磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像和灌注加權(quán)成像在非典型腦炎與低級(jí)別膠質(zhì)瘤鑒別診斷中的價(jià)值

黃欣瑤，楊謝峰，蘇妍，邢振

腦炎是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常見的感染性疾病，伴有神經(jīng)功能障礙；低級(jí)別膠質(zhì)瘤是常見的原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤，兩者的治療策略不同且預(yù)后差異較大［1，2］。通常大多數(shù)腦炎及低級(jí)別膠質(zhì)瘤，結(jié)合臨床癥狀及影像檢查，可進(jìn)行鑒別診斷。然而，某些腦炎（本文稱之為“非典型腦炎”，主要是病毒性腦炎）由于病變范圍大，出現(xiàn)了與膠質(zhì)瘤相似的占位效應(yīng)，呈非典型影像表現(xiàn)，且病灶的病理變化與低級(jí)別膠質(zhì)瘤鑒別等方面仍有不足之處，常導(dǎo)致臨床誤診，而采用手術(shù)治療，對(duì)患者造成傷害［3］。近年來(lái)隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，不少文獻(xiàn)通過(guò)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）和磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）對(duì)二者進(jìn)行鑒別診斷，具有一定的臨床意義［4］，然而MRS對(duì)操作者的技術(shù)要求高，檢查時(shí)間長(zhǎng)，而且譜線結(jié)果常不穩(wěn)定。磁共振灌注加權(quán)成像（perfusion weighted imaging，PWI）穩(wěn)定性好，結(jié)果可靠，檢查時(shí)間短，患者易于接受，已廣泛運(yùn)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷［5］。因此本研究利用PWI和DWI對(duì)非典型腦炎與低級(jí)別膠質(zhì)瘤進(jìn)行鑒別診斷，以期提高其診斷準(zhǔn)確性。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象

納入標(biāo)準(zhǔn)：①具有完整的常規(guī)MRI、DWI和PWI檢查；②經(jīng)手術(shù)病理活檢證實(shí)；③MRI檢查前未進(jìn)行治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：①臨床病理結(jié)果不明；②圖像偽影大，無(wú)法進(jìn)行分析者。本研究經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

依照上述標(biāo)準(zhǔn)收集2016年5月至2020年12月期間于我院就診的非典型腦炎患者14例，4例女性，10例男性，平均年齡49±14歲，患者臨床表現(xiàn)多樣，包括發(fā)熱、頭痛、意識(shí)障礙和癲癇；低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者31例，男性18例、女性13例，平均年齡37±13歲，臨床癥狀有嘔吐、頭痛、癲癇、運(yùn)動(dòng)與感覺障礙。

1.2 儀器與方法

所有患者均在3.0T磁共振掃描儀（Siemens Verio）上進(jìn)行顱腦MR掃描，使用頭顱16通道相控陣線圈。所有患者均以仰臥位、頭先進(jìn)，以前聯(lián)合-后聯(lián)合（AC-PC）線為定位線，確保所有序列橫軸位掃描方位一致。常規(guī)MRI掃描序列：①T1WI序列參數(shù)設(shè)置：重復(fù)時(shí)間（time of repetition，TR）＝250 ms，回波時(shí)間（time of echo，TE）＝2.48 ms，掃描視野（field of view，F(xiàn)OV）＝220 mm×220 mm，層厚＝5 mm，層間距＝1 mm；②T2WI序列參數(shù)設(shè)置：TR=6000 ms，TE=96 ms，F(xiàn)OV=220 mm×220 mm，層厚=5 mm，層間距=1 mm；③T2FLAIR序列參數(shù)設(shè)置：TR=9000 ms，TE=94 ms，反轉(zhuǎn)時(shí)間（time of inverse TI）＝2500 ms，F(xiàn)OV=220 mm×220 mm，層厚=5 mm，層間距=1 mm；④DWI序列采用單次激發(fā)自旋回波-平面回波成像序列（spin echo-echo planar imaging，SE-EPI），掃描參數(shù)：TR=8200 ms，TE=102 ms，F(xiàn)OV=220 mm×220 mm，層厚=5 mm，層間距=1 mm，b值＝0、1000 s/mm2；⑤PWI序列采用梯度-平面回波（gradient-recalled echo-planar，GREEPI）序列，掃描參數(shù)：TR＝1500 ms，TE＝30 ms，F(xiàn)OV＝220 mm×220 mm，層厚＝5 mm，層間距＝1 mm。每位患者均掃描20層，每層掃描60個(gè)時(shí)相，掃描至第2時(shí)相時(shí)，注射對(duì)比劑釓貝葡胺（gadobenate dimeglumine，Gd-BOPTA），使用的劑量為0.1～0.2 mmol/kg，注射速率為3～4 mL/s，注射時(shí)間小于5 s，并以相同速率注射20 mL生理鹽水。

1.3 DWI圖像后處理

DWI圖像通過(guò)磁共振后處理工作站自動(dòng)生成表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）圖。由2名分別具有10年與5年神經(jīng)影像學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生，根據(jù)盲法原則，在不知患者臨床資料、手術(shù)組織病理結(jié)果的情況下，對(duì)ADC圖進(jìn)行獨(dú)立分析評(píng)價(jià)，將5個(gè)無(wú)重疊的感興趣區(qū)（region of interest，ROI）放置于病灶實(shí)性成分?jǐn)U散受限最明顯處，取最小值作為病灶實(shí)性區(qū)域內(nèi)最小的ADC值（ADCmin）。每個(gè)ROI的大小約20～40 mm2，盡可能避開囊變、出血、壞死及有明顯血管的區(qū)域。此外，將5個(gè)同樣大小的ROI置于對(duì)側(cè)鏡像正常腦白質(zhì)區(qū)，測(cè)量5個(gè)ADC值，取5個(gè)ROI平均值，并進(jìn)一步取兩名醫(yī)師的平均值計(jì)算病灶區(qū)/正常腦白質(zhì)區(qū)ADC比值，獲得相對(duì)最小ADCmin（rADCmin）。

1.4 PWI圖像后處理

PWI原始圖由磁共振工作站進(jìn)行后處理，重建腦血容量（cerebral blood volume，CBV）偽彩圖。由2名分別具有10年與5年神經(jīng)影像學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生，將5個(gè)無(wú)重疊的圓形ROI置于CBV偽彩圖上病灶實(shí)性成分中信號(hào)最高的區(qū)域，取最大值作為病灶實(shí)性區(qū)域內(nèi)最大的CBV值（CBVmax）。每個(gè)ROI的大小約20～40 mm2，盡可能避開囊變、出血、壞死及明顯血管區(qū)域；另將5個(gè)同樣大小的ROI置于對(duì)側(cè)正常白質(zhì)區(qū)，取平均值，計(jì)算病灶區(qū)與正常腦白質(zhì)區(qū)CBV的比值，獲得相對(duì)最大CBVmax（rCBVmax）。腫瘤實(shí)性區(qū)域ROI盡可能與ADC值ROI一致。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 20.0軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）的形式表示。采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)，利用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）與二元Logistic回歸模型分析相關(guān)參數(shù)的診斷效能，計(jì)算最佳診斷界值，并得到其所對(duì)應(yīng)的敏感性、特異性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值（PPV）、陰性預(yù)測(cè)值（NPV）以及曲線下面積（area under the curve，AUC），評(píng)估最佳的診斷參數(shù)及診斷模型。采用DeLong檢驗(yàn)比較不同參數(shù)的AUC之間的差異。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組常規(guī)MRI影像特點(diǎn)

常規(guī)MRI顯示非典型腦炎病灶T1WI低信號(hào)，T2WI高信號(hào)，T2FLAIR上為高信號(hào)，有周圍水腫，占位效應(yīng)明顯（圖1-A、B）；低級(jí)別膠質(zhì)瘤圖像T1WI呈低信號(hào)，T2WI高信號(hào)，T2FLAIR表現(xiàn)高信號(hào)，部分有混雜信號(hào)，亦有周圍水腫等占位效應(yīng)（圖2-A、B）；二者征象接近，鑒別診斷困難。

圖2 女，45歲，低級(jí)別膠質(zhì)瘤A：T2WI示右側(cè)顳葉病灶呈稍高信號(hào)，周圍見邊界不清高信號(hào)水腫帶環(huán)繞；B：T2 FLAIR示病灶呈稍高信號(hào)，周圍見水腫帶；C：ADC圖顯示病灶呈稍高信號(hào)，ADCmin值及rADCmin值分別為0.736×10-3 mm2/s、1.01；D：偽彩CBV圖像顯示病灶部分實(shí)性成分呈明顯高灌注，rCBVmax為2.10

2.2 兩組DWI和PWI相關(guān)參數(shù)比較結(jié)果

非典型腦炎組的rADCmin高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤組（1.36±0.17和1.10±0.05；P＜0.001），非典型腦炎組的rCBVmax低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤組（1.94±0.28和3.06±1.51；P＜0.033）（表1、典型的病例見圖1-2）。

圖1 男，35歲，非典型腦炎A：T2WI示右側(cè)顳葉-基底節(jié)區(qū)病灶呈稍高信號(hào)，周圍見更高信號(hào)水腫帶環(huán)繞，邊界欠清；B：T2 FLAIR示病灶呈等信號(hào)，周圍見高信號(hào)水腫帶環(huán)繞；C：ADC圖顯示病灶信號(hào)呈高低混雜，ADCmin值及rADCmin值分別為0.795×10-3 mm2/s、1.37；D：偽彩CBV圖像顯示病灶實(shí)性部分灌注未見明顯增高，rCBVmax為1.20

表1 非典型腦炎與低級(jí)別膠質(zhì)瘤的rADCmin與rCBVmax結(jié)果比較

2.3 DWI和PWI的診斷效能分析結(jié)果

rADCmin值鑒別非典型腦炎和低級(jí)別膠質(zhì)瘤的閾值為1.14，其敏感性、特異性和AUC分別為96.77%、90.00%和0.903。rCBVmax值鑒別二者病變的閾值為2.26，其敏感性、特異性和AUC分別為64.52%、100%和0.726。聯(lián)合rADCmin與rCBVmax鑒別二者病變，其敏感性、特異性和AUC分別為96.77%、90.00%和0.903（表2）。

表2 DWI和PWI鑒別非典型腦炎與低級(jí)別膠質(zhì)瘤的ROC曲線分析結(jié)果

3 討論

常規(guī)MRI在非典型的腦炎與無(wú)明顯占位征象的低級(jí)別膠質(zhì)瘤的鑒別診斷中存在局限性，而鑒別腦炎與低級(jí)別膠質(zhì)瘤對(duì)臨床制定治療方案具有重要的臨床意義。本研究分析了DWI和PWI的參數(shù)值A(chǔ)DC和CBV在非典型腦炎與低級(jí)別膠質(zhì)瘤的鑒別診斷價(jià)值，研究結(jié)果顯示非典型腦炎的rADCmin高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤，非典型腦炎的rCBVmax低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤，rADCmin鑒別診斷兩者的AUC為0.903，rCBVmax的AUC為0.726，聯(lián)合兩者的AUC為0.903，顯然，rADCmin具有最高的診斷效能。

DWI能夠無(wú)創(chuàng)地反映組織、細(xì)胞中水分子的布朗運(yùn)動(dòng)，反映水分子擴(kuò)散能力的改變，從而顯示細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)功能的變化［6］。腦炎主要是腦實(shí)質(zhì)細(xì)胞的損害，灰白質(zhì)及周圍血管皆發(fā)生病理改變，神經(jīng)元變性、壞死，趨于軟化灶形成，腦白質(zhì)脫髓鞘改變、淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)、腦血管擴(kuò)張、充血及產(chǎn)生炎性反應(yīng)［7］。有研究者［8］認(rèn)為腦炎的神經(jīng)元的損傷相對(duì)良性，損傷相對(duì)可逆性，而膠質(zhì)瘤即使是低級(jí)別的膠質(zhì)瘤仍呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，腫瘤細(xì)胞密集，細(xì)胞外間隙狹窄，水分子擴(kuò)散受限明顯，因此低級(jí)別膠質(zhì)瘤的ADC值相對(duì)低于腦炎ADC值，本研究結(jié)果與之相符。然而腦炎在不同的病理的階段，ADC圖像有所差異，當(dāng)炎癥導(dǎo)致細(xì)胞代謝障礙，細(xì)胞毒性水腫，細(xì)胞內(nèi)外水分子擴(kuò)散受限，ADC值降低；神經(jīng)元變性壞死、淋巴結(jié)細(xì)胞浸潤(rùn)，脫髓鞘改變導(dǎo)致細(xì)胞外間隙增大，表現(xiàn)為ADC值升高［9］。低級(jí)別膠質(zhì)瘤為彌漫生長(zhǎng)的腫瘤性病變，由于腫瘤細(xì)胞異常增殖，水分子擴(kuò)散受限，ADC值降低；當(dāng)膠質(zhì)瘤出現(xiàn)壞死、囊變，ADC值則有升高表現(xiàn)［10］。因此，非典型腦炎與低級(jí)膠質(zhì)瘤在ADC值上也存在重疊。

PWI反映腦內(nèi)血管的血流灌注信息、腦微血管數(shù)量和血管生成情況，CBV代表腦血容量，較為直觀地反映腦組織的血供情況［11］。有研究顯示當(dāng)腦炎患者處于急性發(fā)病期，CBV值升高，呈高灌注，考慮與腦組織炎性充血，腦血管擴(kuò)張、血容量增加有關(guān)；一部分腦炎患者病灶呈CBV值降低，可能是由于水腫壓迫血管，從而導(dǎo)致血容量減低，有部分病患未見異常灌注，考慮與患者進(jìn)行治療、病程至后期或個(gè)體敏感差異等因素相關(guān)［12］。因此，腦炎的灌注情況因病程情況而有所差異。本研究中非典型腦炎rCBVmax增高，但仍低于低級(jí)別膠質(zhì)瘤rCBVmax，推測(cè)腦炎血容量升高是由于血管擴(kuò)張致使血容量增高，未有新生血管生成。若病程變化，血容量相應(yīng)變化降低，而低級(jí)別膠質(zhì)瘤CBV升高，是因?yàn)槟[瘤細(xì)胞浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，需要微血管大量快速生成，為腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)提供代謝所需。腫瘤血管增殖旺盛所致血容量升高程度并非腦炎血容量升高所能及，低級(jí)別膠質(zhì)瘤rCBVmax大于非典型腦炎rCBVmax［13］，本研究結(jié)果與其相似。

本研究將rADCmin和rCBVmax聯(lián)合用于非典型腦炎與低級(jí)別膠質(zhì)瘤的鑒別診斷，顯示聯(lián)合后的AUC與rADCmin的AUC相同。聯(lián)合后并沒(méi)有提高診斷效能，但是當(dāng)rCBVmax大于2.26時(shí)，其診斷低級(jí)別膠質(zhì)瘤的特異性達(dá)100%。rADCmin的診斷效能與聯(lián)合后的診斷效能相似，因此，rADCmin具有最高的診斷效能，rCBVmax對(duì)于鑒別診斷具有一定的價(jià)值。

本研究存在一定的局限性：①由于非典型腦炎的病例數(shù)較少，無(wú)法針對(duì)不同病程進(jìn)行分析研究，結(jié)果可能存在部分偏倚，有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量分析；②本研究未對(duì)PWI的CBF、MTT及TTP等參數(shù)進(jìn)行研究，不夠全面，這方面將是下一步的研究方向。

總之，在常規(guī)MRI的基礎(chǔ)上，DWI和PWI對(duì)非典型腦炎與低級(jí)別膠質(zhì)瘤的鑒別診斷具有明顯優(yōu)勢(shì)，尤其是DWI序列。