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磁共振弥散加权成像在胶质瘤分级中的价值
李伟龙晚生罗学毛兰勇胡茂清陈曼琼
【摘要】目的探讨磁共振弥散加权成像(DWI)及表观弥散系数(ADC)在鉴别胶质瘤瘤体区、瘤
周区和正常组织中的应用及鉴别胶质瘤良、恶性的价值。方法采用Philips1．5TAchieva超导型磁共
振成像仪，对46例胶质瘤患者行常规MRI及DWI，弥散系数b值分别取0和l000s／ram2，测餐瘤体区、
瘤周区及对侧正常组织的ADC值。结果胶质瘤瘤体区的DWI和ADC图信号分别高于和低于正常脑
组织。I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤瘤体区的ADC值为别为1．68±0．18、1．65±0．20、1．29士0．16、1．21±
0．21；瘤周区的ADC值分别为1．74±O．22、1．72±0．19、1．35±0．20、1．28±0．19，与对侧正常组织相比
差异有统计学意义(P<0．05)，瘤体区与瘤周区间差异无统计学意义(P>0．05)。低级(I、Ⅱ级)胶质
瘤的ADC值明显大于高级(nl、IV)胶质瘤(P
体区及瘤周区与正常组织，但不能町靠地鉴别瘤体区及瘤周区。ADC值能够反映肿瘤的细胞构成，DWI
对良、恶性胶质瘤的分级有较高的预测价值。
【关键词】胶质瘤；磁共振成像；弥散加权成像
Diffusion—weightedmagneticresonanceimaginginglionmclassificationUWei，LONGWan-sheng，LUO
Xue一聊，1．ANYong，HUM,aO—qing，CHENMan·qiong．DepartmentofRadiology，JiangmenCentralHospital，
^angmen529030，China
【Abstract】ObjectiveToevaluatetheusofulnessofdiffusion-weightedmagneticresonanceimaging
(DWI)andapparentdiffusioncoefficients(ADC)indifferentiatingtumor，edema，andnormalbraintissue，and
inclassificationofcerebralgliomas．MethodsUsingPhilipsAehievaI．5TsuperconductMRscanner，46pa-
tientswithgliomasunderwentconventionalMRimasingandDWI．TheADCofregiomofinterest(ROI)were
measuredwithtwodifferentbvalu∞．Os／mm2and1000s／ram2．ROlsweremanuallyplacedoverareasoftumor，
edema．andnormalbraintissue．ResultsThesignalsofDWIandADCmapintumortissuewererespectively
higherandlowerthanthoseinnormalbraintissue．TheADCvaluesintumorwerel．68±0．18。1．65土0．20。
1．29±0．16，1．21±0．21forgradeI、H、III、IVgliom衄，respectively；thecorrespondingfiguresinedemawere
1．74±0．22，1．72±O．19，1．35±0．20，I．28±O．19，respective．TheADCValuesintumorwerenotsignificantly
differentfromthevaluesinedema(P>0．05)；however，bothvaluesWeresignificantlydifferentfromthosein
normalbrain(P
lIighgrade(grade34)glioma(P
realtissues，butCannotdistinguishtumorsfromadjacentedema．Individually，ADCvaluesoverlappedconsidera-
hly．ADCvalueisassociatedwithcellularityofgliomas．DWIcallhelpcharacterizingthemalignancyofgliomas．
’
【Keywords】Ghomas；Magneticresonanceimaging；Diffusionweightedimaging
胶质瘤是颅脑常见的原发肿瘤，肿瘤的预后与肿
瘤的级别有明娩相关性，肿瘤的级别可指导肿瘤治疗
方案的设计。准确地判断肿瘤级别对指导、判断预后
有显著的临床意义。
磁共振弥散加权成像(diffusionweightedima·
ging，DWI)能反映活体组织内水分子的微观运动状
况，已应用于神经系统疾病的诊断，尤其对缺血性脑
DOI：10．3760／cma．j．issn．1673．422X．2011．01．024
作者单位：529030江门市中心医院放射科’·：
·论著·
血管疾病、表皮样囊肿以及脑脓肿与肿瘤性病变的诊
断与整别。利用DWI对脑肿瘤进行定性、定量分析，
使脑肿瘤的诊断从以往的形态学上升到微观的、形态
与功能并重，是对磁共振成像(MRI)有益的补充。本
研究通过DWI对不同级别胶质瘤瘤体区与瘤周区的
研究，从分子水平探讨DWI在胶质瘤术前分级中的
应用价值。
1材料与方法
1．1临床资料
2008年10月至2010年11月行常规MRI、DWI
万方数据
检查的胶质瘤患者46例，年龄10—79岁，平均
(51．3±11．6)岁，男26例，女20例，均经手术和病理
证实。按世界卫生组织标准对胶质瘤病例进行分级，
其中I级4例，Ⅱ级14例，Ⅲ级18例，Ⅳ级lo例。
本研究将胶质瘤分为低级别(I级、Ⅱ级)胶质瘤18
例及高级别(111级、Ⅳ级)胶质瘤28例。临床表现头
痛20例，癫痫14例，视野缺损4例，共济失调4例，
恶心、呕吐4例。
1．2仪器与方法
采用PhilipsAchieva1．5T双梯度超导磁共振扫
描仪，梯度场强为66mT·m。和33mT·m～，梯度切换
率为90mT·m～·s4和180roT·m一·s～，头部SENSE
正交8通道鸟笼式线圈，扫描包括MRI平扫、增强扫
描和DWI。
MRI平扫：T】加权成像(T1weightedimaging，
T。WI)轴位和矢状位扫描，重复时间(repetitiontime，
TR)=690ms，回波时问(echotime，TE)=15ms，层
数20，层厚5lnnl，层间距1mm，视野23cm，激励次
数2，矩阵192×256；T2加权成像(T2weightedima—
ging，T2WI)轴位扫描，TR=4200ms，TE=90ms，层
数20，层厚5mm，层间距lmm，视野23cm，激励次
数l，矩阵192x256；T2WI轴位液体衰减反转恢复
(fluidattenuatedinversionrecovery，FLAIR)扫描，
TR=l1000ms，TE=135ms，反转时间(inversion
time，TI)=l800ms，层数20，层厚5mm，层间距
1mill，视野23cm，激励次数l，矩阵256×256。
MRI增强扫描：T，WI轴位、矢状位和冠状位扫
描，TR=690ms，TE=15脚，层数20，层厚5mm，层
间距1mm，视野23cm，激励次数2，矩阵192×256；
脂肪抑制序列TlwI轴位和冠状位扫描，TI=150ms，
TR=690ms，TE=15Ills，层数20，层厚5mm，层间距
lInto。视野23cm，激励次数2，矩阵192×256。
DWI成像：采用单次激发平面回波序列，TR=
2000ms，TE=70ms，层数2口，层厚5mm，层间距
1mill，视野23cm，激励次数2，矩阵192×256。在读
出、相位编码及层面选择3个方向上同时施加扩散敏
感梯度场，分别取b=0、1000s／ram2。
1．3数据处理
按照如下对观察区域定义：①瘤体区：类圆形或
不规则形异常信号占位，增强后有不同程度的强化；
②瘤周区：为紧邻肿瘤组织边缘，T，wI呈低信号且无
增强，T：wI及FLAIR上呈高信号的水肿区域；③对
侧正常脑白质区：T。WI、T：WI、FLAIR上信号均无异
常，且尤异常强化的脑白质区。
在工作站用DWI后处理分析软件，选取肿瘤径
线最大、占位征象最明显的DWI横断面，分别于瘤体
区、瘤周区及对侧镜像脑白质区取3个感兴趣区进行
表观弥散系数(apparentdiffusioncoeHicients，ADC)
值测量，并取平均值。
1．4统计学方法
采用SPSS13．5统计分析软件包，对各组ADC
值进行正态性检验及方差齐性检验，在符合正态分布
且方差齐性的情况下，进一步行t检验。若数据不符
合t检验的要求，则先行变量变换再做检验分析。
P<0．05为差异有统计学意义。
2结果
2．1MRI表现
低级别胶质瘤位于颞叶6例，额叶6例，额颞叶
2例，颞顶叶2例，顶叶2例。I级胶质瘤包括毛细胞
型星形细胞瘤3例和搴管膜下巨细胞星形细胞瘤l
例，前者囊性部分平扫T，WI呈低或等信号，T：WI呈
高信号，实质部分信号略高于或等于脑实质，增强扫
描为典型的境界清楚的囊性加强化的壁结节；后者平
扫和增强都町以表现不均质，增强后显著强化。Ⅱ级
胶质瘤包括纤维型星形细胞瘤8例、弥漫型星形细胞
瘤4例和少突胶质细胞瘤2例，T，WI呈低信号，T2WI
呈高信号，增强无显著变化，如出现强化则提示可能
发展为恶性。大部分胶质瘤的肿瘤境界清楚，少数肿
瘤境界欠清楚。
高级别胶质瘤位于颞叶10例，额叶8例，基底节
区6例，顶叶2例，丘脑2例。Ⅲ级胶质瘤包括问变
型星形细胞瘤8例、间变少突胶质细胞瘤8例和胶质
瘤病2例；1V级胶质瘤为多形性胶质母细胞瘤和胶质
肉瘤。T，WI呈低、等混杂信号23例，旱稍低信号5
例；T2WI肿瘤呈不均匀高信号；21例肿瘤境界不清
楚，7例肿瘤境界较清楚，15例肿瘤通过胼胝体膝部
和压部累及双侧，增强扫描24例出现硅著不规则环
形强化(图l为l例反复头痛、头晕、恶心的15岁女
性胶质瘤患者图像，显示左侧颢叶3．5cm×3．5cm×
4．3cm大小的病灶)，4例肿瘤呈轻度不规则强化。
2．2DWI表现
高级胶质瘤中，瘤体区DWI表现为高信号16
例，等信号8例，低或稍低信号4例。低级胶质瘤中，
瘤体区DWI表现为高信号4例，等信号4例，低或稍
低信号10例。10例高级胶质瘤和6例低级胶质瘤
有坏死和囊变，DWI为低信号，信号强度与脑脊液相
似。所有的高级和5例低级胶质瘤合并瘤周水肿，其
中低信号9例，等信号4例，低信号2例。
I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ胶质瘤瘤体区的ADC值分别为
1．68±0．18、1．65±0．20、1．29±0．16、1．21±0．21；
万方数据
瘤周区的ADC值分别为1．74±0．22、1．72±0．19、
1．35±0．20、1．28±O．19。瘤体区和瘤周区与对侧正
常镜像区相比差异有统计学意义(P<0．05)；瘤体区
与瘤周区比较差异无统计学意义(P>0．05)。同一
级别胶质瘤的ADC值从高到低依次为瘤周水肿区、
瘤体核心区、对侧正常脑白质；瘤体区和瘤周区的
ADC值按I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级顺序逐渐下降，也就是肿瘤
级别越高，ADC值越低，见表l。对I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级胶
质瘤瘤体区的ADC值两两比较，发现I与Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ
差异无统计学意义(P>0．05)；I与Ⅲ、I与Ⅳ、Ⅱ与
Ⅲ、Ⅱ与Ⅳ差异有统计学意义(P<0．05)，也就是说
高级胶质瘤不同级别的ADC值差异无统计学意义
(P>0．05)，低级胶质瘤不同级别的ADC值差异无
统计学意义(P>0．05)，而高级胶质瘤与低级胶质瘤
的ADC值差异有统计学意义(P<0．05)，见表2。
对高、低级别胶质瘤瘤体区ADC值由1．30、
1．35、I．40、1．45、1．50、1．55、1．60设置阈值来鉴别
高、低级胶质瘤的灵敏性、特异性，经历一个由低到
高，再由高到低的过程，在ADC=1．45时灵敏性和特
异性最高，由此可以ADC=1．45为鉴别高、低级别胶
质瘤的阈值，见表3。
3讨论
3．1DWI原理与影响因素
DWI利用水分子的扩散运动特性进行成像，是
目前能在活体上进行水分子扩散测量与成像的惟一
方法，能同时反映人体组织的空间组成信息及病理生
理状态下各组织间水分子交换的功能状况。DWI的
影响因素主要有b值、扩散系数、T2穿透效应【l引、各
向异性以及扫描序列等，因此DWI图像有时不能真
实反映病理情况下水分子扩散快慢情况，临床常用方
法是采用ADC值。
3．2胶质瘤常规MRI表现
MRI对位于脑灰、白质交界处或脑表面靠纵裂、
侧裂池等部位的胶质瘤，在T，WI上显示不规则片状
表2不同级别胶质瘤瘤体区的ADC值两两比较
表3瘤体区ADC阈值设置对鉴别高、低胶质瘤的价值
a,b、c、d、e分别轴位T2wI、TlWI、DWi、增强轴佗T1WI、脂肪抑制TlwI像，显示左侧颞叶3．5cmx3．5cmx4．3cm大小的病灶，内部信号小均匀，
边界不规则，部分清楚，周围可见明显的水肿，左侧脑室受压变形，中线稍向右移。T2wI呈f岛信号，TlwI为等低信号，DWI显示病灶中间坏死区呈
低信号改变(肿瘤表现)，增强TlwI和脂肪抑制病灶有明显不均匀强化，,gN坏死区无强化，周边明硅强化。
图1胶质瘤患者病灶在不同加权像的表现
表l不同级别胶质瘤不同位置的ADC值
注：瘤体区与对侧区(￡I、P1)、瘤周Ⅸ与对侧Ⅸ(f2、P2)、瘤体区‘j瘤周区(t3、P3)比较
万方数据
国隧艘擅堂盘查垫!!生!臼筮2§鲞筮!魍』丛生型。』塑!!型垫!!，!丛垫：盟垒!
低信号区，在T：wI上呈高信号区。增强后，病变区呈
单个环状中等程度或显著强化，或在环状瘤壁见有瘤
结节强化等，肿瘤界限略清楚或模糊，边缘不光滑，周
围环绕不规则片状长T，、长T：信号水肿区，占位效应
大等表现，易误诊为脑转移瘤、恶性脑膜瘤等。
3．3DWI在胶质瘤中的价值
DWI是惟一能在活体中评价水分子随机运动的
无创伤的方法，ADC值的测量能够定量研究分子的弥
散程度。在脑组织相对不受限的水分子运动区(高弥
散区)，ADC图上呈高信号，有高的ADC值，DWI为
低信号。在运动受限区(低弥散区)，ADC图上呈低
信号，ADC值偏低，DWI呈高信号∞J。
胶质瘤DWI可表现为高信号、稍高信号、等信号
或低信号。一般认为高信号表示瘤细胞的水肿或新
鲜坏死，而低信号提示有出血或钙化改变。水肿在
DWI上为等低或稍高信号，ADC图上为稍高或高信
号，与病灶的边界较清楚。坏死区在DWI上为明显
低信号，ADC图上为高信号。仅从DWI和ADC图的
形态学上鉴别高低级别胶质瘤价值不大，DWI重要的
研究趋势集中在定量测量上。
Kono等H1研究发现低级胶质瘤的ADC值高于恶
性胶质瘤，在个别Ⅱ级胶质瘤与间变胶质瘤问ADC
值有部分重叠，但不影响ADC值预测胶质瘤的恶性
程度。Yang等【5o对17例胶质瘤患者(高级8例，低
级9例)行DWI检查后也得出同样的研究结果。Lain
等№1发现胶质瘤肿瘤囊变部分ADC值明显高于强化
区、非强化区和瘤周水肿区，但高、低级胶质瘤间ADC
值没有显著性差异，认为ADC值可以用来鉴别囊变
区与肿瘤实质区，但是对胶质瘤的分级没有价值。
Sugahara等一1通过对20例胶质瘤患者的研究发现，
高级胶质瘤的平均ADC值小于低级胶质瘤，差异有
统计学意义，同时指出肿瘤细胞构成和胶质瘤的ADC
值呈明显负相关关系。Gupta等”1研究证实胶质瘤
ADC值与细胞密度呈负相关，统计学分析表明胶质瘤
ADC值与细胞密度呈显著性负线性相关。
本组研究显示瘤体区和瘤周区的ADC值与对侧
镜像区比较，差异有统计学意义(P<0．0''5)；瘤体区与
瘤周区比较差异无统计学意义(P>0．05)。同一级别
胶质瘤的ADC值从按瘤周水肿区、瘤体核心区、对侧正
常脑白质顺序逐步降低；瘤体区和瘤周区的ADC值与
肿瘤级别呈负相关，即肿瘤级别越高，ADC值越低，与
上述学者的研究一致，其原因可能是高级胶质瘤细胞
数目较多，细胞排列紧密，细胞间隙变小，细胞外水分
子相对较少，细胞内复合蛋白质分子相对较多，限制了
水分子的自由扩散，另外细胞异型性增高，核浆比例加
大，导致水分子弥散更加受限，使ADC值降低，ADC图
呈明显低信号，DWI呈现等或高信号。
本研究对I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤瘤体区的ADC值两
两比较，发现高级胶质瘤不同级别的ADC值差异无统
计学意义(P>0．05)，低级胶质瘤不同级别的ADC值
差异无统计学意义(P>0．05)，而高级胶质瘤与低级
胶质瘤的ADC值差异有统计学意义(P
对高i低级别胶质瘤瘤体区ADC值来设置阈值
来鉴别对高、低级胶质瘤的敏感性、特异性经历一个
由低到高、再由高到低的过程，在ADC=1．45时敏感
性和特异性最高，由此可以ADC=1．45为鉴别高、低
级别胶质瘤的理想阈值。
本研究还发现脑膜瘤的ADC值一般高于低级胶
质瘤，而转移瘤的ADC值高于高级胶质瘤，低于低级
胶质瘤。胶质瘤的ADC值与肿瘤病理级别呈明显相
关性，低级胶质瘤瘤体区的ADC值较高，高级胶质瘤
瘤体区的ADC值较低，差异有统计学意义。DWI结
合常规MRI平扫和增强，对胶质瘤术前分级具有一定
的指导作用。
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