DKI在膠質(zhì)瘤分級中的診斷應(yīng)用

徐蒙萊，湯群鋒，毛海霞，陳宏偉（通訊作者），方向明

（南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院 江蘇 無錫 214000）

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中最常見的原發(fā)性惡性腫瘤[1]，膠質(zhì)瘤根據(jù)微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜改變分為四級。膠質(zhì)瘤級別不同，對治療方案和預(yù)后的影響也不相同。因此，膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級十分重要，影響著腫瘤治療方法和預(yù)后評價[2]。

擴(kuò)散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI），由紐約大學(xué)Jenson教授于2005年提出[3]。它建立在非高斯運動模型上，涉及到復(fù)雜的微環(huán)境[4]，提出了更加完全獨立的成像指標(biāo)[5]，對評估疾病進(jìn)展和治療預(yù)后有著重大意義。本研究的目的在評估膠質(zhì)瘤分級間參數(shù)的差異性和診斷效能，為臨床治療提供幫助和指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

招募了30例（2015年12月—2018年12月）術(shù)前MRI檢查的疑似膠質(zhì)瘤患者入組（男21例，女9例，年齡19～78歲，平均年齡55.30±15.81歲）。排除標(biāo)準(zhǔn)如下：1在檢查前患者已進(jìn)行治療手段；2患者經(jīng)病理證實為其它腫瘤；3難以分析的圖像質(zhì)量。

1.2 MR檢查方法和圖像處理

均使用3.0T磁共振西門子成像儀進(jìn)行掃描，序列包括常規(guī)平掃（軸位T1WI、T2WI）、增強掃描（軸位T1WI）及DKI，定位及掃描范圍相一致，層厚均采用5mm，間隔均采用1.5mm。其中采用單次激發(fā)自旋回波平面成像的DKI序列掃描參數(shù)如下：FOV 215×230mm，矩陣128×128mm，TR 3100ms，TE 111ms，F(xiàn)A 90°，NEX三次。研究表明DKI比DTI至少施加兩個不同b值和十五個不同梯度方向[6]，因此，b值取均施加30個方向的0、1000、2000s/mm2的b值。

應(yīng)用DKE后處理軟件分析所得圖像，擴(kuò)散參數(shù)（MD，DA，DR），峰度參數(shù)（MK，KA，KR），F(xiàn)A圖，對比相應(yīng)增強圖像，采用邊緣劃線法圈入病灶（除外病灶周圍水腫取和腫瘤壞死區(qū)），同時取對側(cè)腦白質(zhì)內(nèi)相同感興趣區(qū)，在固定軟件MRicroN中取值測量三次取平均值。同時標(biāo)準(zhǔn)化處理，參數(shù)數(shù)據(jù)與對側(cè)腦白質(zhì)相比得到相應(yīng)對比值即r值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

統(tǒng)計分析以P＜0.05為標(biāo)準(zhǔn)，在SPSS15.0中運行，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差格式表示參數(shù)。由于樣本量少，采用Mann-Whitney U檢驗（偏態(tài)分布）進(jìn)行DKI參數(shù)差異性分析，同時采用受試者ROC曲線評估診斷效能（有診斷效能意義時AUC大于0.5，診斷效能較低時在0.5～0.7時，有一定的診斷效能時AUC在0.7～0.9，診斷效能較高AUC在0.9以上）。

2 結(jié)果

世界衛(wèi)生組織將膠質(zhì)瘤分為包括Ⅰ級和Ⅱ級膠質(zhì)瘤的低級別膠質(zhì)瘤、包括Ⅲ級膠質(zhì)瘤和Ⅳ級膠質(zhì)瘤的高級膠質(zhì)瘤。本次研究中，30例包括11例低級別膠質(zhì)瘤，均為Ⅱ級膠質(zhì)瘤，MR表現(xiàn)見圖1，增強后多不強化，在峰度K圖上多呈低信號；19例高級別膠質(zhì)瘤，其中含有1例Ⅱ～Ⅲ級膠質(zhì)瘤、6例Ⅲ級膠質(zhì)瘤，12例Ⅳ級膠質(zhì)瘤），MR表現(xiàn)見圖2，占位效應(yīng)及瘤周水腫多見，增強后后多明顯不均勻強化，可見花環(huán)樣典型強化，在峰度K圖上多呈高信號。統(tǒng)計學(xué)分析如下表。

表 不同級別膠質(zhì)瘤參數(shù)統(tǒng)計（±s）

表 不同級別膠質(zhì)瘤參數(shù)統(tǒng)計（±s）

參數(shù)值 高級別膠質(zhì)瘤（n=19）低級別膠質(zhì)瘤（n=11） P MK 0.76±0.11 0.60±0.13 0.005*rMK 0.99±0.18 0.77±0.14 0.002*KA 0.76±0.13 0.62±0.11 0.021*rKA 0.98±0.21 0.76±0.13 0.003*KR 0.76±0.12 0.61±0.14 0.017*rKR 0.97±0.18 0.79±0.15 0.008*MD（×10-3mm2/s） 1.29±0.32 1.29±0.28 0.983 rMD 1.14±0.26 1.18±0.31 0.914 DA（×10-3mm2/s） 1.49±0.32 1.53±0.27 0.651 rDA 1.12±0.23 1.19±0.25 0.505 DR（×10-3mm2/s） 1.17±0.29 1.16±0.29 0.914 rDR 1.13±0.25 1.17±0.36 0.949 FA 0.19±0.08 0.20±0.07 0.426 rFA 1.13±0.62 1.13±0.30 0.237

DKI擴(kuò)散參數(shù)、FA及相對值差異性無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），參數(shù)MD、DA、DR、FA及相對值的AUC分別為（AUC=0.502、0.450、0.488、0.411，0.488、0.426、0.493、0.368），參數(shù)多無診斷意義；峰度參數(shù)及相對值具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），K值隨著膠質(zhì)瘤級別越高而越大；峰度參數(shù)MK、KA、KR及其相對值A(chǔ)UC分別為（AUC=0.813、0.756、0.766，0.847、0.833、0.794），診斷效能相對較高，rMK最為顯著。

圖1 62歲男性患者，Ⅱ級膠質(zhì)瘤(紅色箭頭)。A～C分別為軸位T1WI平掃、T2WI平掃、T1WI增強，病灶位于右側(cè)基底節(jié)區(qū)，均勻強化，邊界清晰。D～F分別為呈明顯低信號的KA、KR、MK圖（KA=0.70，KR=0.71，MK=0.71）。

圖2 68歲女性患者，Ⅳ級膠質(zhì)瘤（紅色箭頭）。A～C分別為軸位T1WI平掃、T2WI平掃、T1WI增強，病灶位于左側(cè)顳頂葉實性部分呈明顯環(huán)形強化。D～F分別為高信號的KA、KR、MK圖（KA=0.91，KR=0.80，MK=0.85）。

3 討論

3.1 DKI的成像原理

傳統(tǒng)的DWI擴(kuò)散成像如水一樣，它的運動隨機不受限制。但是，就膠質(zhì)瘤而言，組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性限制著水的自由擴(kuò)散，這種受限的運動明顯不符合傳統(tǒng)DWI模型上的隨機的布朗運動，偏離了傳統(tǒng)的高斯分布。峰度，便是代表偏離高斯分布的改變，揭露著環(huán)境的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的存在。研究表明，峰度值總是大于0的[7]，峰度越高，擴(kuò)散障礙越多，組織微環(huán)境結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。所以，級別越高的膠質(zhì)瘤微觀結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，而級別較低的膠質(zhì)瘤微觀環(huán)境較穩(wěn)定[1,8]。

3.2 DKI參數(shù)在膠質(zhì)瘤分級中的差異性分析

部分研究同本次一致，高級別的峰度參數(shù)顯著性高于低級別膠質(zhì)瘤，表明[9-10]峰度參數(shù)相對于傳統(tǒng)的擴(kuò)散參數(shù)，在分級中的診斷能力更加獨立有效，描述微觀結(jié)構(gòu)更為直接。高級別的膠質(zhì)瘤浸潤性強，破壞更多的結(jié)構(gòu)，腫瘤細(xì)胞增殖也明顯，水分子擴(kuò)散運動受限更為顯著，峰度參數(shù)值因此相對更高。

多序列MR掃描時[11-13]，灌注參數(shù)最具有診斷效能。當(dāng)灌注MRI失敗時或灌注參數(shù)不確定時，MK可被認(rèn)為是最有效的參數(shù)評估膠質(zhì)瘤[14]。同時，Rifeng Jiang et al.[15]及王玉亮等[16]指出，DKI峰度指標(biāo)可預(yù)測Ki-67表達(dá)，尤其MK表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢和巨大的潛力，是理想的診斷膠質(zhì)瘤分級和描述膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖的影像學(xué)指標(biāo)。在鑒別診斷中[17]中，也有研究顯示瘤周水腫區(qū)的MK值在膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤診斷中特異性、敏感性最高、最具有鑒別意義。這與本次研究一致，MK值診斷效能最高。所以，峰度參數(shù)尤其是MK，具有廣闊的研究前景，在未來可作為生物學(xué)參數(shù)指標(biāo)，反映組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

研究顯示[18]年齡與峰度值有相關(guān)性，年齡越高，MK、KR值越低，這種改變可能由于退變的神經(jīng)元細(xì)胞。在本次研究中，我們進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化分析，采用相對值排除年齡差異性。相對峰度值均在研究中具有統(tǒng)計學(xué)意義，診斷效能也均高于絕對峰度值。

與以往研究[10,19]一致DKI的擴(kuò)散參數(shù)D、FA值及相對值在膠質(zhì)瘤中均無差異性。理論上，擴(kuò)散參數(shù)D值反映細(xì)胞密度[20]，腫瘤級別越高，D值越高。測量中，感興趣區(qū)的選擇可能包括難以識別的壞死區(qū)，這些壞死成分D值往往偏高，影響著真實D值。FA值于體年齡等有關(guān)[21]，絕對值沒有避免這種差異性不具有統(tǒng)計學(xué)意義。但是標(biāo)準(zhǔn)化的相對值仍與[22]部分研究結(jié)果一致不具有統(tǒng)計學(xué)意義，這可能需要更進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本次研究中，DKI峰度參數(shù)較DA、DR、MD和FA在膠質(zhì)瘤分級中差異性明顯，體現(xiàn)出顯著的診斷效能。其中，標(biāo)準(zhǔn)化的rMK診斷效能更為顯著，筆者認(rèn)為其可作為定量評估組織的微環(huán)境復(fù)雜程度的生物參數(shù)指標(biāo)，為臨床應(yīng)用提供巨大幫助和指導(dǎo)。