磁共振扩散张量成像在脑肿瘤中的应用研究

1、磁共振扩散张量成像在脑肿瘤中的应用研究赵丽丽 赵希鹏(青海大学附属医院影像中心 青海西宁 810001)脑肿瘤是神经系统常见疾病，是导致患者死广和神经功能障碍的主要原 因之一。目前磁共振已经成为诊断和评价脑肿瘤的主要手段，但常规mri检查 难以显示肿瘤周围白质纤维束的情况,在术前对肿瘤进行定级也很困难。扩散张 量成像(diffusion tenso门maging, dti)是目前唯一可以在活体上对脑白质纤维 束进行成像的技术，其在脑肿瘤中的应用也日益受到关注。因此，木文将对dti 技术在脑肿瘤的临床应用做一综述。1 dti基木原理及成像技术扩散张量成像利用扩散敏感梯度从至少6个方向对水分子的扩

2、散各向 异性进行量化，直观的描述白质纤维束的分布与走行，从而了解肿瘤内部的细微 结构和功能改变。水分子在各个方向上扩散运动的范围相同，称之为各向同 性；反之，称为各向异性。水分子扩散各向异性在脑白质纤维束表现最明显。垂 直于白质纤维束方向水分子扩散受限；而平行于白质纤维束方向水分子扩散不受 限，运动更快。用各向异性分数(fa)及表观扩散系数(adc)来检测脑肿瘤实质内水 分子弥散的各向异性及弥散程度；dti方向编码彩图应用不同的颜色对张量的主 要特征向量进行编码，从而绘制出彩色编码的扩散张量图，图中不同的颜色代表 不同的纤维束走行方向：红色代表左右方向，绿色代表前后方向，蓝色代表上下 方向。2

3、 dti对肿瘤边界的确定准确地确定脑肿瘤的边界，对于指导外科手术和确定放疗范围具有重要 意义。既往通过增强来确定肿瘤的边界，强化部分被认为是瘤体，而周边t2wi 高信号区定义为瘤周水肿区，但是强化的边界对显示肿瘤浸润的真实性并不总是 可靠的，因为脑肿瘤亦有非强化成分浸润正常脑组织，普通mri成像常难以鉴 别瘤周水肿与非强化肿瘤。因肿瘤木身和瘤周水肿对脑组织造成的细胞结构和完 整性改变，使水分子的弥散方向和幅度发生变化。研究表明3jadc值可以区 分肿瘤实质区、肿瘤坏死/囊变区、瘤周水肿区及正常脑组织。胶质瘤的adc 值通常情况下较正常组织有所增加4osinha等对高恶度胶质瘤dti研究表明,

4、通过对平均adc进行区分，可以确定肿瘤及瘤周水肿的界限，从而对脑肿瘤范 围进行较准确的确定。而brunberg等认为不能单纯用adc值区分可强化肿瘤与 瘤周水肿，必须结合各向异性弥散指数。吴等认为，fa值对肿瘤浸润有重要 意义，并可区分正常白质、脑水肿区和强化的肿瘤边缘。dti能发现t2wi像不 能显示的异常信号，表现为肿瘤周围异常信号区以外正常白质区的相对异向性指 数（relative anisotiopy index, rai）下降，且与mri-t2加权像异常信号区rai接近， 提示正常白质可能已有恶性肿瘤细胞浸润。3 dti对良恶性肿瘤的诊断dti在肿瘤分级中的价值尚有争论，大多数研究认

5、为肿瘤扩散模式的变 化对肿瘤分级78有帮助。adc值与细胞密度成反比，fa值与脑白质纤维受损 程度呈负相关。陈军等10研究发现低级别星形细胞瘤（lii级）平均adc值较 高级别星形细胞瘤（iii-iv级）高，低级别星形细胞瘤细胞密度低于高级别星形细胞 瘤，证实肿瘤细胞密度与肿瘤级别负相关。原因主要是由于恶性肿瘤细胞体积大, 数目多，密度增高，细胞外间隙减小，且细胞异型性增高，核质比加大，这些均 可是水分子弥散运动受限，adc值降低。麦等11研究发现高级别胶质瘤瘤周水 肿的adc值低于低级别胶质瘤瘤周水肿。同吋，对adc值是否可量化瘤周肿瘤 细胞浸润程度这一观点也存有争议。kono等11发现胶质

6、母细胞瘤和ii级星形细 胞瘤瘤周水肿区的adc值无明显区别。研究认为，星形细胞瘤与脑膜瘤之间的 fa值降低原因不同，脑膜瘤多为单纯细胞外水肿，由于包膜存在，水肿区神经 纤维结构的完整性未受到破坏，只表现为自由水对神经纤维结构的浸润，使得 fa值下降程度较轻，胶质瘤瘤周水肿内因含有肿瘤细胞浸润而fa值降低明显, 并具有距离上的不同，近瘤周区水肿带的fa值明显低于远瘤周区的fa值。除水 肿因素外，肿瘤细胞浸润是主要原因，晏怡等13也得出相同的结论。4 dti在不同脑肿瘤间的鉴别诊断有研究显示14在胶质瘤、转移瘤、脑膜瘤及神经鞘瘤中脑膜瘤瘤体的 adc值最低，而神经鞘瘤的adc值最高。孙夕林等15研

7、究59例脑肿瘤（低级别 星形细胞瘤15例，高级别星形细胞瘤18例,脑膜瘤16例,转移瘤10例），发现肿瘤 实体、瘤周水肿区的fa值及ra值差异均具有统计学意义;魏璇等16对32例脑 肿瘤患者（不同级别星形细胞瘤12例、良性脑膜瘤10例、转移瘤10例），发现 发现星形细胞瘤患者肿瘤实质区adc值高于脑膜瘤患者，而fa值低于脑膜瘤患 者，三者肿瘤实质区的fa值、adc值差异有统计学意义。肿瘤实质区adc值及 fa值可用于鉴别脑内和脑外的肿瘤，如星形细胞瘤与脑膜瘤的鉴别或转移瘤与 脑膜瘤的鉴别，其中adc值有显著的鉴别意义。5 dti能明确肿瘤与白质纤维束关系经扩散张量成像产生的fa图、彩色张量图及

8、脑白质纤维束图，可从不 同角度显示脑白质纤维束的形态、走行特点，使得其与相邻肿瘤解剖关系的观察 变得简单而直观。field等17依据彩色张量图将脑肿瘤与相邻脑白质纤维束的解 剖关系分为四类:（1）脑白质纤维束受相邻肿瘤推移，但fa值正常或轻度降低； 脑白质纤维束位置及走行方向正常，但fa值显著降低；（3）脑白质纤维束位置 基本正常，但走行方向发生改变，fa值显著降低；（4）脑白质纤维束被完全破坏、 中断。陆虹18对各级别胶质瘤灶周白质纤维束进行三维纤维束成像显示ii级胶 质瘤对周围白质纤维束主要是推移；iii级胶质瘤周围水肿区均可见纤维束较明显 的破坏，肿瘤周围t2wi信号正常白质区内也有部分

9、纤维束被肿瘤浸润甚至破坏; iv级胶质瘤周同水肿区及t2wi信号正常白质区内均有明显的纤维束浸润、破坏, 这也反映了弥漫性胶质瘤浸润性生长的特征。但三维纤维束成像亦有其局限性: 第一，仅能提供直观信息，不能作定量测量和统计学分析；第二，无法准确判断纤维 束受破坏的原因,肿瘤直接浸润、肿瘤压迫、血管源性水肿均可显示纤维束破坏。综上所述，尽管dti存在一定的局限性，但它能更确切、直观地显示脑 肿瘤与周围脑白质的关系,为肿瘤定性、分级诊断及鉴别诊断、边界的确定提供 更多的信息，对外科手术方案的制订、预后估计、提高病人治疗后的生活质量等 多方面具有重要的临床应用价值。参考文献胡军武，肖旭轩，等扩散张量

10、成像技术各指标的初步应用与评价j中华放射 学杂志.2004.38(12)： 1256-1259.张冬，廖翠薇，舒通胜，等.脑胶质瘤的磁共振弥散张量成像研究j.第三军医 大学学报，2008, 30( 16): 1496 一 1498.3cruz ch ,sorenscn ag .diffusion tensor magnetic resonance?imaging of braintumorsjneurosurg clin n am.2005.18(1)： 115-134.胡春洪，杨玲，陈剑华，等人脑星形细胞瘤adc值与1h-mrs主要化合物浓 度的相关性中国ct和mri杂志，2005, 3(1

11、)： 5-7.5sinha s, bastin me, whittle ir, et al.diffusion tensor mr imaging of high-grade cerebral gliomasj.ajnr, 2002, 23(4)： 520-527.吴静，戴建平，江涛，等多形性胶质母细胞瘤mr弥散张量成像应用研究 中国医学影像技术，2008.24： 992995.丁庆国，陈振湖，陆永明，等弥散张量成像(dti)在胶质瘤分级中的应用价值初探中国 ct 和 mri 杂志,2007, 5(2)： 10-11.袁振洲，葛光治，卢仲谦等脑肿瘤磁共振弥散与灌注成像的相关性中国ct和 mri

12、 杂志,2006, 4(4)： 4-7.9 cruz junior lc, sorensen ag.diffusion tensor magnetic resonance jmaging of brain tumorsj, nenrosurg clin nam, 2005, 16： 115一134.10 陈军，夏军，周义成，等星形细胞瘤磁共振弥散加权肿瘤细胞密度的相关性 研究，中华肿瘤杂志，2005, 27(5)： 309.11 麦筱莉，储成风，秦伟，等多体索1hmrs和dwi对脑肿瘤强化周边区的 评价卩中国医学影像技术，2006, 22： 513517.12 kono k, inoue y.

13、nakayama k, et al.the role of diffusion-weighted imaging inpatients with brain tumorsj.ajnr, 2001, 22： 1081一1088.13 晏怡，唐文渊邓朝霞等弥散张量成像(dti)对肿瘤脑浸润的量化和应用，中 国神经精神疾病杂志，2008.34： 666670.14 刘影，李传福，张凯，等.3.0t mr扩散张量成像在脑肿瘤中的应用价值j临 床放射学杂志,2007.26(3)： 213-215.15 孙夕林，王丹中宝忠，等，dti多参数值及dtt技术在颅内肿瘤中的应用研 究临床放射学杂志2009年第28卷第9期:1205-120916 魏璇，金国宏，张国栋，等扩散张量成像及扩散张量纤维束成像在颅脑肿瘤 诊断中的应用价值j山东医药2012年第52卷第16期.17 field as, alexander a,wu yc，et al .diffusion tensor eigenvecto