T2、ADC和T1增強(qiáng)直方圖對(duì)原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤鑒別價(jià)值比較

羅樂凱， 任翠萍， 張勇， 程敬亮， 汪衛(wèi)健， 高鑫

原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤均為顱內(nèi)惡性腫瘤。原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤是一種較少見的顱內(nèi)惡性腫瘤，約占顱內(nèi)腫瘤的2%～6%[1]，約95%為彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤，極少數(shù)為T細(xì)胞型淋巴瘤[2]。男性發(fā)病率稍高，主要發(fā)生在成人，免疫健全的患者中位年齡53～57歲。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤約占顱內(nèi)腫瘤的15%，是成人中最常見的惡性腦瘤，主要發(fā)病年齡45～75歲，具有輕微的男性優(yōu)勢(shì)[3]。原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤在MRI上均有特征性的表現(xiàn)，但由于兩種腫瘤都具有細(xì)胞密度高、血供豐富、呈侵襲性生長的特點(diǎn)，且兩種腫瘤的好發(fā)年齡相近，常規(guī)MRI經(jīng)常難以鑒別。此外，由于兩種腫瘤的治療策略有很大的不同，原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的術(shù)前鑒別診斷具有重要的臨床意義[4]。本文對(duì)經(jīng)病理證實(shí)的38例原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和30例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤進(jìn)行回顧性分析，以磁共振常規(guī)T2、ADC和T1增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究此兩種腫瘤的直方圖特征，分析其對(duì)兩種腫瘤的鑒別診斷價(jià)值。

材料與方法

1.一般資料

回顧性分析2014年6月-2017年10月本院經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的病例資料。其中原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤患者38例，男17例，女21例，年齡33～81歲，平均年齡(57±13)歲，病理類型均為彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤30例，男17例，女13例，年齡10～69歲，平均年齡(51±14)歲?；颊呔灶^暈、頭痛、意識(shí)障礙、惡心嘔吐以及肢體感覺障礙為主要臨床表現(xiàn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①手術(shù)病理證實(shí)為原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤或膠質(zhì)母細(xì)胞瘤；②所有患者均在術(shù)前及放化療前在本院進(jìn)行了MR平掃及增強(qiáng)掃描；③MR圖像清晰，無金屬及運(yùn)動(dòng)偽影。

2.檢查方法

所有患者均行顱腦MR掃描，采用Siemems Skyra 3.0T MR成像系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)頭顱線圈。所有病例均先行常規(guī)頭顱橫軸面平掃T1WI、T2WI、FLAIR、矢狀面T1WI以及DWI掃描。掃描參數(shù)為T1WI：TR 260 ms，TE 2.46 ms；T2WI：TR 3800 ms，TE 93 ms；FLAIR：TR 4500 ms，TE 93 ms。DWI采用SE-EPI序列，b=0、1000 s/mm2，TR 3500 ms，TE 119 ms；視野230 mm×230 mm，層厚5 mm，層間距0.3 mm，層數(shù)20。T1WI增強(qiáng)掃描經(jīng)靜脈團(tuán)注對(duì)比劑Gd-DTPA(0.1 mmol/kg)，流率2 mL/s，隨后快速團(tuán)注20 mL生理鹽水，行橫軸面、冠狀面和矢狀面增強(qiáng)掃描，掃描參數(shù)同平掃T1WI。

3.圖像分析

將所有患者的MR圖像以.BMP格式從PACS工作站導(dǎo)出，導(dǎo)出時(shí)調(diào)整窗寬、窗位，并使所有圖像在窗寬、窗位上均保持一致。將ADC圖的.bmp格式導(dǎo)入MaZda軟件后進(jìn)行處理。參照同層面橫軸面增強(qiáng)T1WI圖像，在T2和ADC每層圖像上沿腫瘤的邊緣手動(dòng)勾畫ROI，增強(qiáng)T1WI圖像ROI的勾畫在矢狀面增強(qiáng)T1WI圖像上進(jìn)行。ROI包含腫瘤每個(gè)層面的所有影像學(xué)信息，包含壞死、囊變及出血成分，避開瘤周水腫區(qū)，以紅色填充腫瘤區(qū)域，軟件可自動(dòng)生成ROI的灰度直方圖(圖1、2)。主要提取的參數(shù)包括：平均值(Mean)、方差(Variance)、偏度(Skewness)、峰度(Kurtosis)、第1百分位數(shù)(Perc.01%)、第10百分位數(shù)(Perc.10%)、第50百分位數(shù)(Perc.50%)、第90百分位數(shù)(Perc.90%)、第99百分位數(shù)(Perc.99%)。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1.原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤ADC直方圖分析

圖1 原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤。a) 矢狀面T1增強(qiáng)圖像； b) ROI的選?。?c) T1增強(qiáng)直方圖。圖2 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。a) 矢狀面T1增強(qiáng)圖像； b) ROI的選?。?c) T1增強(qiáng)直方圖。

原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的灰度直方圖各參數(shù)見表1。T2直方圖中，兩組間Perc.01%和Perc.10%差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，灰度平均值、方差、偏度、峰度、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%在兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。ADC直方圖中，灰度平均值、方差、偏度、峰度、Perc.01%、Perc. 10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%在兩組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。T1增強(qiáng)直方圖中，兩組間峰度、Perc.90%、Perc.99%差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩組間灰度平均值、方差、偏度、Perc.01%、Perc. 10%、Perc.50%有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的參數(shù)分布見圖3。

表1 兩組T2直方圖參數(shù)值

注：*符合正態(tài)分布，為t值，余參數(shù)不符合正態(tài)分布，為Z值。

表2 兩組ADC直方圖參數(shù)值比較

注：*符合正態(tài)分布，為t值，余參數(shù)不都符合正態(tài)分布，為Z值。

表3 兩組T1增強(qiáng)直方圖參數(shù)值比較

注：*符合正態(tài)分布，為t值，余參數(shù)不符合正態(tài)分布，為Z值。

2.直方圖參數(shù)的ROC曲線分析

圖3 原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤(group1)和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(group2)的箱式圖。a) T2直方圖Perc.90%的箱式圖； b) ADC直方圖Perc.50%的箱式圖； c) T1增強(qiáng)直方圖中偏度指標(biāo)的箱式圖。

參數(shù)AUC95%置信區(qū)間最佳臨界值敏感度(%)特異度(%)P值約登指數(shù)灰度平均值0.7720.653～0.866129.9381.5865.52<0.00010.4710方差0.8770.774～0.945516.6789.4768.97<0.00010.5844偏度0.8190.705～0.9020.4676.3279.31<0.00010.5563峰度0.7660.646～0.8610.9276.3279.31<0.00010.5563Perc.50%0.7810.664～0.873123.576.3275.86<0.00010.5218Perc.90%0.8340.723～0.914153.3381.5882.76<0.00010.6434Perc.99%0.8170.703～0.901188.3384.2175.86<0.00010.6007

表6 T1增強(qiáng)直方圖參數(shù)對(duì)原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的鑒別效能

建立ROC曲線并計(jì)算曲線下面積(area under curve，AUC)，通過ROC曲線分析平均值、方差、偏度值、峰度值、Perc.01%、Perc.10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%共9個(gè)參數(shù)在原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的鑒別診斷效能。分別利用T2、ADC、T1增強(qiáng)直方圖鑒別原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的敏感度、特異度及最佳臨界值等指標(biāo)(表2)。T2直方圖中，Perc.90%約登指數(shù)最高，為0.6434，具有最佳的鑒別效能，AUC為0.834，鑒別的敏感度為81.58%，特異度為82.76%，鑒別診斷的最佳臨界值為153.33。ADC直方圖中，Perc.50%約登指數(shù)最高，為0.709，具有最佳的鑒別診斷效能，AUC為0.904，鑒別敏感度為84.21%，特異度為86.67%，鑒別診斷最佳臨界值為111.0。T1增強(qiáng)直方圖中，偏度的約登指數(shù)最高，為0.907，具有最佳鑒別效能，其AUC為0.973，鑒別敏感度為97.37%，特異度為93.33%，鑒別診斷的最佳臨界值為-0.08。綜上所述，在T2、ADC和T1增強(qiáng)直方圖的參數(shù)中，T1增強(qiáng)直方圖的偏度指標(biāo)具有最高的鑒別診斷價(jià)值。

討 論

1.原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的常規(guī)鑒別診斷

原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤是一種較少見的顱內(nèi)腫瘤，可發(fā)生于免疫缺陷人群，也可發(fā)生于免疫功能正常人群。近年來，原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤的發(fā)病率正在上升，部分原因是HIV患者的增加感染和接受免疫抑制治療的器官移植患者人數(shù)的增加[5]。原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤以非霍奇金性淋巴瘤多見，其中以彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤為主。本研究納入的38例原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤均為彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤。典型的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤在MRI上表現(xiàn)為T1WI等或稍低信號(hào)，T2WI稍低或等信號(hào)，信號(hào)較均勻，伴有瘤周輕至中度水腫，出血、鈣化及囊變較少見。增強(qiáng)掃描呈明顯較均勻強(qiáng)化。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性程度最高的星形細(xì)胞瘤，為WHO Ⅳ級(jí)腫瘤。典型的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤在MRI上表現(xiàn)為腫瘤實(shí)質(zhì)部分在T1WI呈等或低混雜信號(hào)，T2WI呈混雜高信號(hào)，邊界不清，瘤周水腫和占位效應(yīng)明顯，此外由于腫瘤血管生成和血腦屏障破壞，增強(qiáng)掃描可見GB常呈顯著不規(guī)則厚壁花環(huán)樣強(qiáng)化或蜂房樣強(qiáng)化[6]。

原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤之間的術(shù)前鑒別是很重要的，因?yàn)檫m合的治療方法是完全不同的。對(duì)于原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤，經(jīng)常選擇的是先進(jìn)行立體定向顱內(nèi)活檢確診，其治療包括誘導(dǎo)緩解期和鞏固期兩個(gè)階段，目前多采取放化療相結(jié)合的綜合治療方案[7]。對(duì)于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，腫瘤大部切除術(shù)后輔以放射治療和替莫唑胺化療是目前的治療選擇[8]。然而，基于傳統(tǒng)的MR圖像的鑒別診斷可能會(huì)有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榉堑湫偷?、?shí)性的、沒有明顯壞死的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤影像表現(xiàn)可能會(huì)與原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤類似，而非典型的可見壞死的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤可能與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤相似。

2.利用直方圖鑒別原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤

原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤在MRI上有特征性的表現(xiàn)，亦有非典型的表現(xiàn)，但缺乏更精確的數(shù)據(jù)支持。近年來，隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展和醫(yī)學(xué)數(shù)字化成像技術(shù)的發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)對(duì)兩種腫瘤圖像特征的提取，可以更深入地了解兩種腫瘤的影像表現(xiàn)差異，有助于臨床工作中提高診斷符合率[9]。直方圖用于影像診斷及鑒別診斷已經(jīng)得到了認(rèn)可，它假定磁共振圖像的采集、處理和分析都是在相同的條件下進(jìn)行的，基于腫瘤全域ROI方法的直方圖分析顯示了其在區(qū)分或分級(jí)腫瘤的優(yōu)勢(shì)[10]，由于包含整個(gè)腫瘤，該分析方法具有客觀性、量化、可重復(fù)性、誤差小的特點(diǎn)，可以在直方圖中反映出具有不同腫瘤區(qū)域的灰度特性。

本研究通過分析兩種腫瘤T2、ADC、T1增強(qiáng)全域直方圖的平均值、方差、偏度、峰度、Perc.01%、Perc.10%、Perc.50%、Perc.90%、Perc.99%共9個(gè)參數(shù)，比較兩種腫瘤的差異，并比較這三種序列的直方圖參數(shù)在鑒別診斷中的價(jià)值。結(jié)果顯示：T2全域直方圖中，Perc.90%鑒別診斷價(jià)值最高；ADC全域直方圖中，Perc.50%鑒別診斷價(jià)值最高；T1增強(qiáng)全域直方圖中，偏度鑒別診斷價(jià)值最高。其中T1增強(qiáng)直方圖的偏度鑒別的敏感度為97.37%，特異度為93.33%，鑒別診斷的最佳臨界值為-0.08時(shí)，提示術(shù)前分析腫瘤T1增強(qiáng)直方圖時(shí)，偏度值低于該閾值時(shí)，腫瘤為原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤的可能性較大。

從研究結(jié)果可以看出，T2、ADC和T1增強(qiáng)直方圖在兩種腫瘤的鑒別診斷中都有一定的價(jià)值，ADC直方圖和T1增強(qiáng)直方圖的鑒別診斷意義更大。ADC直方圖中有鑒別診斷意義的參數(shù)最多，9個(gè)參數(shù)在兩組間差異都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。張德輝等[11]利用ADC值鑒別原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，發(fā)現(xiàn)原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤的平均ADC值顯著低于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤的ADC值顯著低于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。這可能是由于在淋巴瘤中細(xì)胞的多細(xì)胞性和高的核-細(xì)胞質(zhì)比率[12]。這些組織學(xué)特征可以限制細(xì)胞胞外空間的水分子擴(kuò)散，從而導(dǎo)致ADC值的降低。但是由于部分腫瘤的不均質(zhì)性，平均ADC值不能反映局部真實(shí)擴(kuò)散狀態(tài)。本研究表明，ADC灰度直方圖的Perc.10%、Perc.50%和Perc.90%的鑒別診斷效能都高于灰度平均值。T1增強(qiáng)直方圖的偏度指標(biāo)在本研究納入的三個(gè)序列的9組參數(shù)中具有最高的約登指數(shù)，鑒別診斷意義最大。直方圖中，偏度值為描述病變特征值分布相對(duì)平均值的不對(duì)稱程度的統(tǒng)計(jì)量。偏度的絕對(duì)值越大，分布形態(tài)越偏離正態(tài)分布。正偏度表明分布不對(duì)稱趨向于較大值，集中于右側(cè)；負(fù)偏度代表分布不對(duì)稱趨向于較小值，集中于左側(cè)[13]。本研究中原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤的T1增強(qiáng)直方圖偏度值趨向于負(fù)值，明顯低于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，表明原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤T1增強(qiáng)直方圖的灰度值分布集中于較低值。馮飄飄等[14]研究結(jié)果顯示，原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的T1增強(qiáng)直方圖的方差、偏度和峰度差異都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究中，原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的T1增強(qiáng)直方圖峰度值差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。研究結(jié)果的不同可能是由于兩項(xiàng)研究的樣本量較小、ROI選取的人工誤差有關(guān)。

3.優(yōu)勢(shì)及不足

本研究的優(yōu)勢(shì)在于提取每個(gè)層面的ROI，分析腫瘤全域的直方圖，能更全面地反映腫瘤自身的特征。本研究同時(shí)分析了T2、ADC和T1增強(qiáng)直方圖，對(duì)比三者的差異，發(fā)現(xiàn)了ADC直方圖和T1增強(qiáng)直方圖具有較高的鑒別診斷價(jià)值。此外，本研究還具有一定的局限性：首先，本研究納入的樣本量相對(duì)較少，為了獲取更具代表性的數(shù)據(jù)，需要更多的病例投入分析；其次，本研究未勾畫瘤周水腫區(qū)，既往研究證實(shí)，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的瘤周水腫區(qū)也是腫瘤的侵犯范圍，包含腫瘤細(xì)胞[15]，在今后的研究中會(huì)把瘤周水腫區(qū)也納入研究范圍；最后，本研究的直方圖參數(shù)選擇較為單一，在今后將進(jìn)行更多參數(shù)種類的計(jì)算，并研究其在原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤鑒別中的價(jià)值。

綜上所述，本研究顯示常規(guī)MR圖像直方圖分析可為鑒別原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤提供可靠的信息，確保診斷的準(zhǔn)確性，對(duì)兩者鑒別提供可靠的客觀依據(jù)。其中，T1增強(qiáng)直方圖的偏度指標(biāo)和ADC直方圖的Perc.50%具有相對(duì)更高的鑒別診斷價(jià)值。