文档介绍：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,是导致患者死亡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 Tensor Imaging,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,本文将对DTI技术在脑肿瘤的临床应用做一综述。
1 DTI基本原理及成像技术
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[1]。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 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。因肿瘤本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[2]。研究表明[3]ADC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A D C值通常情况下较正常组织有所增加[4]。Sinha等[5]对高恶度胶质瘤DTI研究表明,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[6]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,大多数研究认为肿瘤扩散模式的变化对肿瘤分级[7-8]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[9]。陈军等[10]研究发现低级别星形细胞瘤(I-Ⅱ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