扩散加权成像在小儿脑肿瘤诊断中的价值

张海兵 李玉华 李 君 曾凡勇 王永杰

小儿颅内肿瘤种类较多,常规磁共振序列对于某些影像学表现特征较强的肿瘤,如脑膜瘤、颅咽管瘤等的诊断相对容易,而对于大多数其他颅内肿瘤其定位及判断肿瘤范围方面优势明显,但定性仍存在困难。明确的术前诊断,对于优化临床治疗和判断预后具有重要的意义。已往大多数文献报道认为弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)有助于颅内肿瘤的诊断及鉴别诊断,但结果不完全一致。目前,对较大样本的小儿颅内肿瘤进行弥散加权成像研究较少,笔者收集我院自2008年1月至2009年10月间资料完整的较为常见的儿童颅内胶质瘤、髓母细胞瘤和室管膜瘤病例,回顾性分析其DWI图像及ADC值并与术后病理作对照分析,探讨其在肿瘤诊断与鉴别诊断中的价值。

方 法

1.临床资料

经病理证实的60例小儿脑肿瘤,其中男性37例,女性23例,男女之比为 1.6∶1;年龄3.3±2.2岁;神经胶质瘤36例,室管膜瘤 11例,髓母细胞瘤13例。临床症状为头痛、呕吐及视力下降等。

2.仪器设备及扫描方法

采用GE双梯度1.5T MRI扫描仪和头颅8通道相控阵线圈。不能配合的患儿当日早晨6点后剥夺睡眠,检查前口服水合氯醛溶液,剂量为0.5mg/kg,熟睡后行磁共振扫描。常规横断面、冠状面、矢状面平扫加增强。快速自旋回波 (FSE)T2WI:T R=3500ms、TE=104ms;TlFLAIR:T R=2064ms、 TE=11ms、T I=750ms;T2FLAIR:TR=8902ms、T E=101ms、T I=2200ms。层厚 6mm,间隔lmm,FOV:24cm×18cm,矩阵256×192。DWI序列,X、Y、Z轴同时施加扩散敏感梯度场,扫描采用SE-EPI序列,T R=10000ms,TE=90ms,NEX=1,b=1000s/mm2、0s/mm2两次横断位扫描。

3.图像处理及数据分析

原始图像上传到SUN公司ADW4.1工作站,经Functool后处理得到ADC图。选取肿瘤三个层面(若肿瘤不足三层面,则选取肿瘤实质部分的三个不同兴趣区),ROI面积为20～40mm2,分别测量肿瘤显著强化区的ADC值,同时测量同层对侧正常脑白质区ADC值作为参照,ADC值取三个数据的平均值。所有数据均采用SPSS 13.0统计软件包处理。所得数据用均数±标准差表示,运用非配对t检验和单因素方差分析比较组间ADC值,定义P＜0.05为有显著性差异。

结 果

60例小儿脑内肿瘤实质及正常脑白质的ADC及rADC值见表 1、表2。

表1 小儿脑内肿瘤实质、正常白质ADC值(×10-3mm2/s)及与肿瘤实质/白质(rADC)值

三组病例正常脑白质ADC值无显著性差异(P=0.34),均值为0.76±0.06。三组肿瘤实质区ADC及rADC值均有显著性差异(P＜0.05);两两比较:胶质瘤与髓母细胞瘤差异极显著(P＜0.01),胶质瘤与室管膜瘤、室管膜瘤与髓母细胞瘤间差异均有统计学意义(P＜0.05)。Ⅰ～Ⅱ级和Ⅲ～Ⅳ级胶质瘤之间有显著性差异(P＜0.01)。

表2 36例小儿胶质瘤肿瘤实质ADC值(×10-3mm2/s)及与实质/白质(rADC)值对比

本组病例,肿瘤实质与脑白质的对比DWI图不及T2WI、增强序列。DWI上髓母细胞瘤呈显著高信号,ADC图呈很低信号;室管膜瘤于DWI上呈等或稍高信号,ADC图上呈等或稍低信号;胶质瘤呈等、稍高或高信号,ADC图上呈等或高信号。2例室管膜瘤和7例胶质瘤DWI呈明显高信号,但ADC图显示等或稍高信号。

讨 论

弥散加权成像通过检测人体组织中水分子扩散运动受限制的方向和程度等信息,反映组织的空间组成信息及病理生理状态下各组织间水分子交换的功能状况[1]。它是目前在活体上对水分子扩散运动进行测量与成像的唯一无创性方法。

DWI在小儿颅内肿瘤的诊断和鉴别诊断中的价值,目前众说纷纭。Rumboldt等[2]2006年报道了17例毛细胞型星形细胞瘤、8例髓母细胞瘤和5例室管膜瘤,其ADC值分别为(1.65±0.27)×10-3mm2/s、(0.66±0.15)×10-3mm2/s、(1.10±0.11)×10-3mm2/s,经方差分析三者之间有明显统计学差异 (P＜0.001)。ADC图上毛细胞型星形细胞瘤呈很高信号,室管膜瘤呈等或稍高信号,而髓母细胞瘤呈明显低信号,用ADC值＞1.4×10-3mm2/s为标准诊断毛细胞型星形细胞瘤和 ＜0.9×10-3mm2/s为标准诊断髓母细胞瘤,特异性均达100%。该作者所研究对象仅涉及胶质瘤中的毛细胞型星形细胞瘤,样本量也偏小,本研究样本较大,所涉及肿瘤范围更宽,同样显示髓母细胞瘤ADC值最低,但胶质瘤与室管膜瘤的ADC值有一些重叠,需要更多病例研究支持。

大量的研究认为组织细胞密度增大导致了DWI上信号增高,相应ADC图上信号减低[3-6]。本组病例中,82%(30/36)WHO III-IV级脑肿瘤DWI呈高或稍高信号,而IV级肿瘤94%(16/17)呈显著高信号;92%(22/24)I-II级肿瘤呈稍高或等信号。DWI图像存在T2透过效应的影响,长T2组织DWI信号也很高,对于T2WI信号较高的肿瘤,需进行ADC值测量以去除T2透过效应的影响,因此,ADC图能更准确地评价肿瘤组织的弥散程度。

有文献报道,ADC值与细胞密度和肿瘤良恶性有很高的相关性[3]。恶性肿瘤的细胞密度较大,ADC值偏低,而良性肿瘤ADC值则相对偏高。本组病例与此论点基本相符,髓母细胞瘤ADC值明显低于胶质瘤和室管膜瘤(P＜0.01)。组织学上其细胞小,排列致密,核浆比大,间质成分少,支持上述假设。也有研究表明,细胞密度是决定脑肿瘤ADC值的主要因素,但可能不是唯一因素[7]。Stadnik等[8]研究发现,实性肿瘤ADC值的降低主要与细胞外间隙的体积减小相关。由于水分子的布朗运动主要发生在细胞外间隙,因此肿瘤组织的最低ADC值提示了肿瘤组织最高的细胞构成区域,在选择活检区时有很大帮助[9]。

较多文献报道ADC值对胶质瘤分级有鉴别诊断意义。任大卫等[10]报道21例胶质瘤,其中低级、间变型及胶质母细胞瘤的ADC值分别为 (1.70±0.22)×10-3mm2/s、(1.38±0.28)×10-3mm2/s、(1.19±0.15)×10-3mm2/s。高、低级胶质瘤间ADC值存在统计学差异(P＜0.01);间变型胶质瘤与胶质母细胞瘤间ADC值无统计学差异。本组病例中I-II级与IIIIV级胶质瘤ADC值分别为(1.24±0.34)×10-3mm2/s、(0.87±0.28)×10-3mm2/s,存在显著统计学差异(P＜0.01),与上述结论一致。

根据DWI信号的高低粗略地判断肿瘤的良恶性程度,方便直观,恶性肿瘤信号较高,而良性肿瘤信号较低。然而,ADC图的鉴别诊断价值更大,对于上述三类肿瘤,ADC值越低,恶性程度越高,如胶质母细胞瘤或髓母细胞瘤;ADC值较高,则低级别胶质瘤或非间变性室管膜瘤的可能性较大。根据常规MRI影像资料结合DWI信号强度及ADC值,能提高对上述肿瘤定性诊断的准确性。

1.Le Bihan D.Diffusion/perfusion MR imagingof the brain:from structure to function.Radiology,1990,177:328-329

2.Rumboldt Z,CamachoDL,Lake D,et al.Apparent diffusion coefficients for differentiation of cerebellar tumors in children.AJNR,2006,27:1362-1369

3.Sugahara T,Korogi Y,Kochi M,et al.Usefulness of diffusionweighted MRI with echo-planar technique in the evaluation of cellularityofgliomas.J Magn Reson Imaging,1999,9:53-60

4.Gupta RK,Cloughesy TF,Sinha U,et al.Relationships between choline magnetic resonance spectroscopy,apparent diffusion coefficient andquantitative histopathologyin humanglioma.J Neurooncol,2000,50:215-226

5.Gauvain KM,McKinstry RC,Mukherjee P,et al.Evaluating pediatric brain tumor cellularity with diffusion-tensor imaging.AJR,2001,177:449-454

6.Guo AC,Cummings TJ,Dash RC,et al.Lymphomas and highgrade astrocytomas:comparison of water diffusibility and histologic characteristics.Radiology,2002,224:177-183

7.Kono K,Inoue Y,Nakayama K,et al.The role of diffusionweightedimaging in patients with brain tumors.AJNR,2001,22:1081-1088

8.Stadnik TW,Chaskis C,Michotte A,et al.Diffusion-weighted MR imaging of intracerebral masses:comparison with conventional MR imaging and histologic findings.AJNR,2001,22:969-979

9.洪汛宁,沈天真,陈星荣.ADC值在星形细胞肿瘤诊断中的应用价值初探.中国医学计算机成像杂志,2002,8:145-148

10.任大卫,孙 鹏.磁共振多方向弥散加权成像在脑胶质瘤分级中的应用价值 .浙江临床医学,2006,3:321-322