弥散张量成像在正常成人脑白质及颅脑神经上皮肿瘤术前分级评估中的应用研究

摘要

[目的] 分析正常成人脑白质及高低级别颅脑神经上皮肿瘤在弥散张量成像(Difussion Tensor Imaging，DTI)的影像表现，①阐述正常成人各部位脑白质平均弥散系数（Average DC值，以下简称ADC值）及部分各向异性（fractionalanisotropy，以下简称FA值）随年龄的变化特点;建立正常人相对稳定的定量标准，为后续研究提供定量信息;②评价DTI序列在颅脑神经上皮肿瘤术前分级中的诊断价值，为术前肿瘤分级的合理判断及治疗方案的选择提供相关影像学依据;③通过三维重建技术进行纤维束示踪成像，显示正常纤维束的走行及神经上皮肿瘤对邻近纤维束的推压、浸润及破坏情况。 [材料与方法] 1.研究对象 ①正常成人30例，年龄20-78岁，平均48.4岁，男性13例，女性17例，将其按年龄分为3组，每组10例，分别为A组（20-39岁，男性4例，女性6例）、B组（40-59岁，男女各5例）、C组（≥60岁，男性4例，女性6例）;纳入标准:被检查者无明显神经系统症状，常规MRI序列显示无或轻度脑白质变性灶，无脑梗塞灶，无高血压、糖尿病、脑梗塞及其他全身性疾病病史。 ②40例经手术病理证实的颅脑神经上皮肿瘤，其中男性21例，女性19例，年龄12-61岁，平均39.3±13.7岁;按照2007年WHO制定的神经系统肿瘤分级标准:Ⅰ级4例、Ⅱ级18例、Ⅲ级8例、Ⅳ级10例，将Ⅰ、Ⅱ级神经上皮肿瘤视为低级别组，共22例;Ⅲ、Ⅳ级视为高级别组，共18例。 2.仪器设备与扫描方法 采用美国GE公司生产的Signa EXCITE HD3.0T超导磁共振扫描仪，头颅八通道相控阵线圈，常规扫描序列包括:轴位T1WI、T2WI、T2-FLAIR，增强扫描轴位、冠状位、矢状位T1WI。 弥散张量成像(DTI)扫描序列:采用单次激发SE-EPI序列，TR12000ms，TE为86.8ms，扫描方向为23，FOV240mm×240mm，矩阵192×192，层厚为5.0mm，间隔1.5mm，弥散系数（b值）为0s/mm2和1000 s/mm2。 3.图像处理及分析 将扫描获得的DTI原始数据导入GE ADW4.3后处理工作站，通过DTI后处理软件校正后得到平均弥散系数图（ADC图）、部分各向异性图（fractionalanisotropy，FA图）等。观察分析DTI序列的ADC图及FA图，用ROI测量法分别对正常成人组及神经上皮肿瘤组各区域进行测量，①分别测得正常成人胼胝体膝部、压部、半卵圆中心、苍白球及壳核、背侧丘脑、内囊后肢的ADC值、FA值;②分别测得神经上皮肿瘤的实质区（肿瘤强化明显的区域，SA）、囊变坏死区（包括囊性部分及坏死部分，CA）、水肿区（本组主要测得肿瘤周边1cm以内的水肿，PTEA）的ADC值、FA值; ROI面积约20～50mm2，每个区域测量3次，取平均值。③在后处理工作站可通过原始DTI数据进行弥散张量纤维束示踪成像（Diffusion Tensor Tractography, DTT），一定程度上显示正常纤维束走行及神经上皮肿瘤对邻近纤维束的推压、浸润及破坏情况。 4.统计学分析 计量资料均以均数±标准差（x±s）表示，所有数据均采用SPSS13.0统计软件包进行统计分析，检验水准α=0.05，P＜0.05认为差异有统计学意义。 正常成人脑白质DTI:(1)用单向方差分析(One-Way ANOVA)对不同年龄组的胼胝体膝部、压部、半卵圆中心、苍白球及壳核、背侧丘脑、内囊后肢的ADC值、FA值进行统计分析;方差齐时采用LSD法进行多重比较(Post hocMultiple comparisons)，方差不齐时采用Dunnett's T3法进行多重比较。(2)用单向方差分析对同一年龄组内各区域ADC值、FA值进行统计分析，方差齐时采用LSD法进行多重比较(Post hoc Multiple comparisons)，方差不齐时采用Dunnett's T3法进行多重比较。(3)对上述各区域的ADC值、FA值与年龄之间的关系用Spearman相关分析进行相关性分析。 颅脑神经上皮肿瘤MRI常规序列及DTI:(1)用x2检验对高、低级别神经上皮肿瘤水肿及囊变坏死发生率的差异进行统计分析;(2)用独立样本t检验(Independent-Samples TTest)分别对高低级别组肿瘤实质区、囊变坏死区、瘤周水肿区的ADC值、FA值进行统计分析，组内各区域ADC及FA值比较用One-way ANOVA;(3)肿瘤各区域ADC值、FA值与肿瘤分级之间的关系用Spearman相关分析对进行相关性分析;(4)用ROC曲线分析肿瘤各区域ADC值、FA值对肿瘤分级的判别效果。 [结果] (1)不同年龄组的胼胝体膝部、半卵圆中心、苍白球及壳核、背侧丘脑、内囊后肢的ADC值、FA值及胼胝体压部的FA值差异均有统计学意义(P＜0.05)，多重比较示:①A组与B组胼胝体膝部FA值、背侧丘脑ADC值、背侧丘脑FA值差异有统计学意义;②A组与C组胼胝体膝部ADC值、胼胝体膝部FA值、胼胝体压部FA值、半卵圆中心ADC值、半卵圆中心FA值、苍白球及壳核ADC值、苍白球及壳核FA值、背侧丘脑ADC值、背侧丘脑FA值、内囊后肢ADC、内囊后肢FA值差异有统计学意义;③B组与C组中胼胝体压部FA值、苍白球及壳核ADC值、背侧丘脑ADC值、内囊后肢ADC值、内囊后肢FA值差异有统计学意义。 (2)A组、B组及C组中各区域（即胼胝体膝部、压部、半卵圆中心、苍白球及壳核、背侧丘脑、内囊后肢）的ADC值、FA值差异有统计学意义，多重比较示:①同一年龄组内各区域的FA值两两之间的差异均有统计学意义;②A组胼胝体膝部与半卵圆中心、苍白球及内囊、背侧丘脑、内囊后肢的ADC值差异有统计学意义;③B组胼胝体膝部与胼胝体压部、半卵圆中心、苍白球及壳核、背侧丘脑、内囊后肢的ADC值差异有统计学意义，胼胝体压部与半卵圆中心、半卵圆中心与背侧丘脑、背侧丘脑与内囊后肢的ADC值差异有统计学意义;④C组胼胝体膝部与胼胝体压部、半卵圆中心、苍白球及壳核、背侧丘脑、内囊后肢的ADC值差异有统计学意义，胼胝体压部与半卵圆中心，半卵圆中心与背侧丘脑、苍白球及壳核，背侧丘脑与内囊的ADC值差异有统计学意义。 (3)除胼胝体压部ADC值与年龄相关性不显著外(P＞0.01)，其余各区域ADC值与年龄呈显著正相关(P＜0.01);各区域FA值与年龄呈显著负相关(P＜0.01)。 (4)高、低级别神经上皮肿瘤水肿和囊变坏死发生率差异无统计学意义(P＞0.05)。 (5)高、低级别神经上皮肿瘤的实质区、周围水肿区的ADC值及FA值差异均有统计学意义(P＜0.05)，低级别组实质区的FA、ADC值较高级别组高(FA值分别为0.207±0.037，0.145±0.031; ADC值分别为(1.57±0.212)×10-3mm2/s、（1.10±0.228）×10-3 mm2/s）;高低级别囊变坏死区FA值差异有统计学意义(P＜0.05)且低级别组囊变区FA值略低于高级别组(FA值分别为0.064±0.013，0.077±0.018); (6)肿瘤实质区ADC值、FA值与肿瘤级别呈显著负相关(rADC-SA=-0.738，rFA-SA=-0.647，PADC-SA＜0.001，PFA-SA＜0.001);囊变坏死区FA值一定程度上与肿瘤级别呈正相关(P=0.034);水肿区ADC值与肿瘤级别呈显著正相关，水肿区FA值与肿瘤级别呈显著负相关(rADC-PTEA=0.817，rFA-PTEA=-0.788, PADC-PTEA＜0.001, PFA-PTEA＜0.001)。 (7) ROC曲线示:①肿瘤实质部分的ADC值、FA值越大，肿瘤级别越低，（曲线下面积分别为0.967、0.867），ADC值为1.340×10-3mm2/s时，敏感性为95.5％，特异性为88.9％; FA值为0.161时，敏感性为90.9％，特异性为88.9％。②瘤周水肿区ADC值倒数（即瘤周水肿ADC值越小）及水肿区FA值越大，肿瘤级别越低(曲线下面积分别为0.969、0.990)，ADC值倒数为0.652（即ADC值为1.534×10-3 mm2/s）时，敏感性为100％，特异性为92.9％;临界水肿区FA值为0.171时，敏感性为100％，特异性为92.9％;③囊变坏死区FA值倒数越大（即FA值越小），肿瘤级别越低（曲线下面积为0.715），囊变坏死区FA倒数值为13.611（即FA值为0.074）时，敏感性为77.8％，特异性为60％。 (8)DTI一定程度上可显示正常神经纤维束的走行及神经上皮肿瘤对邻近神经纤维的推压、浸润及破坏情况。 [结论] (1) DTI扫描序列可作为常规MRI扫描序列的有益补充。 (2)正常成人不同年龄段胼胝体膝部、压部、半卵圆中心、苍白球及壳核、背侧丘脑、内囊后肢在DTI序列上有一定的差异，随着年龄的增大，上述各区域的ADC值增加，FA值降低。 (3)高、低级别神经上皮肿瘤的实质区、周围水肿区的ADC值及FA值差异有统计学意义，且低级别组实质区的FA、ADC值较高级别组高;高级别肿瘤容易浸润、破坏周围白质纤维束，表现为ADC值明显升高，FA值明显降低。因此术前根据肿瘤各部位ADC值及FA值的改变有助于判断肿瘤的级别。 (4)肿瘤实质区ADC、FA值与肿瘤级别呈负相关，囊变坏死区FA值一定程度上与肿瘤级别呈正相关;水肿区ADC值与肿瘤级别呈显著正相关，水肿区FA值与肿瘤级别呈显著负相关。 (5)高低级别神经上皮肿瘤囊变区内部的FA值亦有一定差异，即高级别肿瘤坏死囊变内部FA值高于低级别肿瘤，此种征象有待扩大样本量进一步研究。 (6) DTT一定程度上可显示正常神经纤维束的走行及神经上皮肿瘤对邻近神经纤维的推压、浸润及破坏情况。

目录

摘要

前言

第一部分 弥散张量成像在正常成人脑白质的临床应用研究

1 材料和方法

2 结果

3 讨论

4 结论

参考文献

附图

第二部分 弥散张量成像在颅内神经上皮肿瘤术前分级评估中的应用研究

1 材料和方法

2 结果

3 讨论

4 结论

参考文献

附图

全文总结

中英文对照缩略词表

攻读学位期间成果

致谢

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