動脈自旋標記與動態磁敏感對比增強灌注成像在腦膠質瘤術前評價中應用價值

鄭國清

[摘 要] 目的：比較研究動脈自旋標記（ASL）與動態磁敏感對比增強灌注成像（DSC）在腦膠質瘤術前評價中的應用價值。方法：術前對21例腦膠質瘤患者使用ASL和DSC灌注掃描，測量最大腫瘤血流量（TBFmax）以及對側白質、灰質和大腦半球的血流量（CBF）。結果：ASL與DSC獲得的TBFmax/對側白質CBF、TBFmax/對側灰質CBF、TBFmax/對側半球CBF比值之間并無顯著性差異（P>0.05），而在低級別和高級別膠質瘤中的差異均有統計學差異（P<0.05），兩種方法均有較高的敏感性和特異性。結論：ASL與DSC同樣可以顯示腦膠質瘤的血流灌注變化，術前可對腦膠質瘤進行分級判斷，ASL不需注射對比劑且無創，是腦膠質瘤術前評價較好方法。

[關鍵詞] 動脈自旋標記；動態磁敏感對比增強；腦膠質瘤

中圖分類號： R739.41 文獻標識碼： A 文章編號：2095-5200（2014）06-004-03

膠質瘤是臨床常見的顱腦原發性腫瘤，如何在術前對腫瘤進行準確的分級，對其治療方案的設計和預后情況判斷有重要意義[1]。而腫瘤的分級與血管增生情況有緊密聯系，因此通過觀察腫瘤血管情況可進行分級判斷[2]。目前使用較廣的磁共振灌注成像方法是動態磁敏感對比增強（dynamic susceptibility contrast-enhanced， DSC），通過靜脈注射對比劑引起的信號改變來顯示組織中的灌注信息，能夠較為有效地對膠質瘤進行分級[3]。近年來，動脈自旋標記（arterial spin labeling， ASL）作為一種新方法，通過動脈血質子作為示蹤劑來進行膠質瘤分級判斷，其優點在于不需注射對比劑，無創，且可重復性高[4]。但對于其在腦膠質瘤術前評價中的應用價值并無太多研究。本研究對動脈自旋標記與動態磁敏感對比增強灌注成像在腦膠質瘤術前評價中應用價值進行比較研究，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究患者資料來源于我院2011年10月至2012年10月間進行腦膠質瘤手術患者21例，其中男13例，女8例，年齡19-52歲，平均年齡（40.3±19.5）歲。所有患者均經病理檢查確診為腦膠質瘤。按照WHO 2007年制定的中樞神經系統腫瘤分類標準進行診斷，低級別膠質瘤5例，其中I級2例，II級3例；高級別16例，其中III級7例，IV級9例。除接受常規MRI平掃和增強掃描外，患者也進行ASL和DSC灌注成像檢查。所有患者和家屬均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

使用GE Signa HDXT 3.0 T MRI磁共振成像儀頭部線圈檢查，檢查程序為：1. T1WI、T2WI；2. 液體衰減反轉恢復序列；3. DWI擴散加權成像；4. ASL序列；5. 靜脈注射對比劑Gd-DTPA后，DSC灌注成像和增強T1WI序列。

ASL的檢查使用脈沖式動脈自旋標記（PASL），采用一次采集多個層面的薄層連續飽和技術的單減影灌注定量技術（Q2TIPS），參考已有文獻中的參數如下：TR 2500 ms， TE 13ms， Inversion slab 100mm，Gap 10mm，TI1 700ms，TI1stop1600ms，TI2 1800ms，FOV 220mm×220mm，matrix 64×64，層數18，層厚5mm，層間隔1. 25mm，掃描時間 3min 52s。

DSC使用單次激發梯度回波-平面回波成像序列（GRE-EPI），參考已有文獻中的參數如下：TR 1400ms、TE 32ms， FOV 230mm×230mm，matrix 128×128，層數18，層厚5mm，層間隔1. 25mm，掃描時間為1min 17s。對比劑使用的是0.2 mmol/kg的Gd-DTPA，使用高壓注射器進行靜脈注射，保持速度每秒4ml。

1.3 圖像獲取和分析

整理掃描原始數據，輸入GE系統工作站進行分析，處理ASL獲得的腦血流量圖（CBF）；DSC獲得的腦血流量圖則使用Perfusion軟件包進行處理。分析層面選取腫瘤灌注最為明顯的層面，最大血流灌注的區域設為感興趣（ROI）區域，同時獲得最大血流量值（TBFmax）。此外，對照選取同一層面上對側位置的白質和灰質以及對側半球的灌注值，計算測量3次后的平均值。所有選取部位的大小均為5像素值。

1.4 統計學分析

獲得的原始數據使用SPSS 12.0分析軟件進行處理，計量資料以均數±標準差的形式表示，ASL與DSC的數值比較采用配對t檢驗，低級別和高級別膠質瘤數值比較采用兩獨立樣本t檢驗，以P<0.05表示差異有統計學意義。通過受試者工作特征曲線來辨別低級別和高級別膠質瘤的分類閾值。

2 結果

2.1 ASL與DSC比值比較

對21例患者的ASL與DSC比值進行比較，發現兩種方法獲得的TBFmax/對側白質CBF、TBFmax/對側灰質CBF、TBFmax/對側半球CBF比值之間并無顯著性差異（P>0.05），說明ASL與DSC一樣均可以顯示腦膠質瘤的血流灌注變化。

2.2 ASL與DSC所得低級別與高級別膠質瘤比值比較

高低兩種級別增強掃描圖見圖1，將ASL與DSC兩種方法得到的低級別與高級別膠質瘤比值進行比較，發現兩種方法得到的TBFmax/對側白質CBF、TBFmax/對側灰質CBF、TBFmax/對側半球CBF比值在低級別和高級別膠質瘤中的差異均有統計學差異（P<0.05），說明ASL與DSC均能對腦膠質瘤進行評估和分級。

2.3 低、高級別膠質瘤判斷中ASL與DSC的分類閾值、特異性和敏感性比較

3 討論

目前磁共振灌注成像主要有DSC和ASL兩種方法，DSC已被廣泛應用于臨床的腦膠質瘤術前分級中，而ASL還處于臨床的初步應用和實驗研究的階段[5]。ASL技術通過反轉脈沖對動脈血中的質子進行標記，將標記前后的圖像進行減影，產生灌注加權CBF圖像，并由此定量[6]。由于ASL不需注射對比劑，因此不受外源性藥物的影響；無創，且可重復性高，在機體生理狀態下獲得血流動力學參數，被認為是可取代DSC用于腦膠質瘤分級的一種新方法[7]。

在本研究中，ASL與DSC同樣可以顯示腦膠質瘤的血流灌注變化；同時，ASL成像發現低級別與高級別腦膠質瘤患者呈現顯著區別的血流灌注特點，而ROC曲線顯示，ASL與DSC同樣具有較高的敏感性和特異性，ASL得到的TBFmax/對側白質CBF、TBFmax/對側灰質CBF、TBFmax/對側半球CBF比值閾值分別為3.05、0.47和1.32，敏感性分別為100%、87.3%和100%，特異性分別為83.4%、83.4%和100%。因此可以認為ASL能夠用來對術前的腦膠質瘤進行分級判斷。此外，本次研究選取了3個指標，從ROC曲線來看，TBFmax/對側半球CBF比值的敏感性和特異性都達到100%，有可能成為最佳的分級觀察指標。當然，由于患者例數有一定限制，還需要進一步的觀察才能最終選取最佳指標。

同時研究中也發現，雖然統計時顯示低級別與高級別膠質瘤的血流量值呈現顯著的差異性，但個別低級別膠質瘤的血流量絕對值大于高級別膠質瘤。這說明ASL在判斷膠質瘤的級別時可能存在某一臨界值，還有待于今后的研究進一步觀察。

目前的研究證實，ASL與DSC技術均能反映腫瘤組織的血流動力學情況[8]，在腦膠質瘤病理級別的評估中得以應用[9]，然而相比DSC，ASL法空間分辨率較低，且獲得的參數較少[10]。而且通過時間多變不易確定、靜脈和腦脊液的污染、磁化傳遞效應以及可能同時伴發的BOLD效應等都可能會影響ASL灌注的測量，從而造成對局部低血流區域灌注的低估[11]。本研究測量中，我們注意到部分病例腦白質區測量值會出現負值情況，是由于較低的圖像分辨率以及白質較長的通過時間所致的信號缺失所造成的。因此我們在評價ASL應用價值方面要客觀、全面。

然而，作為一種無創且有效的新方法，ASL在臨床和基礎研究中具有非常廣闊的研究前景與價值，對腦膠質瘤患者的治療方案設計及預后有重要意義[12]，除此之外，對兒童或對比劑過敏的人群也有很高的應用價值。

參 考 文 獻

[1] 王敏，王德杭，洪汛寧，等.3.0T MR動脈自旋標記與動態磁敏感對比增強灌注技術在腦膠質瘤術前分級中的對照研究[J].醫學影像學雜志，2011，21（7）：954-959.

[2] 溫洋，戴建平，高培毅，等.MR動脈質子自旋標記與動態磁敏感對比增強灌注技術在腦膠質瘤分級中的價值[J].中華放射學雜志，2007，41（4）：363-365.

[3] 陳發軍，周東.動脈自旋標記技術在腦膠質瘤中的應用進展[J].廣東醫學，2011，32（8）：1064-1065.

[4] 王建利，閆家余，來佃剛，等.動態磁敏感對比增強灌注技術和擴散加權成像在腦膠質瘤分級診斷中的價值[J].健康必讀（中旬刊），2011，（12）：358.

[5] 王蕊，李颯英，張晨，等.磁共振動脈自旋標記技術對阿爾茨海默病腦血流量的初步研究[J].中華老年醫學雜志，2009，28（9）：725-728.

[6] 陳發軍，周東，黃飚，等.腦膠質瘤分級診斷的新方法：動脈自旋標記技術[J].中華神經外科疾病研究雜志，2010，9（1）：27-30.

[7] 吳冰，王晶，郭佳，等.血管編碼動脈自旋標記MR腦灌注成像初步研究[J].中華放射學雜志，2008，42（11）：1151-1154.

[8] 楊向麗，張輝，梁麗，等.動態磁敏感對比增強灌注技術在腦腫瘤鑒別診斷中的價值[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2011，09（3）：319-321.

[9] 季學滿，盧光明，張宗軍，等.原發性腦淋巴瘤與高級別腦膠質瘤的MR灌注成像對照研究[J].臨床放射學雜志，2008，27（9）：1155-1158.

[10] 張靈艷，李紹林，陳燕萍，等. 3.0T動態磁敏感對比增強磁共振成像在鑒別腦膠質瘤復發與放射性腦損傷中的價值[J].實用放射學雜志，2010，26（10）：1405-1409，1413.

[11] 朱記超，婁明武，張方璟，等.動態磁敏感對比增強磁共振成像在腦腫瘤術前評估中的應用[J].實用放射學雜志，2009，25（12）：1698-1702.

[12] 章瑜，靳二虎.低級別膠質瘤：動態磁敏感對比增強磁共振灌注成像預測腫瘤惡變和病人臨床反應[J].臨床和實驗醫學雜志，2008，7（1）：65-66.

目前磁共振灌注成像主要有DSC和ASL兩種方法，DSC已被廣泛應用于臨床的腦膠質瘤術前分級中，而ASL還處于臨床的初步應用和實驗研究的階段[5]。ASL技術通過反轉脈沖對動脈血中的質子進行標記，將標記前后的圖像進行減影，產生灌注加權CBF圖像，并由此定量[6]。由于ASL不需注射對比劑，因此不受外源性藥物的影響；無創，且可重復性高，在機體生理狀態下獲得血流動力學參數，被認為是可取代DSC用于腦膠質瘤分級的一種新方法[7]。

在本研究中，ASL與DSC同樣可以顯示腦膠質瘤的血流灌注變化；同時，ASL成像發現低級別與高級別腦膠質瘤患者呈現顯著區別的血流灌注特點，而ROC曲線顯示，ASL與DSC同樣具有較高的敏感性和特異性，ASL得到的TBFmax/對側白質CBF、TBFmax/對側灰質CBF、TBFmax/對側半球CBF比值閾值分別為3.05、0.47和1.32，敏感性分別為100%、87.3%和100%，特異性分別為83.4%、83.4%和100%。因此可以認為ASL能夠用來對術前的腦膠質瘤進行分級判斷。此外，本次研究選取了3個指標，從ROC曲線來看，TBFmax/對側半球CBF比值的敏感性和特異性都達到100%，有可能成為最佳的分級觀察指標。當然，由于患者例數有一定限制，還需要進一步的觀察才能最終選取最佳指標。

同時研究中也發現，雖然統計時顯示低級別與高級別膠質瘤的血流量值呈現顯著的差異性，但個別低級別膠質瘤的血流量絕對值大于高級別膠質瘤。這說明ASL在判斷膠質瘤的級別時可能存在某一臨界值，還有待于今后的研究進一步觀察。

目前的研究證實，ASL與DSC技術均能反映腫瘤組織的血流動力學情況[8]，在腦膠質瘤病理級別的評估中得以應用[9]，然而相比DSC，ASL法空間分辨率較低，且獲得的參數較少[10]。而且通過時間多變不易確定、靜脈和腦脊液的污染、磁化傳遞效應以及可能同時伴發的BOLD效應等都可能會影響ASL灌注的測量，從而造成對局部低血流區域灌注的低估[11]。本研究測量中，我們注意到部分病例腦白質區測量值會出現負值情況，是由于較低的圖像分辨率以及白質較長的通過時間所致的信號缺失所造成的。因此我們在評價ASL應用價值方面要客觀、全面。

然而，作為一種無創且有效的新方法，ASL在臨床和基礎研究中具有非常廣闊的研究前景與價值，對腦膠質瘤患者的治療方案設計及預后有重要意義[12]，除此之外，對兒童或對比劑過敏的人群也有很高的應用價值。

參 考 文 獻

[1] 王敏，王德杭，洪汛寧，等.3.0T MR動脈自旋標記與動態磁敏感對比增強灌注技術在腦膠質瘤術前分級中的對照研究[J].醫學影像學雜志，2011，21（7）：954-959.

[2] 溫洋，戴建平，高培毅，等.MR動脈質子自旋標記與動態磁敏感對比增強灌注技術在腦膠質瘤分級中的價值[J].中華放射學雜志，2007，41（4）：363-365.

[3] 陳發軍，周東.動脈自旋標記技術在腦膠質瘤中的應用進展[J].廣東醫學，2011，32（8）：1064-1065.

[4] 王建利，閆家余，來佃剛，等.動態磁敏感對比增強灌注技術和擴散加權成像在腦膠質瘤分級診斷中的價值[J].健康必讀（中旬刊），2011，（12）：358.

[5] 王蕊，李颯英，張晨，等.磁共振動脈自旋標記技術對阿爾茨海默病腦血流量的初步研究[J].中華老年醫學雜志，2009，28（9）：725-728.

[6] 陳發軍，周東，黃飚，等.腦膠質瘤分級診斷的新方法：動脈自旋標記技術[J].中華神經外科疾病研究雜志，2010，9（1）：27-30.

[7] 吳冰，王晶，郭佳，等.血管編碼動脈自旋標記MR腦灌注成像初步研究[J].中華放射學雜志，2008，42（11）：1151-1154.

[8] 楊向麗，張輝，梁麗，等.動態磁敏感對比增強灌注技術在腦腫瘤鑒別診斷中的價值[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2011，09（3）：319-321.

[9] 季學滿，盧光明，張宗軍，等.原發性腦淋巴瘤與高級別腦膠質瘤的MR灌注成像對照研究[J].臨床放射學雜志，2008，27（9）：1155-1158.

[10] 張靈艷，李紹林，陳燕萍，等. 3.0T動態磁敏感對比增強磁共振成像在鑒別腦膠質瘤復發與放射性腦損傷中的價值[J].實用放射學雜志，2010，26（10）：1405-1409，1413.

[11] 朱記超，婁明武，張方璟，等.動態磁敏感對比增強磁共振成像在腦腫瘤術前評估中的應用[J].實用放射學雜志，2009，25（12）：1698-1702.

[12] 章瑜，靳二虎.低級別膠質瘤：動態磁敏感對比增強磁共振灌注成像預測腫瘤惡變和病人臨床反應[J].臨床和實驗醫學雜志，2008，7（1）：65-66.

目前磁共振灌注成像主要有DSC和ASL兩種方法，DSC已被廣泛應用于臨床的腦膠質瘤術前分級中，而ASL還處于臨床的初步應用和實驗研究的階段[5]。ASL技術通過反轉脈沖對動脈血中的質子進行標記，將標記前后的圖像進行減影，產生灌注加權CBF圖像，并由此定量[6]。由于ASL不需注射對比劑，因此不受外源性藥物的影響；無創，且可重復性高，在機體生理狀態下獲得血流動力學參數，被認為是可取代DSC用于腦膠質瘤分級的一種新方法[7]。

在本研究中，ASL與DSC同樣可以顯示腦膠質瘤的血流灌注變化；同時，ASL成像發現低級別與高級別腦膠質瘤患者呈現顯著區別的血流灌注特點，而ROC曲線顯示，ASL與DSC同樣具有較高的敏感性和特異性，ASL得到的TBFmax/對側白質CBF、TBFmax/對側灰質CBF、TBFmax/對側半球CBF比值閾值分別為3.05、0.47和1.32，敏感性分別為100%、87.3%和100%，特異性分別為83.4%、83.4%和100%。因此可以認為ASL能夠用來對術前的腦膠質瘤進行分級判斷。此外，本次研究選取了3個指標，從ROC曲線來看，TBFmax/對側半球CBF比值的敏感性和特異性都達到100%，有可能成為最佳的分級觀察指標。當然，由于患者例數有一定限制，還需要進一步的觀察才能最終選取最佳指標。

同時研究中也發現，雖然統計時顯示低級別與高級別膠質瘤的血流量值呈現顯著的差異性，但個別低級別膠質瘤的血流量絕對值大于高級別膠質瘤。這說明ASL在判斷膠質瘤的級別時可能存在某一臨界值，還有待于今后的研究進一步觀察。

目前的研究證實，ASL與DSC技術均能反映腫瘤組織的血流動力學情況[8]，在腦膠質瘤病理級別的評估中得以應用[9]，然而相比DSC，ASL法空間分辨率較低，且獲得的參數較少[10]。而且通過時間多變不易確定、靜脈和腦脊液的污染、磁化傳遞效應以及可能同時伴發的BOLD效應等都可能會影響ASL灌注的測量，從而造成對局部低血流區域灌注的低估[11]。本研究測量中，我們注意到部分病例腦白質區測量值會出現負值情況，是由于較低的圖像分辨率以及白質較長的通過時間所致的信號缺失所造成的。因此我們在評價ASL應用價值方面要客觀、全面。

然而，作為一種無創且有效的新方法，ASL在臨床和基礎研究中具有非常廣闊的研究前景與價值，對腦膠質瘤患者的治療方案設計及預后有重要意義[12]，除此之外，對兒童或對比劑過敏的人群也有很高的應用價值。

參 考 文 獻

[1] 王敏，王德杭，洪汛寧，等.3.0T MR動脈自旋標記與動態磁敏感對比增強灌注技術在腦膠質瘤術前分級中的對照研究[J].醫學影像學雜志，2011，21（7）：954-959.

[2] 溫洋，戴建平，高培毅，等.MR動脈質子自旋標記與動態磁敏感對比增強灌注技術在腦膠質瘤分級中的價值[J].中華放射學雜志，2007，41（4）：363-365.

[3] 陳發軍，周東.動脈自旋標記技術在腦膠質瘤中的應用進展[J].廣東醫學，2011，32（8）：1064-1065.

[4] 王建利，閆家余，來佃剛，等.動態磁敏感對比增強灌注技術和擴散加權成像在腦膠質瘤分級診斷中的價值[J].健康必讀（中旬刊），2011，（12）：358.

[5] 王蕊，李颯英，張晨，等.磁共振動脈自旋標記技術對阿爾茨海默病腦血流量的初步研究[J].中華老年醫學雜志，2009，28（9）：725-728.

[6] 陳發軍，周東，黃飚，等.腦膠質瘤分級診斷的新方法：動脈自旋標記技術[J].中華神經外科疾病研究雜志，2010，9（1）：27-30.

[7] 吳冰，王晶，郭佳，等.血管編碼動脈自旋標記MR腦灌注成像初步研究[J].中華放射學雜志，2008，42（11）：1151-1154.

[8] 楊向麗，張輝，梁麗，等.動態磁敏感對比增強灌注技術在腦腫瘤鑒別診斷中的價值[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2011，09（3）：319-321.

[9] 季學滿，盧光明，張宗軍，等.原發性腦淋巴瘤與高級別腦膠質瘤的MR灌注成像對照研究[J].臨床放射學雜志，2008，27（9）：1155-1158.

[10] 張靈艷，李紹林，陳燕萍，等. 3.0T動態磁敏感對比增強磁共振成像在鑒別腦膠質瘤復發與放射性腦損傷中的價值[J].實用放射學雜志，2010，26（10）：1405-1409，1413.

[11] 朱記超，婁明武，張方璟，等.動態磁敏感對比增強磁共振成像在腦腫瘤術前評估中的應用[J].實用放射學雜志，2009，25（12）：1698-1702.

[12] 章瑜，靳二虎.低級別膠質瘤：動態磁敏感對比增強磁共振灌注成像預測腫瘤惡變和病人臨床反應[J].臨床和實驗醫學雜志，2008，7（1）：65-66.