fMRI和DTI在功能區(qū)膠質(zhì)瘤手術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值

倪衛(wèi)娟，王 超，倪殿軍，李歸宿

1.深圳市龍華區(qū)人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣東 深圳 518109；

2.杭州市腫瘤醫(yī)院神經(jīng)外科，浙江 杭州310000；

3.深圳市龍華區(qū)人民醫(yī)院神經(jīng)外科，廣東 深圳 518109

膠質(zhì)瘤是臨床常見(jiàn)的原發(fā)性顱腦腫瘤，其主要由于大腦和脊髓膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)癌變引發(fā)，具有生存率低、復(fù)發(fā)率高的特點(diǎn)［1］。手術(shù)是目前臨床對(duì)膠質(zhì)瘤的主要治療方式，但由于腫瘤組織與正常腦組織無(wú)明顯分界，因此做好對(duì)膠質(zhì)瘤患者的術(shù)前評(píng)估和準(zhǔn)確分級(jí)，才能提高臨床治療效果，降低死亡率。功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）可以為手術(shù)者提供精確的解剖學(xué)信息，并清晰地顯示出患者的功能和代謝信息，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于臨床中。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）作為一種有效的檢查方式，可以有效檢測(cè)活體組織的水分子擴(kuò)散情況，同時(shí)在膠質(zhì)瘤的分級(jí)中也體現(xiàn)出了較好的應(yīng)用價(jià)值［2］。本研究回顧并分析50例功能區(qū)膠質(zhì)瘤患者的臨床資料，總結(jié)了fMRI聯(lián)合DTI在患者術(shù)前分級(jí)指導(dǎo)中的作用，期望能為功能區(qū)膠質(zhì)瘤的臨床治療及預(yù)后提供理論依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集2018年1月—2019年1月于深圳市龍華區(qū)人民醫(yī)院接受手術(shù)治療的50例功能區(qū)膠質(zhì)瘤患者的臨床資料進(jìn)行回顧性分析。其中男性32例，女性18例；年齡30～65歲，平均年齡（53.36±5.28）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：① 經(jīng)病理學(xué)檢查明確診斷為膠質(zhì)瘤；② 病灶累及錐體束或鄰近運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)功能區(qū)；③ 術(shù)前接受DTI和fMRI檢查；④ 由同一主刀醫(yī)師及其治療小組負(fù)責(zé)；⑤ 隨訪(fǎng)時(shí)間＞1年；⑥ 術(shù)前及術(shù)后均使用卡氏功能狀態(tài)量表（Karnofsky performance status，KPS）評(píng)分進(jìn)行了生存質(zhì)量評(píng)估。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 患者資料不完整；② 圖像質(zhì)量過(guò)差無(wú)法進(jìn)行有效診斷者；③脫水或放化療治療者。根據(jù)2016年世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［3］對(duì)患者進(jìn)行分級(jí)，包括Ⅰ級(jí)12例，Ⅱ級(jí)11例，Ⅲ級(jí)15例，Ⅳ級(jí)12例，其中Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)判定為低級(jí)別膠質(zhì)瘤，Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)判定為高級(jí)別膠質(zhì)瘤。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法

采用荷蘭Philips公司的Achieva 3.0 T MRI儀行超導(dǎo)MRI檢查。① fMRI檢查：采用實(shí)時(shí)全腦功能成像，要求患者在操作提示下進(jìn)行自主雙手對(duì)指運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和頻率適中，叮囑患者在檢查過(guò)程中集中注意力，保持均勻呼吸，身體各部位盡可能放松并保持不動(dòng)。運(yùn)動(dòng)刺激方式采用組塊設(shè)計(jì)（Blocked-design）方案，分為運(yùn)動(dòng)和靜置兩種狀態(tài)，相互交替重復(fù)6次后，獲取相關(guān)的功能數(shù)據(jù)。掃描參數(shù)：重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR）為3 000 ms，回波時(shí)間（echo time，TE）為50 ms，矩陣為64×64，層厚為5.0 mm，層數(shù)為30層，翻轉(zhuǎn)角為90°，掃描視野（field of view，F(xiàn)OV）為230 mm×230 mm。② DTI檢查：使用單次激發(fā)回波平面成像序列行軸位采集。掃描參數(shù)：TR為10 000 ms，TE為97 ms，矩陣為64×64，層厚為4.0 mm，層數(shù)為35層，F(xiàn)OV為240 mm×240 mm。

1.2.2 圖像處理

所有圖像均上傳至Philips系統(tǒng)工作站，由2名有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的診斷醫(yī)師對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，觀察患者圖像并進(jìn)行測(cè)量分析，達(dá)成一致意見(jiàn)。① fMRI圖像后處理：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)镹IFTI格式后，使用MRIcroN軟件對(duì)圖像的質(zhì)量進(jìn)行檢查，排除其中運(yùn)動(dòng)偽影較大或出現(xiàn)變形較重以及數(shù)據(jù)缺失的圖像。時(shí)間和功能圖像手動(dòng)校正后，進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化處理。② DTI圖像后處理：使用FSL 4.1軟件對(duì)患者的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為NIFTI格式，取出其中的非腦組織結(jié)構(gòu)后，使用DIFIT工具繪制部分各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）圖和表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）圖，在纖維束骨架圖內(nèi)選取患者的腫瘤累及纖維束和相關(guān)部位作為感興趣區(qū)（region of interest，ROI），2名診斷醫(yī)師每人共計(jì)測(cè)量3次，取兩人測(cè)量結(jié)果的平均值作為最終值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 DTI檢查結(jié)果

所有患者的FA和ADC圖均能清晰顯示，術(shù)前DTI圖像見(jiàn)圖1。通過(guò)對(duì)不同級(jí)別膠質(zhì)瘤相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)高級(jí)別膠質(zhì)瘤的ADC值低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），且FA值高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05，表1）。

表1 不同級(jí)別膠質(zhì)瘤相關(guān)參數(shù)對(duì)比±s

組別 n ADC值 FA值低級(jí)別膠質(zhì)瘤 23 1.45±0.22 0.11±0.06高級(jí)別膠質(zhì)瘤 27 1.02±0.15 0.28±0.09 t值 9.128 8.535 P值 0.035 0.037

圖1 患者術(shù)前DTI圖像

從患者腫瘤病灶周?chē)陌踪|(zhì)纖維束表現(xiàn)結(jié)果來(lái)看，主要包括受推擠出現(xiàn)的移位、浸潤(rùn)和破壞3種形態(tài)。通過(guò)對(duì)不同級(jí)別膠質(zhì)瘤纖維束形態(tài)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)高級(jí)別膠質(zhì)瘤的纖維束破壞形態(tài)發(fā)生率明顯高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），纖維束移位率明顯低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），不同級(jí)別膠質(zhì)瘤纖維束的浸潤(rùn)形態(tài)相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表2）。

表2 不同級(jí)別膠質(zhì)瘤白質(zhì)纖維束形態(tài)對(duì)比 n（%）

2.2 fMRI結(jié)果

所有患者的fMRI檢查結(jié)果均清晰（圖2），其中時(shí)間信號(hào)的強(qiáng)度動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)和任務(wù)相關(guān)性較強(qiáng)，可以充分顯示出病變部位對(duì)于腦功能信號(hào)產(chǎn)生的影響，且可在病變的影響下觀察運(yùn)動(dòng)功能區(qū)域出現(xiàn)的減弱和移位等現(xiàn)象，患側(cè)信號(hào)區(qū)的強(qiáng)度和位置變化，與患者腫瘤病灶的大小和形態(tài)等密切相關(guān)，不同級(jí)別膠質(zhì)瘤fMRI檢出率見(jiàn)表3。

圖2 患者術(shù)前fMRI圖像

表3 不同級(jí)別膠質(zhì)瘤fMRI檢出率 n（%）

2.3 fMRI聯(lián)合DTI引導(dǎo)手術(shù)治療結(jié)果

根據(jù)患者術(shù)前的fMRI和DTI檢查結(jié)果制訂手術(shù)方案，并在手術(shù)過(guò)程中結(jié)合功能區(qū)導(dǎo)航，術(shù)后1年對(duì)患者進(jìn)行隨訪(fǎng)，觀察腫瘤切除及殘留情況。50例患者中，41例患者為完全切除，占比為82.00%，9例患者由于腫瘤部位距離腦干較近，或位于深部基底節(jié)區(qū)，選擇了部分切除，占比為18.00%。所有患者均有效隨訪(fǎng)至2020年2月，其中有5例患者死亡，死亡率為10.00%，6例患者復(fù)發(fā)，復(fù)發(fā)率為12.00%，通過(guò)不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者的完全切除率、生存率和復(fù)發(fā)率對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高級(jí)別膠質(zhì)瘤患者的完全切除率和生存率均明顯低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），且復(fù)發(fā)率明顯高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05，表4）。

表4 不同腫瘤切除情況患者的生存率和復(fù)發(fā)率對(duì)比 n（%）

2.4 生存質(zhì)量分析

不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者手術(shù)前的生存質(zhì)量評(píng)分相比無(wú)明顯差異（P＞0.05），不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者手術(shù)后1、3和6個(gè)月的生存質(zhì)量評(píng)分均明顯高于手術(shù)前（P＜0.05），且低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者術(shù)后1、3和6個(gè)月的生存質(zhì)量評(píng)分均明顯高于高級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05，表5）。

表5 不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者手術(shù)前后的生存質(zhì)量對(duì)比±s

表5 不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者手術(shù)前后的生存質(zhì)量對(duì)比±s

生存質(zhì)量評(píng)分組別 n手術(shù)前 術(shù)后1個(gè)月 術(shù)后3個(gè)月 術(shù)后6個(gè)月低級(jí)別膠質(zhì)瘤 23 58.33±5.23 78.84±6.31 80.22±6.83 85.53±6.55高級(jí)別膠質(zhì)瘤 27 59.26±5.65 70.21±5.88 73.35±6.24 75.59±7.03 t值 1.261 10.812 15.224 19.485 P值 0.213 0.029 0.021 0.016

3 討 論

膠質(zhì)瘤是目前臨床中常見(jiàn)的顱內(nèi)原發(fā)性腫瘤類(lèi)型，根據(jù)其惡性程度可分為低級(jí)別膠質(zhì)瘤和高級(jí)別膠質(zhì)瘤，受到膠質(zhì)瘤惡性程度不同的影響，臨床治療方法及患者預(yù)后存在一定的差異［4-5］。因此，有必要準(zhǔn)確判斷患者術(shù)前級(jí)別以改善患者的預(yù)后。傳統(tǒng)磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）雖然可以對(duì)腫瘤生長(zhǎng)特點(diǎn)及強(qiáng)化程度進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤初步級(jí)別的診斷，但診斷的準(zhǔn)確率卻相對(duì)較低，不利于臨床治療工作的有效開(kāi)展［6］。近年來(lái)，大量臨床研究［7］表明，fMRI在膠質(zhì)瘤的術(shù)前級(jí)別評(píng)估中體現(xiàn)出了較好的應(yīng)用價(jià)值，為手術(shù)的順利實(shí)施提供了指導(dǎo)依據(jù)，可以有效提高病灶切除的準(zhǔn)確率，對(duì)改善患者預(yù)后有重要作用。DTI和fMRI作為兩種有效臨床檢查技術(shù)，目前針對(duì)二者聯(lián)合在膠質(zhì)瘤手術(shù)指導(dǎo)中的臨床研究卻相對(duì)較少。

DTI作為一種有效的臨床診斷技術(shù)，目前被廣泛應(yīng)用于膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級(jí)中，具有較好的效果。有研究［8］通過(guò)使用DTI對(duì)膠質(zhì)瘤患者進(jìn)行術(shù)前分級(jí)，發(fā)現(xiàn)不同級(jí)別膠質(zhì)瘤的ADC值和FA值存在明顯差異。本研究通過(guò)對(duì)比不同級(jí)別膠質(zhì)瘤相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)高級(jí)別膠質(zhì)瘤的ADC值低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），且FA值高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），說(shuō)明DTI可以?xún)?yōu)先區(qū)分出膠質(zhì)瘤的不同級(jí)別，其中ADC值≤1和FA值≥0.25可判定為高級(jí)膠質(zhì)瘤，為臨床治療方案的制訂提供了依據(jù)。而通過(guò)對(duì)比不同級(jí)別膠質(zhì)瘤纖維束形態(tài)，發(fā)現(xiàn)高級(jí)別膠質(zhì)瘤的纖維束破壞形態(tài)發(fā)生率明顯高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），纖維束移位率明顯低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），不同級(jí)別膠質(zhì)瘤纖維束的浸潤(rùn)形態(tài)相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），表明DTI技術(shù)可以清晰地顯示出神經(jīng)纖維束與腫瘤病灶組織之間的解剖關(guān)系，從而明確神經(jīng)纖維束的具體形態(tài)，為神經(jīng)纖維束的功能保留及對(duì)病變部位的切除提供清晰的影像學(xué)圖像，有利于精細(xì)確定手術(shù)切除范圍，提高腫瘤組織完全切除率，這與毛一樸等［9］的研究結(jié)果基本一致。

還有研究［10］認(rèn)為，fMRI可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)皮質(zhì)功能區(qū)的定位，顯示出腦腫瘤的解剖位置關(guān)系，從而為手術(shù)方式的選擇及腫瘤病灶的切除提供依據(jù)。本研究中所有患者的fMRI檢查結(jié)果均清晰，其中時(shí)間信號(hào)的強(qiáng)度動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)和任務(wù)相關(guān)性較強(qiáng)，可以充分顯示出病變部位對(duì)于腦功能信號(hào)產(chǎn)生的影響，且可在病變的影響下觀察運(yùn)動(dòng)功能區(qū)域出現(xiàn)的減弱和移位等現(xiàn)象。此外，患側(cè)信號(hào)區(qū)的強(qiáng)度和位置變化與患者腫瘤病灶的大小和形態(tài)等密切相關(guān)。

從fMRI聯(lián)合DTI指導(dǎo)手術(shù)的實(shí)際情況來(lái)看，50例患者中有41例腫瘤為完全切除，占比為82.00%，9例患者由于腫瘤部位距離腦干較近，或位于深部基底神經(jīng)節(jié)區(qū)，選擇了部分切除，占比為18.00%，說(shuō)明兩種方式聯(lián)合下的病灶組織完全切除率相對(duì)較高，發(fā)揮出了較好的協(xié)同作用。而從患者的隨訪(fǎng)結(jié)果來(lái)看，有5例患者死亡，死亡率為10.00%，6例患者復(fù)發(fā)，復(fù)發(fā)率為12.00%，可見(jiàn)fMRI聯(lián)合DTI指導(dǎo)手術(shù)可以有效地降低患者術(shù)后的死亡率和復(fù)發(fā)率。通過(guò)對(duì)比不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者的完全切除率、生存率和復(fù)發(fā)率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高級(jí)別膠質(zhì)瘤患者的完全切除率和生存率均明顯低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），且復(fù)發(fā)率明顯高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），而從患者的生存質(zhì)量結(jié)果來(lái)看，不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者手術(shù)前的生存質(zhì)量評(píng)分相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），不同級(jí)別膠質(zhì)瘤患者手術(shù)后1、3和6個(gè)月的生存質(zhì)量評(píng)分均明顯高于手術(shù)前（P＜0.05），且低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者術(shù)后1、3和6個(gè)月的生存質(zhì)量評(píng)分均明顯高于高級(jí)別膠質(zhì)瘤（P＜0.05），說(shuō)明fMRI聯(lián)合DTI指導(dǎo)手術(shù)可以改善患者的生存質(zhì)量，但相較于低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者，高級(jí)別膠質(zhì)瘤患者的整體預(yù)后較差，因此應(yīng)當(dāng)在臨床中予以高度關(guān)注。

綜上所述，fMRI聯(lián)合DTI有利于功能區(qū)腦膠質(zhì)瘤患者的術(shù)前分級(jí)，提高腫瘤病灶的完全切除率，降低患者的死亡率和復(fù)發(fā)率，使患者術(shù)后生存質(zhì)量得到有效的提升，對(duì)延長(zhǎng)患者的生存時(shí)間有積極影響。