MR多模態成像診斷皮層下區膠質母細胞瘤與單發顱腦轉移瘤的價值分析

李欣 王冬女 謝繼承 吳玲 張黃琦 董雪

膠質母細胞瘤和顱腦轉移瘤是中老年人常見神經系統惡性腫瘤。由于部分膠質母細胞瘤可侵犯至大腦皮層及皮層下區，少部分顱腦轉移瘤可表現為單發，原發腫瘤病史不明確，而MRI常規掃描提供的診斷信息有限，導致兩者鑒別比較困難，給后續的治療也帶來了困擾。磁共振波普學（magnetic resonance spectroscopy，MRS）可檢測到腫瘤與正常組織不同代謝物濃度的變化［1］。目前，磁共振氫質子波譜分析（1H-MRS）是唯一能對活體組織代謝物進行無創檢測的影像學檢查方法，擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）是唯一可以在活體上檢測水分子擴散程度的技術［2］。磁敏感加權成像（susceptibility weighted imaging，SWI）利用血液氧合水平、代謝產物與周圍組織在磁敏感上的信號不同診斷腦血管病變，也可應用于腫瘤新生血管與出血的評估［3］。該文旨在探討MR功能成像（MRS、ADC及SWI）鑒別診斷累及皮層下區膠質母細胞瘤和單發顱腦轉移瘤的應用價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2017年1月至2020年12月在本院經手術或病理活檢證實累及皮層或皮層下膠質母細胞瘤35例和單發顱腦轉移瘤31例，術前均行常規MR平掃加增強、MRS、DWI及SWI檢查。膠質母細胞瘤組，男14例、女21例，年齡33～79（52.2±11.5）歲。單發顱腦轉移瘤組，男17例、女14例；年齡44～69（58.1±10.7）歲；原發灶，肺癌21例、胃癌5例、乳腺癌2例、肝癌2例、腎癌1例。

1.2 檢查方法 MRI檢查采用GE DISCOVERY HD7503.0T超導型機，頭顱8通道陣列相控線圈。常規MR T1WI、T2WI橫斷位：T1WI TR/TE 1,750 ms/24 ms，T2WI TR/TE 5,000 ms/119.4 ms，FOV 22 cm×22 cm，矩 陣384×224；靜脈注射釓噴酸葡胺后行軸、冠、矢狀位T1WI增強掃描；MRS采用多體素1H-MRS掃描，采用點分辨波譜分析（PRESS）序列，TR 1,000 ms，TE 35 ms，層厚10 mm，自動預掃描完成勻場及水抑制。DWI檢查序列，b值為1,000 s/mm2，TR/TE 5,000 ms/75.1 ms，層厚6.0 mm，層間距1.0 mm，FOV 22 cm×22 cm，矩陣320×224。SWI采用高分辨3D小角度快速激發序列，TR 28.0 ms，TE 20.0 ms，翻轉角15°，FOV 180 mm×230 mm，FOV方向78.1%，層厚1.3 mm。

1.3 圖像處理及數據測定、評價 利用GE ADW 4.5工作站Functool軟件進行圖像處理，選取MRS、表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）及SWI圖軟件。分別測得腫瘤實質部分、瘤周水腫的各代謝物（氮—乙酰天門冬氨酸NAA、膽堿Cho、肌酸Cr、脂質Lip、乳酸Lac等）濃度值，并借助Cr作為參照物波峰，依次測算Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr等，重建得出化學位移偽彩圖；腫瘤實質及周圍水腫帶的ADC值；腫瘤磁敏感信號強度（intertumoral susceptibility signal，ITSS）評分，是指在SWI序列中病灶內部出現散在或集聚的點狀、細線狀或成簇狀低信號影，按照0～3分進行評分；病灶內出血灶數量，是指SWI序列中成簇狀或點狀的低信號影，形態不規則；病灶內增生血管個數，是指細線狀、迂曲走行管條狀低信號影。后處理圖像由兩位從事神經影像診斷十年以上的副主任醫師獨立分析，有爭議時經由主任醫師討論重新核定。

1.4 統計學方法 采用SPSS 17.0統計軟件。計量資料符合正態分布以（±s）表示，采用t檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 膠質母細胞瘤及單發顱腦轉移瘤的1H-MRS特點 膠質母細胞瘤的腫瘤實性區域Cho峰較正常腦組織區域明顯升高；Cr峰及NAA峰較正常腦組織區域降低，以NAA峰降低較為顯著；瘤旁近側水腫帶見波譜異常，Cho峰升高，NAA峰降低，遠端Cho峰逐漸降低，NAA峰、Cr峰逐漸升高。單發顱腦轉移瘤的腫瘤實性區域Cho峰較正常腦組織不同程度升高，而Cr峰及NAA峰較正常腦組織不同程度降低，部分NAA峰中度降低或消失；瘤旁近側水腫帶波譜基本正常，少部分病例Cho峰輕度升高，NAA峰、Cr峰輕度下降，遠側水腫帶均為正常。

2.2 兩組的腫瘤實質部分及瘤周 水腫區代謝物濃度值比較 膠質母細胞瘤腫瘤實體區的Cho/NAA顯著高于單發顱腦轉移瘤，差異有統計學意義（P＜0.05）。兩組的Cho/Cr、NAA/Cr值比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。膠質母細胞瘤瘤周水腫的Cho/Cr、Cho/NAA值明顯高于單發顱腦轉移瘤，差異有統計學意義（P＜0.05）。兩組的NAA/Cr比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1-2。

表1 兩組的腫瘤實質部分代謝物濃度值比較（±s）

表1 兩組的腫瘤實質部分代謝物濃度值比較（±s）

組別 Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr膠質母細胞瘤（n=35） 4.53±2.86 4.24±1.69 1.62±1.13單發顱腦轉移瘤（n=31） 2.24±1.35 3.96±1.72 1.98±0.87 P值 ＜0.05 ＞0.05 ＞0.05

表2 兩組的腫瘤瘤周水腫區代謝物濃度值比較（±s）

表2 兩組的腫瘤瘤周水腫區代謝物濃度值比較（±s）

組別 Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr膠質母細胞瘤（n=35） 1.79±0.91 2.14±0.51 1.09±0.48單發顱腦轉移瘤（n=31） 0.87±0.42 1.15±0.24 1.51±0.43 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05

2.3 兩組的腫瘤實質部分及瘤周水腫區ADC值比較 膠質母細胞瘤、單發顱腦轉移瘤的腫瘤實質在DWI多表現為稍高信號或等信號，部分為較高信號，ADC值分別為（0.97±0.24）×10-3mm2/s、（0.89±0.31）×10-3mm2/s，差異無統計學意義（P＞0.05）。單發顱腦轉移瘤周圍水腫帶多表現為大面積，DWI常表現為稍低或等信號，ADC值略高于膠質母細胞瘤。單發顱腦轉移瘤與膠質母細胞瘤周圍水腫區ADC值分別為（1.57±0.13）×10-3mm2/s、（1.38±0.19）×10-3mm2/s，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組的腫瘤實質部分及瘤周水腫區ADC值比較［×10-3mm2/s，（±s）］

表3 兩組的腫瘤實質部分及瘤周水腫區ADC值比較［×10-3mm2/s，（±s）］

組別 腫瘤實質部分 瘤周水腫區膠質母細胞瘤（n=35） 0.97±0.24 1.38±0.19單發顱腦轉移瘤（n=31） 0.89±0.19 1.57±0.13 P值 ＞0.05 ＜0.05

2.4 兩組的SWI指標比較 膠質母細胞瘤、單發顱腦轉移瘤的ITSS評分及病灶內出血數量比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。膠質母細胞瘤的靜脈血管數量明顯高于轉移瘤，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表4。

表4 兩組的SWI指標比較（±s）

表4 兩組的SWI指標比較（±s）

組別 ITSS評分（分） 靜脈血管數量（個） 出血數量（個）膠質母細胞瘤（n=35） 2.57±0.24 9.87±1.63 7.21±1.26單發顱腦轉移瘤（n=31） 1.92±0.27 4.65±0.94 5.97±1.14 P值 ＞0.05 ＜0.05 ＞0.05

3 討論

中樞神經系統腫瘤最常見的是膠質瘤，發病部位多在腦白質，較少累及皮層灰質［4］，多呈彌漫性浸潤性生長，腫瘤的級別越高則壞死囊變越顯著［5］，尤其是“流空效應”及假“柵欄”征極具特征性。顱腦是惡性腫瘤較常見的遠處轉移器官之一，有典型“小病灶、大水腫”的影像表現，原發腫瘤多為非小細胞肺癌、乳腺癌、黑素瘤、胃腸道惡性腫瘤等［6］。膠質母細胞瘤與顱腦單發轉移瘤在常規MRI圖像上大多表現為明顯環形強化、易囊變壞死、易出血、瘤周水腫明顯等，鑒別診斷比較困難，而兩者的發病機理、疾病進程、治療方案和預后生存率均有所不同，因此術前明確診斷具有重要指導意義。

MRI功能成像（MRS、DWI及SWI）均為無創的檢查方法。MRS顯示在正常腦組織中NAA峰存在于神經元內，含量最高，NAA峰值的高低在很大程度上可以反映神經元的水平，當NAA的含量減少時則說明神經元有缺失或損傷。而Cho峰主要是磷脂代謝的膽堿類化合物，與細胞膜磷脂分解與合成相關，代表腫瘤的增殖活性程度，當該峰值出現增高時則提示有腦腫瘤［7］。Cr主要是磷酸肌酸，為神經細胞提供能量代謝，在各種狀態下保持相對恒定［8］。膠質母細胞瘤常見NAA峰顯著下降及Cho峰顯著升高，并可出現顯著升高的Lac峰及Lip峰。腦轉移瘤由于不含神經元，MRS表現為NAA峰下降或消失，Cr峰輕度降低，Cho峰顯著升高，Cho/Cr比值增大，也可出現Lip峰和Lac峰。本組MRS顯示，部分單發顱腦轉移瘤可見NAA峰，可能是部分容積效應導致。本研究兩類腫瘤實質部分波譜顯示，轉移瘤多出現較高的Cho峰，而NAA缺乏或含量顯著低于膠質母細胞瘤，Cho/NAA組間比較差異有統計學意義（P＜0.05）。膠質母細胞瘤瘤周水腫區的Cho/NAA、Cho/Cr比值顯著高于轉移瘤，差異有統計學意義（P＜0.05）。膠質母細胞瘤瘤旁水腫帶不但有血管源性水腫，還有多發腫瘤細胞沿血管周圍及神經纖維束呈浸潤性生長［9］，并伴隨新生血管形成。本研究結果顯示，在腦轉移瘤周圍水腫帶未見明顯異常波峰出現，則表明僅有單一的血管源性水腫。

DWI在診斷急性梗死方面具有較高的敏感性和特異性，且能對疾病特征及其良惡程度進行精準的評估，對中樞神經系統疾病的診斷及鑒別診斷具有較高應用價值。表觀彌散系數（ADC）值通常用來衡量組織的擴散程度，ADC值的大小代表彌散范圍的大小，在臨床實際工作中常被用于表示真正的擴散系數。本組腦轉移瘤與膠質母細胞瘤的周圍水腫帶ADC值比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。膠質母細胞瘤瘤旁水腫區存在大量侵犯的腫瘤細胞，DWI以稍高信號為主，ADC值降低。而轉移瘤瘤周多為血管源性水腫，無腫瘤細胞侵犯，所以水分子彌散受限較小，ADC值高于膠質母細胞瘤。腦轉移瘤與膠質母細胞瘤實性成分ADC值比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。

SWI能夠清晰顯示腫瘤內鈣化、出血、引流靜脈。轉移瘤和膠質母細胞瘤在侵襲與生長過程中腫瘤新生血管異常增多［10］，SWI能夠對出血灶及靜脈血管進行量化分析。本研究證實，膠質母細胞瘤的靜脈血管數量較轉移瘤明顯增多，具有統計學意義（P＜0.05），但兩者的常規ITSS評分及出血數量比較，差異無統計學意義（P＞0.05），可能是因為原發灶大多為肺腺癌及胃腸道腫瘤，血供相對較少，從而導致靜脈血管數值上的差異［11］。

本研究存在的局限性：（1）樣本量偏小，結果可能存在一定的偏倚，需要擴大樣本數量，制定出較為規范的MRS、DWI及SWI診斷膠質母細胞瘤與顱腦單發轉移瘤的診斷標準。（2）感興趣區（ROI）大小不完全一致，容易導致數據略有偏差。（3）由于部分腫瘤實質或水腫帶偏小，選取ROI時容易產生部分容積效應，導致數據會有些誤差。（4）膠質母細胞瘤向周圍腦組織浸潤存在距離差異，距離越遠則浸潤的腫瘤細胞越少，所以在近瘤水腫區與遠瘤水腫區所測得的數據會有偏差，筆者未進一步細化分析。（5）中樞神經系統WHO腫瘤分類（2021版）在腫瘤組織病理形態學分類的基礎上引入分子遺傳信息，如何利用現有的影像學檢查方法對這些新分類的“整合診斷”進行歸納總結，本文尚未進一步深入研究。

綜上所述，當MRI常規序列鑒別膠質母細胞瘤和單發顱腦轉移瘤出現困難時，MRS、DWI及SWI等功能成像能夠提供更多功能、代謝方面的信息，其中以兩種腫瘤實體區的Cho/NAA比值、靜脈血管數目、瘤周水腫帶的Cho/Cr、Cho/NAA比值和ADC值更具鑒別診斷價值。MR功能成像對腫瘤的定位、定性、定量診斷具有重要應用價值，尤其是三種功能成像聯合應用時，可以大大提高診斷準確率，對疾病的診斷、鑒別診斷、療效與預后評估具有重要指導意義。