星形细胞肿瘤的是脑内最常见的肿瘤，不同级别的肿瘤其内部结构及生物学行为相差甚远，其中低级别的星形细胞肿瘤经手术切除后平均可生存数年，而高级别的星形细胞肿瘤即使经手术切除及术后放疗、化疗等综合治疗，治疗效果仍然不佳，预后差，平均生存仍低于1年。术前准确评估肿瘤级别对于该病的治疗方案的选择及预后评估至关重要。CT及普通MRI检查难以定量反映脑星形细胞肿瘤的级别及微结构状态^[1,2]。扩散张量成像(diffusion weighted imaging，DWI)是近年来发展起来的磁共振新技术，表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值是其主要参数。本文旨在通过对比不同级别星形细胞肿瘤ADC值的差异，探讨ADC值与星形细胞肿瘤微结构状态的相关性。

1　资料与方法

1.1　一般资料

       选取星形细胞肿瘤共17例，男10例，女7例，年龄18~73岁，中位年龄41岁。所有病例均为手术病理证实，按照2007年中枢神经系统肿瘤WHO分类^[3]，其中Ⅰ、Ⅱ级4例，Ⅲ级5例，Ⅳ级8例。

1.2　检查方法

       (1)MR检查：采用Siemens Magnetom Trio 3T磁共振系统对患者行DWI，使用八通道头线圈，脉冲序列为单次激励平面回波（echo planner imaging，EPI）自旋序列（spin echo，SE）。扫描参数为：层厚5 mm，层间距0，层数26层，b值为0 s/mm²和1000 s/mm²。TR=3000 ms；TE= 91 ms；FOV= 24 cm×24 cm；矩阵128×128，NEX= 2。ADC兴趣区（regions of interest，ROI）选择在肿瘤的实性部分的中心区，尽量远离坏死区，每例测量5处，记录ROI的平均ADC值，以进行定量分析，单位为×10^-3 mm²/s。

       （2）免疫组化：取以上肿瘤石蜡切片采用SP法进行免疫组化染色。进行SE染色对肿瘤分级诊断，并用原始造血细胞（CD34）单克隆抗体进行染色以显微镜下记录微血管密度(microvessel density，MVD)和细胞密度（选取病变实性部分，以与ADC值的ROI对应），用PBS取代一抗作阴性对照。用苏木素染液复染细胞核。

1.3　统计学方法

       对不同级别星形细胞肿瘤的ADC利用SPSS 11.0统计软件包进行单因素方差分析（ANOVA）；对星形细胞肿瘤的ADC值行Pearson双变量相关分析法，进行双尾显著性检验，P<0.05有统计学意义。

2　结果

2.1　不同级别星形细胞肿瘤的平均ADC值结果见表1。

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表1  不同级别星形细胞肿瘤的平均ADC值、细胞密度和微血管密度
Table 1  The mean ADC value, cell density and MVD in astrocytoma of different grade

2.2　不同级别星形细胞肿瘤ADC值的差异

       不同级别星形细胞肿瘤内ADC存在差异，在Ⅰ、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级依次为（16.37±1.01）、(13.45±2.08)、(9.11±1.41)×10^-3 mm²/s。Ⅰ、Ⅱ级ADC值最高，在ADC图上肿瘤呈中等高信号（图1，图2，图3，图4）；Ⅳ级ADC最低，在ADC图上肿瘤呈低信号（图5，图6，图7）。方差分析显示ADC在Ⅰ、Ⅱ级与Ⅲ级和Ⅳ级之间均有显著性差异(P=0.008、0.001。Ⅲ级与Ⅳ级之间无显著性差异(P=0.068)。

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图1~4  星形细胞肿瘤Ⅰ级。图1为T2WI，病灶位于左额颞叶，呈高信号。图2为增强T1WI，病变未见明显强化。图3为ADC图，病灶区见ADC值升高。图4为免疫组化图(×40)，可见病灶细胞成分及血管较少
Fig 1-4  Astrocytoma, grade I. Fig 1 was T2-weighted image. The lesion was located in the left frontal temporal lobe and showed heperintensity. Fig 2 was T1-weighted image after gadolinium enhancement. The lesion had no obvius enhancement. Fig 3 was ADC image and demonstrated increased ADC value in the lesion. Fig 4 was immunohistochemistry section (×40) and showed few cell constituent and vascellum.

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图5~7  星形细胞肿瘤Ⅳ级。图5为增强T1WI，病变呈明显不均匀强化。图6为ADC图，病灶区见ADC值降低。图7为免疫组化图片(×40)，可见病灶细胞成分及血管较多
Fig 5-7  Astrocytoma, grade IV. Fig 5 was T1-weighted image after gadolinium enhancement. The lesion showed obviously inhomogeneous enhancement. Fig 6 was ADC image and demonstrated decreased ADC velue in the lesion. Fig 7 was immunohistochemistry section (×40) and showed abundant cell constituent and vascellum.

2.3　星形细胞肿瘤ADC值与微结构的相关性

       Pearson相关分析结果表明，星形细胞肿瘤的ADC值与MVD和细胞密度具有负相关，相关系数r分别为-0.516、-0.618，P值分别为0.013、0.025，具有统计学意义。

3　讨论

       DWI反映水分子的微观运动状况，是在标准MRI序列基础上施加对扩散运动敏感梯度脉冲获得的，其图像的对比度主要与水分子的扩散运动相关^[4]，其在中枢神经系统的应用比较成熟。星形细胞肿瘤是中枢神经常见肿瘤，不同级别星形细胞肿瘤内部结构存在显著差异，决定了其生物学行为的不同。随着肿瘤级别的升高，细胞繁殖越旺盛，密度越高，同时星形细胞肿瘤又是依赖于肿瘤新生血管而发生、发展的肿瘤，因肿瘤内部的新生血管也随着肿瘤级别的升高而增加^[5]。学者Hartmann^[6]和Ryuji^[7]分别研究大鼠C6星形细胞肿瘤模型和人星形细胞肿瘤DW-MRI与细胞构成的关系，发现星形细胞肿瘤的细胞构成影响水扩散，细胞构成与ADC值负相关。除了细胞构成外，核质比也是星形细胞肿瘤ADC值的主要影响因素之一，高级别星形细胞肿瘤生长活跃，核质比大，细胞外空间较小，ADC值低；低级别星形细胞肿瘤核质比小，细胞外空间大，ADC值高。有报道核质比与星形细胞肿瘤ADC值的相关性比细胞构成与ADC值的相关性明显^[8]。本研究中星形细胞肿瘤ADC值随着肿瘤级别升高而降低，也证实了上述观点。本研究显示恶性程度高的星形细胞肿瘤ADC值低于恶性程度低的星形细胞肿瘤，免疫组化显示星形细胞肿瘤中ADC值降低与肿瘤细胞密度和MVD有直接的相关性。本研究还显示ADC值在Ⅲ级与Ⅳ级之间无显著差异，可能是Ⅲ级、Ⅳ级肿瘤内部容易出现出血、坏死从而导致信号不均匀，影响ADC值测量的精确性有关。另外本组病例数相对较少，Ⅲ级与Ⅳ级之间ADC值有无显著差异还需扩充病例，有待于进一步研究。

       本文通过测定ADC值，能够术前预估星形细胞肿瘤的微结构信息，从而预测肿瘤级别、生物学行为及预后情况，为手术方案的制定提供较准确的影像学依据。在术前星形细胞肿瘤诊断上，DWI是具有较大临床价值和实用性的MR技术，有进一步推广使用的价值。