三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記聯(lián)合體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)成像鑒別診斷良惡性腦膜瘤

馬玉燕，鄧 玥，李宗芳，唐 丹，曾穎卿，包 含，趙琪瑞，趙 衛(wèi)

(昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，云南 昆明 650032)

腦膜瘤是神經(jīng)系統(tǒng)常見腫瘤[1]，良性腦膜瘤臨床常見，生長緩慢，可根治性切除；惡性腦膜瘤多呈膨脹性、浸潤性生長，術(shù)后復(fù)發(fā)率較高[2]。腫瘤惡性程度與微血管結(jié)構(gòu)和腫瘤細(xì)胞增殖密切相關(guān)[3]。三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記(three dimensional arterial spin labeling, 3D-ASL)及體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion, IVIM)成像技術(shù)能反映腫瘤血流灌注及細(xì)胞密度，可用于鑒別良、惡性腦膜瘤[4-6]。本研究觀察3D-ASL聯(lián)合IVIM鑒別診斷良、惡性腦膜瘤的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年11月—2019年4月57例經(jīng)病理證實(shí)的腦膜瘤患者，男17例，女40例，年齡23～70歲，平均(51.5±10.6)歲；其中良性腦膜瘤43例(良性組)，包括血管瘤型4例、砂粒體型7例、纖維型16例、過渡型9例、腦膜上皮細(xì)胞型6例及淋巴漿細(xì)胞型1例，惡性14例(惡性組)，包括非典型性6例、透明細(xì)胞型6例、脊索瘤樣型1例及間變型1例；術(shù)前均接受常規(guī)、增強(qiáng)MR掃描及MR 3D-ASL、IVIM成像。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MR掃描儀，24通道相控陣頭頸聯(lián)合線圈，先行頭部常規(guī)MR平掃，之后行軸位3D-ASL和IVIM成像，最后行常規(guī)T1W增強(qiáng)掃描。

掃描序列及參數(shù)：常規(guī)軸位T2WI，TR 4 373 ms，TE 115 ms，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm；軸位T1WI，TR 2 500 ms，TE 24 ms，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm；軸位T2液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)，TR 9 000 ms，TE 24 ms，層厚4.0 mm，層間距0 mm；增強(qiáng)掃描參數(shù)同上。3D-ASL：采用背景抑制、假連續(xù)性標(biāo)記的快速自旋回波成像序列，TR 4 852 ms，TE 10.7 ms，層數(shù)36層，標(biāo)記后延遲時(shí)間(postlabeling delay, PLD)2.0 s，NEX 4，掃描時(shí)間5 min 59 s。IVIM：采用單次激發(fā)自旋回波-平面回波成像(spin echo-echo planar imaging, SE-EPI)序列，TR 5 200 ms，TE minimum(最小值)，層數(shù)20層，層厚5.0 mm，層距1.0 mm，b值為0、25、50、80、100、200、400、800、1 000、1 500、2 000、3 000 s/mm2，掃描時(shí)間5 min 38 s。

1.3 圖像處理與分析 采用GE ADW4.6后處理工作站。以Functool軟件對ASL原始圖像進(jìn)行處理，將腦血流量(cerebral blood flow, CBF)圖與T2 FLAIR圖像進(jìn)行匹配，獲得偽彩圖，于其中手動(dòng)勾畫ROI，使之覆蓋整個(gè)腫瘤區(qū)域，并結(jié)合平掃和增強(qiáng)圖像，盡可能避開囊變、壞死及出血區(qū)，測量瘤區(qū)及對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)CBF，并計(jì)算相對CBF(relative CBF, rCBF)，rCBF=瘤體區(qū)CBF/對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)CBF。對所有參數(shù)均測量3次，取平均值作為結(jié)果。

采用Functool軟件中的MADC程序?qū)﹄p指數(shù)模型多b值IVIM圖像進(jìn)行后處理，勾畫ROI方法同ASL，獲得真擴(kuò)散系數(shù)(D)、假性擴(kuò)散系數(shù)(D*)和灌注分?jǐn)?shù)(f)，并繪制相應(yīng)偽彩圖。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，行兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者，行兩獨(dú)立樣本W(wǎng)ilcoxon秩和檢驗(yàn)。采用χ2檢驗(yàn)比較計(jì)數(shù)資料。采用受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線評價(jià)各參數(shù)鑒別診斷良惡性腦膜瘤的閾值、敏感度、特異度和曲線下面積(area under the curve, AUC)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

良性組43例，男12例，女31例，年齡23～69歲，平均(50.1±11.7)歲；惡性組14例，男5例，女9例，年齡29～70歲，平均(53.8±12.1)歲；2組患者性別(χ2=0.044，P=0.827)、年齡(t=-1.039，P=0.312)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

惡性組rCBF大于良性組(P<0.05)，D小于良性組(P<0.05)；組間D*、f差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表1及圖1、2。

表1 良、惡性腦膜瘤rCBF、D、D*、f比較(±s)

表1 良、惡性腦膜瘤rCBF、D、D*、f比較(±s)

組別rCBF(ml/min·100g)D(×10-3mm2/s)D*(×10-3mm2/s)f良性組(n=43)2.876±2.600.600±0.0816.490±5.6700.27±0.07惡性組(n=14)5.366±2.950.518±0.1367.860±3.7130.29±0.09t值-3.467-2.104-1.094-1.789P值0.0040.0350.2740.074

圖1 患者女，53歲，右額頂部良性纖維型腦膜瘤 A、B.T2WI(A)、T2 FLAIR(B)圖像示病灶呈高信號(hào)；C.增強(qiáng)T1WI示病灶明顯強(qiáng)化；D.3D-ASL灌注后處理圖像，病灶灌注未見明顯升高；E.表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖像；F.D圖，D=0.589×10-3 mm2/s；G.D*圖，D*=5.25×10-3 mm2/s；H.f圖，f=0.222

ROC曲線結(jié)果顯示，rCBF閾值為3.027 5 ml/(min·100 g)時(shí)，其鑒別診斷良、惡性腦膜瘤的敏感度為92.86%，特異度為74.42%，AUC為0.811；D閾值為0.529 5×10-3mm2/s時(shí)，其敏感度為88.37%，特異度為64.29%，AUC為0.689；rCBF聯(lián)合D鑒別診斷良、惡性腦膜瘤的敏感度為85.71%，特異度為86.05%，AUC為0.832。見圖3。

圖3 rCBF、D單獨(dú)及二者聯(lián)合鑒別良、惡性腦膜瘤的ROC曲線

3 討論

腫瘤惡性程度與其內(nèi)新生血管結(jié)構(gòu)和腫瘤細(xì)胞增殖密切相關(guān)[3]。腫瘤生成新生血管的特征是腫瘤組織血流量增加。作為一種無需注射外源性對比劑的灌注成像方式，3D-ASL利用血液中的內(nèi)源性水質(zhì)子為對比劑，被標(biāo)記的水分子可自由通過血腦屏障，使其顯示腫瘤灌注狀態(tài)與血腦屏障完整與否無關(guān)，由此可更精確地評估腫瘤微循環(huán)灌注。既往研究[7-8]顯示，惡性腦膠質(zhì)瘤的CBF較良性明顯升高，而CBF與微血管密度呈正相關(guān)，提示CBF可反映腫瘤新生血管生成，從而指導(dǎo)腫瘤分級。本研究惡性組rCBF顯著高于良性組，與LU等[9-10]的結(jié)果相符；rCBF閾值為3.027 5 ml/min·100 g時(shí)，其鑒別良惡性腦膜瘤的敏感度、特異度分別為92.86%、74.42%，AUC為0.811，提示3D-ASL對于鑒別良、惡性腦膜瘤具有較高應(yīng)用價(jià)值。

腫瘤細(xì)胞增殖程度與腫瘤細(xì)胞密度顯著相關(guān)。ADC可反映腫瘤細(xì)胞密度，腫瘤惡性程度越高，細(xì)胞增殖速率越快，細(xì)胞排列致密，細(xì)胞外間隙縮小，水分子在組織間擴(kuò)散越受限，ADC越小。組織中的水分子運(yùn)動(dòng)同時(shí)包括純水分子擴(kuò)散和毛細(xì)血管灌注，而傳統(tǒng)彌散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)忽略了微循環(huán)灌注的影響，其ADC是組織純水分子擴(kuò)散和毛細(xì)血管灌注的綜合結(jié)果。在DWI基礎(chǔ)上發(fā)展而來的IVIM成像可將血管內(nèi)外純水分子擴(kuò)散與灌注區(qū)分開來，更準(zhǔn)確地反映真實(shí)的擴(kuò)散和灌注信息；其參數(shù)D代表單純水分子擴(kuò)散(緩慢擴(kuò)散運(yùn)動(dòng))，D*代表血液微循環(huán)產(chǎn)生的假擴(kuò)散(快速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng))，即毛細(xì)血管灌注相關(guān)擴(kuò)散，f為灌注分?jǐn)?shù)，表示微循環(huán)灌注相關(guān)擴(kuò)散占體素內(nèi)總擴(kuò)散效應(yīng)的百分比[11]。

圖2 患者男，42歲，右額部惡性非典型性腦膜瘤 A、B.T2WI(A)、T2 FLAIR(B)圖像示病灶呈高信號(hào)；C.增強(qiáng)T1WI示病灶明顯強(qiáng)化；D.3D-ASL灌注后處理圖像，病灶呈明顯高灌注；E.ADC圖像；F.D圖，D=0.488×10-3 mm2/s；G.D*圖，D*=1.49×10-3 mm2/s；H.f圖，f=0.267

本研究惡性組D低于良性組，與既往研究[12-14]結(jié)果相符；閾值為0.529 5×10-3mm2/s時(shí)，根據(jù)D診斷良、惡性腦膜瘤的敏感度和特異度分別為88.37%和64.29%，AUC為0.689，表明D可用于鑒別診斷良、惡性腦膜瘤。BOHARA等[14]認(rèn)為惡性腦膜瘤f較良性腦膜瘤明顯升高；而本研究f組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與入選病例個(gè)體差異和腫瘤異質(zhì)性有關(guān)，亦可能與b值選擇不同有關(guān)[15]。此外，有研究[16-17]認(rèn)為D*不穩(wěn)定，易受腦脊液流動(dòng)、微循環(huán)快速血流影響。f、D*鑒別診斷良、惡性腦膜瘤的價(jià)值有待進(jìn)一步探討。

鑒于3D-ASL、IVIM定量參數(shù)鑒別良、惡性腦膜瘤均有較高診斷價(jià)值，且二者可分別從腫瘤新生血管形成和腫瘤細(xì)胞增殖的不同角度進(jìn)行判斷，故本研究術(shù)前聯(lián)合應(yīng)用3D-ASL與IVIM鑒別良、惡性腦膜瘤，AUC為0.832，高于單獨(dú)rCBF和D，表明聯(lián)合應(yīng)用兩種成像技術(shù)可提高術(shù)前定性診斷腦膜瘤的準(zhǔn)確率。

本研究存在的不足：惡性腦膜瘤發(fā)病率較低，本研究樣本中惡性病例數(shù)較少，可能造成一定偏倚；良惡性腦膜瘤病理分型均較多，不同分型對結(jié)果可能存在一定影響。

總之，基于3D-ASL及IVIM技術(shù)獲得的定量參數(shù)rCBF、D對鑒別診斷良、惡性腦膜瘤均有較高價(jià)值；聯(lián)合應(yīng)用二者可進(jìn)一步提高鑒別診斷效能。