhaneꎮ
法2 (方差不齐2.1 结果
)ꎬP<脑淋巴瘤病灶区白质纤维束改变及组内定量参数比较
(图1A~1C)和HGG(图2A~2C)的
典型MRI表现ꎮDTI三维重建可显示两组病灶区白质纤维束均以破坏为主(72.例(78.7%3%)ꎬꎬ其中A组表现为破坏8例)ꎬ浸润浸润3例5(27.例(213%7%)ꎻB)ꎬ组表现为破坏两组无统计学差18异NC、(瘤周水肿至病灶均呈逐渐下降P=0.519)ꎮ两组FA、ADC、DA(均P<0.05)ꎬ见表ꎬ且两两之间均和DR值由2.存在统计学差异2 组间定量参数值比较
1ꎮ
<0.05)ꎮA组病灶两组病灶ADC、DAFA和值和瘤周水肿的DR值均低于B组(均P
2.DA3 和ROCDR值均无统计学差异曲线分析鉴别诊断效能
ꎮ
FA、ADC、
淋巴瘤与ROC曲线分析示病灶HGG的最佳阈值、ADC、DA曲线下面积和DR、对应的敏值区别
感性和特异性以及约登指数ꎬ见表2(图3)ꎮ3 表现有重叠 讨论
脑淋巴瘤与ꎬ往往较难以明确区分HGG均为颅内恶性肿瘤ꎬ然而两者的治疗
ꎬ常规MRI
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表1 DTI各定量参数值及统计结果
0.19±0.07a0.19±0.07a0.9190.29±0.08b0.28±0.07b0.8230.44±0.10c0.45±0.09c0.763FA
0.85±0.31a1.14±0.38a0.0351.52±0.31b1.53±0.23b0.9293.88±0.67c3.91±0.49c0.857ADC
0.96±0.20a1.28±0.30a0.0031.56±0.24b1.60±0.23b0.7203.94±0.47c3.98±0.46c0.809DA
0.79±0.15a1.01±0.21a0.0041.45±0.20b1.49±0.21b0.6013.79±0.42c3.64±0.39c0.327DR
病灶APBBBP
瘤周水肿AP
NCA
注:FA:各项异性指数ꎬADC:表观弥散系数ꎬDA:轴向弥散系数ꎬDR:径向弥散系数ꎮADC、DA和DR单位:×10 ̄3mm2/sꎮNC:对侧正常脑组织区ꎮA:淋巴瘤组ꎬB:高级别胶质瘤ꎮP<0.05表示有统计学差异ꎮa表示病灶与瘤周水肿比较(均P<0.05)ꎬb瘤周水肿与NC比较(均P<0.001)ꎬc表示NC与病灶比较(均P<0.001)
表2 ROC曲线分析结果
最佳阈值
病灶ADC病灶DA病灶DR
1.1201.0600.935
曲线下面积(P值)0.717(0.043)0.824(0.003)0.796(0.006)
敏感性60.9%82.6%65.2%
特异性81.8%72.7%90.9%
约登指数0.4270.5530.561
注:ADC、DA、DR同上表ꎬ单位:×10 ̄3mm2/s
方法及预后均有明显差异ꎬ因此临床医生需要一种能够早期明确诊断的工具ꎬ虽然有创的活检是明确诊断的金标准ꎬ然而部分患者并不能接受有创检查ꎮDTI是一种MRI的功能序列ꎬ可以无创检测脑组织微结构损伤ꎬ在以往国内外研究中被证实对于肿瘤的区分以及对肿瘤周边脑组织浸润范围的检测均有一定的价值ꎬ阅读文献发现多数研究仅仅使用了DTI常用的定量参数FA和ADC值ꎬ且研究结论尚未能够完全统一[6]ꎮ
本组病例应用DTI的多个定量参数ꎬ包括常用
无明显不同ꎮ对肿瘤病灶及瘤周水肿定量参数值比较ꎬ仅发现肿瘤病灶的ADC、DA和DR值存在差异ꎬ淋巴瘤组明显低于HGG组ꎬ淋巴瘤ADC值更低ꎬ表明肿瘤细胞排列的紧密程度相对HGG更高ꎬ肿瘤细胞间间隙更窄ꎬ而导致水分子弥散受限更明显ꎬDA和DR值更低则表明这种表现在肿瘤生长的轴向和径向均如此ꎮ该结论中ADC值改变与徐晨阳等[10]研究相符ꎬ然而其研究中并未测的DA和DR值ꎬ也并未对ADC值在两组中的鉴别诊断效能进行进一步分析ꎮ本组对病灶的ADC、DA和DR值对脑淋巴瘤和HGG的鉴别效能进行ROC曲线分析ꎬ得出因此ꎬ更加说明了在研究DTI常规FA和ADC参数值基础之上ꎬ进一步分析DA和DR值的重要性ꎮ在本组病例中ꎬDA值具有最高的鉴别诊断效能ꎬ曲线0553ꎬ虽然其敏感性(82.6%)在所有参数中最高ꎬ然而其特异性(72.7%)不如DR值(90.9%)ꎮ因此ꎬ还是需要综合DA和DR两个参数值ꎬ其结果更为可靠ꎮ
本文不足在于:1)因脑淋巴瘤发病率较低ꎬ且常常未手术较少有病理证实ꎬ因此搜集的病例数相对较少ꎬ易受个体化因素干扰ꎬ作者正在进一步搜集相关病例ꎬ后续进一步报道ꎻ2)数据分析采用选取ROI的方法ꎬ易受主观因素影响ꎬ本组通过两位影像科医
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下面积0.824ꎬ最佳诊断界值1.060ꎬ约登指数ADC值相对于DA和DR值的鉴别诊断效能并不高ꎬ
的FA和ADCꎬ同时通过DTIStudio软件测得DTI在三个轴方向的本征值(λ1、λ2、λ3)ꎬ目的在于计算DA和DR值ꎮADC值相当于DTI检测所有方向的弥撒系数的平均ꎬ然而DA和DR值则进一步区分了横向和纵向的弥散ꎮ此外ꎬDTI的三维重建技术可直观的观察肿瘤病灶引起的白质纤维束的损伤情况ꎬ本文两组病灶处纤维束均以破坏表现为主ꎬ两者无统计学差异ꎬ表明脑淋巴瘤和HGG对白质纤维束的损伤程度均较重ꎮ
NC、瘤周水肿至病灶均呈逐渐下降(均P<0.05)ꎮFA值的降低代表了肿瘤引起的白质纤维束结构的损伤ꎬADC、DA和DR值的降低代表了肿瘤组织及对周围水肿带的浸润均引起了弥散受限[9]ꎮ从本组病例结果看ꎬ这种改变规律在脑淋巴瘤和HGG中并
本文两组病例均显示FA、ADC、DA和DR值由
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图1A~1C 弥漫大B细胞淋巴瘤ꎮ图1A(T2WI)ꎮ图1B(T1WI增强)可清晰显示肿瘤病灶和水肿ꎮ图1C(DTI)示病灶偏左侧区白质纤维束受破坏(白色箭头) 图2A~2C 胶质肉瘤ꎮ图2A(T2WI)ꎮ图2B(T1WI增强)显示肿瘤病灶和水肿ꎮ图2C(DTI)示右侧病灶白质纤维束受破坏(白色箭头) 图3 病灶ADC、DA和DR值区别淋巴瘤与HGG的ROC曲线分析结果
师在尽量避免病灶信号不均区域的前提下分别放置ROI取平均值ꎬ以期尽可能减小误差ꎮ
综上所述ꎬDTI技术的定量参数ADC、DA和DR
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值有助于脑淋巴瘤与高级别胶质瘤的鉴别诊断ꎬDA和DR值较常规的ADC值意义更大ꎬ可辅助临床医师及早判断病情ꎬ并选择合理的治疗方案ꎮ
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