磁共振功能成像在腦膠質瘤診斷中的應用價值*

柴茂林,馬黨捐

1.陜西省第二人民醫院放射科(西安 710005)；2.陜西省第二人民醫院影像科(西安 710005)

腦膠質瘤是神經外胚葉衍化出的膠質細胞惡性病變引發的顱內腫瘤。流行病學調查顯示，腦膠質瘤發病率約占顱內腫瘤1半左右，且其死亡率位于34歲以下腫瘤人群第2位，位居35～54歲腫瘤人群第3位[1-2]。目前臨床治療腦膠質瘤的主要手段為手術及術后放化療。通常因腦膠質瘤浸潤性和異質性生長等特點存在，導致其病理分級和真實級別間出現一定偏差，進而影響到患者術后康復治療方案選擇及預后[3]。因此，準確判斷腦膠質瘤病理級別及侵襲生長程度等對治療方案制定具有重大意義。磁共振功能成像檢查因組織分辨率，可多序列和多參數成像而成為腦膠質瘤初步篩查診斷的首選方法[4-5]。灌注加權成像(Perfusion weighted imaging,PWI)可從組織血流灌注水平及血管化程度,反應器官組織的血流動力學信息[6]；擴散張量纖維束成像(Diffusion tensor tractography,DTT)是唯一可活體重建腦白質纖維束走向和空間分布的無創成像技術[7]；氫質子共振波譜(Hydrogen proton resonance spectrum，1H-MRS)分析是唯一可無創觀察活體組織代謝和生化變化的共振技術[8]。三種磁共振功能成像技術各有優勢。為更準確的判斷腦膠質瘤病理分級，本研究回顧性分析了PWI、DTT、1H-HES技術在腦膠質瘤分級診斷中的應用效果。現報告如下。

資料和方法

1 一般資料 收集2015年6月至2017年12月經手術病理學檢查證實為腦膠質瘤的48例患者臨床資料。依據中樞神經系統腫瘤分類標準分級，其中Ⅰ、Ⅱ級，即低級別膠質瘤患者20例，男13例，女7例，年齡22～72歲，平均(56.85±7.12)歲；Ⅲ、Ⅳ級，即高級別膠質瘤28例，男17例，女11例，年齡20～75歲，平均(56.41±7.26)歲。患者術前均行PWI、DTT、1H-MRS掃描檢查。

2 檢查方法 采用GE3.0T超導型磁共振儀進行檢查，患者均行常規磁共振平掃、PWI、DTT、1H-HES掃描。①常規平掃：T1加權成像(T1WI)、T2WI、T1WI矢狀位、T2flair軸位。②PWI掃描：TE 40 ms，TR 1500 ms，翻轉角30°，視野(FOV)24 cm×24 cm，矩陣128×128，每位患者掃描30個層，40個時相，產生480圖像，成像時間共68 s，層間距1.0 mm，層厚4.0 mm。掃描前實施自動勻場，待掃描至第5個時相時，采用磁共振儀配套高壓注射器向肘前靜脈注射外源性對比劑釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA)劑，劑量設定為0.1 mmol/kg，速率為3.5 ml/s，注射時間<5s，之后注射等量生理鹽水進行沖洗。③DTI選在25個方向進行擴散梯度的方式進行掃描，TR設定為4600 ms，b值為1000，TE則默認為最小值,層厚為4.0 mm，時間設定為2 min 4 s，視野為240 mm。④1H-MRS選擇點分辨波譜技術進行掃描，TE 144.0 ms,TR 1000 ms，掃描時間為5 min 28 s。MRS在平掃軸位T2WI或增強后軸位T1病灶最大實性層面進行定位，定位范圍為腫瘤實性和邊緣區、健側腦組織。

3 圖像分析和數據處理 PWI經配套的神經灌注軟件對灌注原始途徑實施后處理，獲得患者腦血容量(CBV)的偽彩圖像，選擇CBV灌注最大層面，分別于瘤體的最大灌注區域、周圍水腫區域及對側的正常腦白質區域挑選4個興趣區域(ROI，面積約80～100 mm2) 對各區域CBV、腦血流量(CBF)進行計算，并取其平均值；選擇健側腦白質區域CBV、CBF作為參照值，計算瘤體實質區及周圍水腫區的相對CBV值(rCBV)、相對CBF(rCBF)；1H-MRS結果經后處理得到患者代謝物和解剖圖的疊加圖像、代謝物的分布圖及比率圖，主要觀察代謝物質為乙酰天門冬氨酸(NAA)、總膽固醇(Cho)、肌酐(Cr)、脂質(Lip)、肌醇(MI)、乳酸(Lac)，計算Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr；DTI圖像經重建DTT圖，觀測患者術前白質纖維束破壞及移位情況，計算各向異性分數(FA)及相對FA(rFA)。

結 果

1 PWI及DTT所得瘤實質區、周圍水腫區及健側白質區CBV、CBF、FA值對比 見表1。膠質瘤不同區域CBV、CBF、FA值間差異具有統計學意義(P<0.05)，瘤實質區、瘤周圍水腫區CBV、CBF值顯著高于健側白質區，FA值則顯著低于健側白質區；瘤實質區CBV、CBF值顯著高于瘤周圍水腫區，FA值則顯著低于瘤周圍水腫區。

表1 PWI及DTT所得瘤實質區、周圍水腫區及對健側白質區CBV、CBF、FA值對比

注：與健側白質區比較，*P<0.05；與瘤周圍水腫區比較，#P<0.05

2 PWI及DTT所得高低級別瘤實質區和周圍水腫區rCBV、rCBF、rFA值對比值對比 見表2。高級別瘤實質區和周圍水腫區rCBV、rCBF值均顯著高于低級別，差異均存在統計學意義(P<0.05)；rFA值在高低級別間差異無統計學意義(P>0.05)。

表2 PWI及DTT所得高低級別瘤實質區和周圍水腫區rCBV、rCBF、rFA值對比值對比

注：與低級別比較，*P<0.05

31H-MRS所得高低級別患側和健側代謝指標值對比 見表3。高低級別健側代謝指標Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr值間差異無統計學意義(P>0.05)。高低級別患側Cho/Cr、Cho/NAA值均顯著高于健側，NAA/Cr值顯著低于健側，且高級別患側Cho/Cr、Cho/NAA顯著高于低級別，NAA/Cr值顯著低于低級別(P<0.05)。

表3 1H-MRS所得高低級別患側和健側代謝指標值對比

注：與同級別健側比較，*P<0.05；與低級別患側比，#P<0.05

4 高低級別膠質瘤成像特點 常規磁共振和PWI檢查：28例高級別患者瘤實質區內灌注不均，且以高灌注為主，高灌注區分布于瘤實質區或周邊，而在強化留周圍水腫區域亦可見稍高或等灌注區，5例等灌注，1例低灌注；20例低級別患者以低灌注為主，其中2例表現為高灌注，1例等灌注；診斷正確率為87.50%(42/48)。MRS掃描：28例高級別患者中25例瘤實質區NAA、Cr顯著下降，Cho、MI顯著升高，5例見Lac峰，3例見Lip峰，3例Lac峰和Lip峰同見，2例因多種原因被誤判為低級別患者；20例低級別中17例瘤實質區NAA、 Cr值出現不同程度下降、Cho升高，但變化均不如高級別明顯，3例被誤診為高級別膠質瘤；診斷正確率為89.58%(43/48)。DTT掃描：28例高級別患者中24例瘤體區白質纖維束出現不同程度中斷破壞并伴有局部移位現象；其余則以移位推擠為主，并伴有局部變細，纖維束完整性相對較好，術前均被誤判為低級別膠質瘤；20例低級別15例瘤體區白質纖維束僅出現移位推擠，并伴局部稀疏變細，纖維束完整性相對較好，其余5例除存在上述現象外，局部伴發破壞中斷，因此被誤診為高級別患者；診斷正確率為81.25%(39/48)。術前依據PWI、DTT、1H-MRS掃描結果，綜合分析瘤體血流灌注水平、白質纖維束完整性和形態變化、組織代謝及生化變化，48例膠質瘤患者診斷為高級別者26例、低級別22例，與術后病理學檢查符合率者45例，診斷正確率為93.85%，高于單一掃描診斷。

討 論

常規磁共振掃描可顯示瘤體部位和大致范圍，但因膠質瘤內部成分具有多樣性，且釓劑具有非特異性，導致掃描診斷中高低級別瘤體強化不一致；而病理學診斷方法則為有創性操作，且難以在腦組織功能區域進行操作，穿刺活檢結果取決于材料部位和樣本量，因而很難反映整個瘤體情況。磁共振功能成像可彌補常規磁共振掃描和病理組織診斷之不足，然不同技術間亦存在不同優劣勢。

PWI成像技術主要顯示組織胃管血流動力學信息，通過反映活體組織微血管密度、分布及血流灌注情況為臨床判斷提供依據。膠質瘤病變程度越高，血管生成密度越高[9]，CBV、CBF偽彩圖正好反應膠質瘤血容量和血流量，但因腦組織中毛細血管網較豐富且復雜，導致ROI部分對比出現再循環，為獲得更有效的血流動力學參數，本研究選擇rCBV、rCBF。周麗等[10]研究結果表明，高級別腦膠質瘤rCBV顯著高于低級別，瘤實質區顯著高于周圍水腫區。陳杰云等[11]研究發現，PWI可顯示瘤實質區、周區血流灌注特點和瘤實質區血腦屏障破壞程度。本研究結果顯示，膠質瘤不同區域CBV、CBF值間差異具有統計學意義，瘤實質區、瘤周圍水腫區CBV、CBF值顯著高于健側白質區；瘤實質區CBV、CBF值顯著高于瘤周圍水腫區；高級別瘤實質區和周圍水腫區rCBV、rCBF值均顯著高于低級別。提示，PWI可用于腦膠質瘤浸潤程度及高低級別的診斷評估，該結果與江晶晶等[12]和周麗等[10]人結果相吻合。DTI掃描成像可反映病變區域白質內水分子擴散的優勢方向。FA屬于該功能成像技術的常用量化指標之一，常用于評價病變區白質各向異性改變。正常情況下，腦神經纖維中的水分子布朗運動呈有序的方向性。當腫瘤發生時，腫瘤細胞異常增殖使得其內部結構發生紊亂，細胞密度、大小和分布等出現改變，水分子擴散亦變得雜亂無章，進而導致FA值下降[13]。本研究結果顯示，雖瘤實質區、周圍水腫區及健側白質區FA值差異具有統計學意義，但不同級別膠質瘤FA值間差異無統計學意義。提示，DTI掃描可用于腦膠質瘤周圍水腫組織是否發生腫瘤細胞侵襲及浸潤，但不能用于膠質瘤分級判斷，該結果與江晶晶等[12]人相一致。MRS是通過磁共振化學位移成像獲得局部組織某些代謝產物波譜信息，并對其進行定量分析，從而從分子水平反應局部組織病理生理及代謝變化。NAA峰是正常腦組織內第1大峰，峰值位于2.0 ppm處，其含量與神經元功能及完整性密切相關，其峰值下降提示神經元數量減少或功能遭破壞；其峰值回升提示神經元活動增強；Cho峰值位于3.2 ppm處，膽堿不僅是細胞生物膜主要構成成分，也是細胞代謝、髓鞘形成和膠質增生的重要指標，病理條件下，神經髓鞘、細胞生物膜及神經脂崩解，細胞增殖等均會導致Cho峰值增加；Cr峰值位于3.0 ppm處，其主要存在于神經元及膠質細胞中，參與機體能量代謝，通常同一個體Cr總量是恒定的，其波峰較穩定，因此在某些疾病發展過程中將其作為參照指標，諸如Cho/Cr可作為判斷髓鞘完整性和神經元功能的良好指標。李瑩等[14]研究顯示，高低度惡性骨肉瘤Cho/Cr值間差異存在統計學意義，提示，1H-MRS可用于評價骨肉瘤惡性程度。Cho/NAA 升高預示瘤體周圍水腫區出現腫瘤細胞浸潤；其在腫瘤和非腫瘤組織診斷中的敏感性可高達90%。Lip峰出現則預示腫瘤組織部位發生凝固性壞死，為惡性腫瘤之特征性代謝物。本研究顯示，高低級別患側Cho/Cr、Cho/NAA值均顯著高于健側，NAA/Cr值顯著低于健側，且高級別患側Cho/Cr、Cho/NAA顯著高于低級別，NAA/Cr值顯著低于低級別。表明，1H-MRS可作為診斷腦膠質瘤細胞浸潤程度及膠質瘤高低級別的良好手段。該結果與張玉琴等[15]研究結果相一致。

綜上所述，PWI、DTI、1H-MRS在腦膠質瘤診斷中各有優勢，術前聯合應用三種磁共振功能成像技術可更準確的判斷膠質瘤級別。