平均最小ADC值在儿童髓母细胞瘤鉴别诊断中的应用

李颜良，张　勇，程敬亮，卜春晓

郑州大学第一附属医院磁共振科 郑州 450052



平均最小ADC值在儿童髓母细胞瘤鉴别诊断中的应用

李颜良，张勇#，程敬亮，卜春晓

郑州大学第一附属医院磁共振科 郑州 450052

关键词磁共振成像；表观弥散系数；髓母细胞瘤

摘要目的：探讨弥散加权成像(DWI)在儿童髓母细胞瘤鉴别诊断中的应用价值。方法：对71例儿童幕下肿瘤行常规磁共振成像(MRI)增强检查和DWI检查，测量肿瘤实质最小表观弥散系数(ADC)。 结果：髓母细胞瘤38例，平均最小ADC值为(0.51±0.11)×10(-3) mm2/s；星形细胞瘤(Ⅰ～Ⅱ级)17例，平均最小ADC值为(1.59±0.51)×10(-3) mm2/s；室管膜瘤16例，平均最小ADC值为(0.86±0.22)×10(-3) mm2/s。三种肿瘤的平均最小ADC值差异有统计学意义(P<0.05)。平均最小ADC值诊断髓母细胞瘤的ROC曲线下面积为0.984±0.011。平均最小ADC值以0.626×10(-3) mm2/s为阈值，与病理结果对照，诊断髓母细胞瘤的敏感度为94.7%，特异度97.0%，准确率为94.7%，与病理组织学结果行一致性检验，Kappa值为0.887。结论：常规MR检查联合DWI及ADC值测定对术前诊断儿童髓母细胞瘤有明显的优势。

Application of mean minimum ADC values in distinguishing medulloblastomas in children

LIYanliang,ZHANGYong,CHENGJingliang,BUChunxiao

DepartmentofMagneticResonance,theFirstAffiliatedHospital,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052

Key wordsmagnetic resonance imaging;apparent diffusion coefficient;medulloblastoma

AbstractAim: To explore the diagnostic value of diffusion weighted MR imaging in differentiating medulloblastomas.Methods: A total of 71 children with infratentorial lesions were enrolled. All patients were performed post-contrasted and diffusion weighted MR scan by SIEMEMS 3.0T magnetic resonance system. Apparent diffusion coefficients(ADC) values of tumors were calculated.Results: Among all the cases, there were 38 cases of medulloblastomas with mean minimum ADC of(0.51±0.11)×10-3mm2/s,17 cases of astrocytomas (Ⅰ-Ⅱ grade) with mean minimum ADC of(1.59±0.51)×10-3mm2/s,16 cases of ependymomas with mean minimum ADC of (0.86±0.22)×10-3mm2/s.Differences of mean minimum ADC values among these tumors were statistically significant (P<0.05). The area under the ROC curve of mean minimum ADC diagnosing medulloblastoma was 0.984±0.011. An ADC of less than 0.626×10-3mm2/s was optimal for predicting medulloblastoma with sensitivity of 94.7%,specificity of 97.0%,and accuracy of 94.7%. Compared with pathological results, mean minimum ADC had high correlations (Kappa value was 0.887).Conclusion: Diffusion-weighted imaging can be applied as a complementary tool in the detection of medulloblastomas of children.

MR弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)可以检测活体组织内水分子弥散运动，表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)能反映DWI图不同方向上水分子自由弥散的速度和范围。根据DWI图上信号强度的变化计算得出的ADC值，已广泛用于多种脑肿瘤的分级和鉴别诊断[1-3]。儿童颅内肿瘤以幕下肿瘤常见，好发于4～11岁的儿童，其中星形细胞瘤、髓母细胞瘤和室管膜瘤发生率较高[4]，其良恶性程度不一，明确的术前诊断对选择治疗方案和判断预后有重要意义。但仅依靠常规影像学表现常常难以明确诊断。目前，国内外已有研究[5-9]利用ADC值对髓母细胞瘤进行诊断。作者绘制儿童髓母细胞瘤ADC值的ROC曲线，探索其诊断阈值，以提高诊断正确率。

1资料与方法

1.1一般资料收集郑州大学第一附属医院2010年10月至2015年5月经手术病理证实的儿童(年龄≤14岁)幕下肿瘤患儿71例的影像资料，其中髓母细胞瘤38例、星形细胞瘤(Ⅰ～Ⅱ级)17例、室管膜瘤16例；男50例、女21例，年龄0.8～14.0(7.8±4.2)岁。患者主要临床表现有头痛、恶心、呕吐、行走不稳等。所有患者在检查前未行活检或者治疗，均行常规MR及DWI检查。

1.2常规MR成像(MRI)使用德国SIEMEMS 3.0 Trio Tim I-class MR扫描仪，采用标准头颅线圈。平扫常规行矢状位及轴位T1WI、轴位及轴位DWI；增强扫描行矢状位、轴位及冠状位T1WI，造影剂采用GD-DTPA，剂量0.1 mmol/kg。

1.3DWI采用SE平面回波成像(SE-EPI)序列，TR 8 000 ms，TE 102 ms，取2个b值(b=0和1 000 s/mm2)，可在1个层面上获得1帧b=0 s/mm2的EPI T2WI和1帧b=1 000 s/mm2的DWI图(机器软件自动完成)。轴位扫描，层厚6 mm，层间隔1 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩阵128×128，成像时间为48～64 s。

1.4图像分析和测量感兴趣区置于T1WI上强化最明显且在ADC图上相对低信号部位，避开囊肿、坏死、钙化。不强化肿瘤感兴趣区置于T2WI上均匀实性区域。选择同样大小的感兴趣区多次测量，其中最低值作为肿瘤的最小ADC值。

1.5统计学处理以病理组织学诊断结果为金标准。采用SPSS 17.0分析。对儿童幕下髓母细胞瘤、星形细胞瘤和室管膜瘤的平均最小ADC值差异进行单因素方差分析和LSD-t检验。使用平均最小ADC值阈值诊断髓母细胞瘤，并与病理组织学诊断结果比较，绘制ROC曲线，计算曲线下面积，确定阈值，计算敏感度、特异度和准确率，并与病理组织学结果行一致性检验。检验水准α=0.05。

2结果

A:轴位T1WI呈低信号，内可见更低信号影;B:轴位增强扫描明显不均匀强化;C:肿块部分弥散受限呈高信号影(DWI);D:低信号(ADC值为0.514×10-3 m2/s);E:髓母细胞瘤Ⅳ级(HE,×200)。图1　髓母细胞瘤1例(男，7岁)MRI表现和病理组织学结果

2.1髓母细胞瘤和室管膜瘤的MRI表现和病理组织学结果见图1A～E和图2A～E。38例儿童髓母细胞瘤中，33例位于小脑蚓部，5例位于小脑半球；17例病灶内有不同程度囊变和坏死，11例实性部分明显强化，23例轻、中度不均匀强化；28例梗阻性脑积水，23例合并小脑扁桃体下疝畸形，11例合并间质性脑水肿；1例随脑脊液播散至鞍上区，1例随脑脊液播散至视交叉。

A:轴位T1WI呈低信号，内可见更低信号影；B:轴位增强扫描肿瘤实质性部分明显强化；C:肿块部分弥散受限呈高信号影;D:低信号(ADC值为0.965×10-3 m2/s)；E:室管膜瘤病理组织学表现(HE,×200)。图2　室管膜瘤例(男，1岁)MRI表现和病理组织学结果

2.2三种儿童幕下肿瘤DWI图像的平均最小ADC值比较髓母细胞瘤平均最小ADC值最低，星形细胞瘤平均最小ADC值最高，见表1。

表1　71例儿童幕下

F=78.588,P=0.010；组间两两比较，P<0.05。

2.3平均最小ADC值对儿童髓母细胞瘤的诊断以平均最小ADC值阈值诊断髓母细胞瘤，与病理组织学诊断结果比较，绘制ROC曲线(图3)，ROC曲线下面积为0.984±0.011。当ADC值≤0.626×10-3mm2/s时，敏感度与特异度之和最大，诊断髓母细胞瘤的敏感度为94.7%，特异度为97.0%，准确率为94.7%，与病理组织学结果行一致性检验，Kappa值为0.887(表2)。

图3　平均最小ADC值鉴别儿童髓母细胞瘤的ROC曲线

表2　ADC阈值与病理组织学的诊断结果　例

3讨论

DWI及ADC值是组织内弥散梯度的作用下水分子弥散大小的定量指标[10]。生物组织中水分子弥散程度与水分子的运动程度呈正比；组织的细胞膜越完整，细胞密度越高，DWI上信号就越强[11]。

3.1DWI对髓母细胞瘤诊断的病理基础髓母细胞瘤是WHO分级为Ⅳ级的胚胎性肿瘤，起源于第四脑室顶后部髓帆的胚胎残余细胞，后髓帆细胞在发育过程中向外上移行形成外颗粒，肿瘤开始位于小脑蚓部或后髓帆，瘤体迅速生长而充满第四脑室，部分病例可位于小脑半球。镜下髓母细胞瘤主要由大量密集填充的小圆形或椭圆形细胞组成，胞质极少，大多数成裸核细胞[12]。Verma等[13]发现88.3%的髓母细胞瘤细胞密度极高，大量细胞核重叠，其内基本看不见细胞质或基质。细胞密度高，细胞内水分子弥散受限，表现在DWI上多呈高信号，相应ADC值较低。

而恶性程度较低的肿瘤，如室管膜瘤，镜下主要由胞质丰富、形态大小一致的肿瘤细胞组成，细胞排列较疏松，细胞密度低，故细胞内水分子弥散受限程度相对于髓母细胞低，在DWI上表现为低或等信号，ADC值也相对较高。

3.2DWI及ADC值对髓母细胞瘤的诊断鉴别价值后颅窝髓母细胞瘤的临床表现和影像学表现与星形细胞瘤和室管膜瘤相似，仅凭常规MR平扫和增强，有时不能做出明确的术前诊断。

近年来，国内外学者使用ADC值测量对髓母细胞瘤的鉴别进行了一些研究。Yamashita等[5]分析髓母细胞瘤、室管膜瘤、毛细胞型星形细胞瘤以及血管母细胞瘤DWI的ADC值，结果表明这四类疾病ADC值差异有统计学意义，血管母细胞瘤ADC值最高，髓母细胞瘤ADC值最低。Rumboldt等[6]分析儿童小脑肿瘤的ADC值，结果发现毛细胞型星形细胞瘤的ADC值最高，而髓母细胞瘤的ADC值与不典型畸胎瘤样/横纹肌样瘤的ADC值相似。Pierce等[7]分析小儿后颅窝髓母细胞瘤的ADC值、相对ADC值与星形细胞瘤及室管膜瘤比较，结果显示髓母细胞瘤的ADC值和相对ADC值最低。当ADC值以0.66×10-3mm2/s为标准时，诊断髓母细胞瘤的阳性预测值、阴性预测值以及准确率分别是86%、97%、93%。但是Pillai等[8]回顾性分析10例髓母细胞瘤的ADC值，发现有2例髓母细胞瘤的ADC值大于1×10-3mm2/s，这可能是因为肿瘤内网状纤维聚集，导致ADC值升高。该研究中儿童幕下髓母细胞瘤的ADC值明显低于星形细胞瘤和室管膜瘤，当平均最小ADC阈值定为0.626×10-3mm2/s时，在鉴别儿童髓母细胞瘤和其他幕下肿瘤中，特异度为97.0%，准确率为94.7%，敏感度为94.7%，与病理组织学诊断结果行一致性检验，Kappa值为0.887，一致性较好。以上研究结果与Pierce等[7]的结果相近。髓母细胞瘤在WHO的神经系统肿瘤分级中属于Ⅳ级，弥散抑制，ADC值低，可能与肿瘤细胞丰富、细胞密度增加、细胞间质少有关。

综上所述，当平均最小ADC值≤0.626×10-3mm2/s时，诊断髓母细胞瘤的敏感度与特异度最大。ADC值测定为髓母细胞瘤的诊断和鉴别提供了一种简单可靠的定量方法，值得在临床上推广。

参考文献

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[9]彭雪华,何玲,黄开平,等.DWI诊断小儿幕下脑肿瘤[J].中国医学影像技术,2011,27(2):269

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[13]VERMA S,TAVARÉ CJ,GILLES FH.Histologic features and prognosis in pediatric medulloblastoma[J].Pediatr Dev Pathol,2008,11(5):337

中图分类号R814

#通信作者，男，1976年5月生，博士，副主任医师，研究方向：中枢神经系统影像学，E-mail：zhy6290@163.com

doi：10.13705/j.issn.1671-6825.2016.02.026