三維動脈自旋標記全腦灌注成像技術在腦膠質瘤術前分級診斷中的應用

于麗波 徐廣玲

腦膠質瘤是腦外科臨床中較為常見的腫瘤，依據世界衛生組織(WHO)在2007年制定的分級標準，腦膠質瘤按照嚴重程度可分為Ⅰ～Ⅳ級，其中Ⅰ～Ⅱ級為低級別腦膠質瘤，Ⅲ～Ⅳ級為高級別腦膠質瘤[1]。

腦膠質瘤中全腦灌注成像的方法主要有動態敏感對比增強灌注成像(dynamic susceptibility contrast magnetic resonance imaging，DSC-MRI)和三維動脈自旋標記(three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL)灌注成像兩種，其中DSC-MRI具有檢查方便，結果準確、無創等優點，但需要使用到外源性對比劑二乙烯三氨基乙酸-脫氧葡萄糖(diethylenetriaminepentaacetic acid-deoxyglucose，GD-DTPA)；而3D-ASL灌注成像可以利用動脈血作為內源性示蹤劑，在隨訪及腎功能衰竭患者中的應用具有獨特的優勢[2-4]。本研究采用前瞻性研究，探討全腦3D-ASL灌注成像技術在腦膠質瘤的術前診斷和分級中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性研究選取2017年1月至2018年6月解放軍第211醫院神經外科收治的18例顱內膠質瘤患者，其中男性10例，女性8例；年齡17～60歲，中位年齡39歲。所有患者均經手術病理證實，其中10例高級別腦膠質瘤、8例低級別腦膠質瘤患者。本研究已獲得倫理道德委員會的同意，所有入選患者均已簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準:①患者均在同一MR掃描儀上同時完成DSC-MRI和3D-ASL檢查；②患者無腦腫瘤活檢及手術切除史；③患者及其家屬簽署知情同意書。

(2)排除標準:①患者有相關MR檢查禁忌證；②MR檢查前進行過腦膠質瘤的治療；③患有嚴重的心、肝、腎等器官疾?。虎芫癞惓；蛞庾R模糊，不能或不愿配合本研究者。

1.3 MRI掃描方法

MRI掃描設備為3.0 T磁共振掃描儀(美國GE公司)，頭部8通道線圈。所有患者均進行T1液體衰減反轉恢復(fluid attenuated inversion recovery，T1FLAIR)序列、T2加權成像(T2Weighted imaging，T2PROPELLER)序列、T2FLAIR序列、彌散加權成像(diffusion-weighted imaging，DWI)Asset序列以及靜脈注射軋貝葡胺對比增強掃描。3D-ASL掃描采用偽連續式動脈自傳標記技術，可在1.5 s內實現1000次的連續標記。上述序列具體參數見表1。

1.4 圖像分析及影像學評價

圖像后處理采用MR ADW4.6工作站的Functool軟件(美國GE)，獲得3D-ASL的腦血流圖。結合常規序列掃描圖像，瘤體實性最大層面為測量面。4個感興趣區域(region of interest，ROI)分別設定在瘤體實性最大血流灌注區域、對側白質、對側半球、對側灰質，ROI約為35 mm2，每處測4次取其平均值，得出其相應的腦血流量(cerebral blood flow，CBF)值，隨后將最大腫瘤血流量(maximal tumor blood flow，TBFmax)值除相應的CBF值，得出其比值，該值即為腫瘤的相對腦血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)，由兩位工作經驗豐富的MRI醫師分析常規序列和3D-ASL灌注成像圖像。

1.5 統計學方法

所有數據處理在SPSS 13.0統計軟件上進行，結果以(x-±s)表示，檢驗rCBF數據的正態性，如呈正態分布則進行獨立樣本t檢驗；MRI常規序列和3D-ASL灌注成像技術聯合應用對腦膠質瘤定性和分級診斷符合率的比較用卡方檢驗。以P＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同腦腫瘤TBF與灰質、白質及半球的比值

18例患者均獲得理想的MRI常規序列圖像及3D-ASL-CBF灌注圖，10例高級別腦膠質瘤，腫瘤實性區域多呈高血流量灌注；8例低級別腦膠質瘤，腫瘤實性區域多呈低流量灌注。3D-ASL灌注成像技術rCBF比值差異性分析顯示，低級別腦膠質瘤和高級別腦膠質瘤在腫瘤實性區域3D-ASL灌注成像技術測得的rCBF定量參數差異有統計學意義(t=5.03，t=4.65，t=4.89；P＜0.05)，見表2。

表2 不同級別腦腫瘤患者TBF與對側灰質、白質及半球的比值(x-±s)

表1 MRI聯合3D-ASL灌注成像具體參數

2.2 兩種方法診斷結果與病理結果符合情況

比較常規掃描序列圖像的診斷結果和病理結果，聯合3D-ASL得出的診斷結果同病理結果分析，18例腦膠質瘤患者中常規MRI和增強掃描圖像得出的診斷符合率為88.9%，聯合應用3D-ASL的診斷符合率為100%。常規MRI掃描聯合3D-ASL灌注成像技術的診斷符合率有所提高，但二者差異無統計學意義。

2.3 病例圖像分析

患者女性，62歲，手術前均行CT和MRI檢查，患者最終確診為右枕部腦膜瘤。T2WI及FLAIR(圖1a、b)表現為橢圓形稍高信號，信號不均勻，CET1WI(圖1c)輕-中度強化，3D-ASL(圖1d)灌注圖顯示不均勻的高灌注。

圖1 典型病例圖像

3 討論

腦膠質瘤在顱腦所有原發性腫瘤中其發生率占比高達60%，以高發生率、高病死率、高復發率及低治愈率為顯著特點[5]。腦膠質瘤的出現、浸潤和發展均和新生血管的出現及增長存在密不可分的關系。低級別腦膠質瘤患者的腫瘤血管并不豐富，新生血管的發育也較為成熟，因此其血容量和血流量的水平較低。而高級別腦膠質瘤患者的腫瘤血管十分豐富，血管的發育情況較差，具有較高的管壁通透性，因此其血容量和血流量的水平較高[6-8]。判斷腫瘤新生血管增殖及發育情況的兩個重要指標是血管內皮生長因子(VEGF)和腫瘤微血管密度(MVD)，而MRI灌注成像中的血流動力學參數CBF的表達和腦膠質瘤的VEGF及MVD的水平存在一致性，所以CBF可以用來對腫瘤新生血管的發育情況進行評估和預測[9]。

MRI的工作原理主要是利用相關定量及半定量參數對患者組織血流動力學的功能和信息的變化進行反映，以達到對患者病變的進展情況和生理機制進行預測和評估[10-11]?，F階段腦膠質瘤的診斷與分級中常用的方法有DSC和ASL兩種，相關研究認為，使用這兩種方法所得出CBF的水平并不會存在明顯的差異[12]。常規MRI術前定位腦腫瘤的準確率比較理想，對比增強掃描可明確腫瘤大小及占位效應，并可清晰顯示病灶。一般而言，腫瘤生長速度及惡性程度與腫瘤血管生成密切相關，準確評估腫瘤血管的生成情況是對腫瘤準確定性的關鍵[13]。對比增強可提示腫瘤血腦屏障的破壞程度，但常規對比增強無法提供腫瘤血管生成的其他信息。

近年來，廣泛關注的MR灌注技術在活體準確測量CBF，從而評價腫瘤組織的灌注異常[4]?，F有的MR灌注技術分兩種[14]:一種是經靜脈團注外源性對比劑，通過分析對比劑經過毛細血管床的弛豫或磁敏感效應引發的信號變化來測定組織的灌注信息，即動態磁敏感對比增強；另一種為3D-ASL全腦灌注成像，即通過內源性對比劑定量測定灌注情況。3D-ASL提供腦組織血流灌注信息無創而且便捷，對腦腫瘤的診斷有很高的應用價值。

腦腫瘤的灌注情況隨腦部血流灌注的改變而變化，但傳統的二維非增強動脈自旋標記技術測定CBF易受圖像變性和低信噪比的感染，而且無法定量測量，臨床應用十分受限[15]。本研究分析的3D-ASL技術作為全新的容積灌注成像技術，克服了傳統2D-ASL的多種局限，從多個方面進行整改，通過偽連續標記和螺旋采集在快速自旋回波架構下進行，可以大幅度地降低圖像變性并提高圖像信噪比，具有圖像偽影小、掃描范圍廣的特點，真正實現了成像技術上的飛躍。3D-ASL磁標記動脈血，以此作為內源性對比劑定量測量灌注，在時間和空間分辨率上都優于其他測量技術，3D容積采集實現真正意義上的全腦灌注，使得3D-ASL可以常規應用于臨床，準確判斷腦腫瘤定性及分級。

DSC和ASL灌注成像技術在術前評估腦腫瘤中的巨大價值已得到廣泛認可，但3D-ASL在腦腫瘤術前評估中研究較少[16]。本研究分析不同高低級別膠質瘤患者的ASL-CBF圖像及其測量結果，發現3D-ASL灌注成像除了能顯示正常腦組織的血流分布情況及病灶異常的血流灌注，還可以反映腫瘤內部分布不均勻的微血管，因此3D-ASL灌注成像對腦膠質瘤的準確分級意義重大。此外，少數高級別腦膠質瘤腫瘤實性部分存在不明顯的強化，但在3D-ASL-CBF圖像上為高灌注區，這可能是因為腫瘤的惡性程度與生成血管密切相關，惡性程度最高的部分并非瘤體強化最明顯的區域[17]。有學者指出，高達40%高級別膠質瘤對比增強掃描時呈微強化或強化不明顯，但不能表明就是低級別膠質瘤，明顯強化也未必就是高級別膠質瘤[18]。因此，僅僅通過病灶的強化程度作為膠質瘤分級的標準是不準確的[19-21]。3D-ASL作為常規序列成像方法的有效補充，能夠準確反映腫瘤血管的生成及侵襲情況，對判斷腫瘤性質意義重大。3D-ASL與病理結果對比后發現，聯合應用3D-ASL可提高常規MRI及增強掃描圖像得出的診斷符合率。

3D-ASL技術是一種無創、方便的全腦灌注成像方法，重復性強且簡單易行。3D-ASL作為腫瘤病變灌注成像的一種突破性的方法，可準確評估腦腫瘤的灌注水平及腫瘤血管生成及侵襲情況，對準確制定腦腫瘤治療方案有重要的參考價值，值得臨床推廣。