3.0 T磁共振灌注加权成像在高级别胶质瘤和单发脑转移瘤中的鉴别诊断价值

3.0 T磁共振灌注加权成像在高级别胶质瘤和单发脑转移瘤中的鉴别诊断价值

刘亚虎1梁新强2*梁 亮2陈晓武2杜成利2

(1桂林医学院研究生学院，桂林市 541004;2广西壮族自治区南溪山医院，桂林市541002)

【摘要】目的探讨3.0 T磁共振灌注加权成像(PWI)在鉴别高级别胶质瘤和单发脑转移瘤中的应用价值。方法回顾性分析12例单发脑转移瘤和16例高级别胶质瘤的PWI特征，所有患者术前均行常规MR扫描和PWI及增强扫描，分别测量肿瘤实质区与肿瘤周围水肿区及对侧正常脑组织的脑血容量(CBV)值，计算出肿瘤实质区与肿瘤周围水肿区的相对脑血容量(rCBV)值，同时获取肿瘤实质区和瘤周水肿区的时间－信号曲线，并对rCBV值进行统计学分析。结果高级别胶质瘤和单发脑转移瘤的时间－信号曲线不同。在肿瘤实质区，单发脑转移瘤的rCBV值为(4.04±0.84)，低于高级别胶质瘤的(5.51±1.33);在瘤周水肿区，单发脑转移瘤的rCBV值为(0.73±0.34)，低于高级别胶质瘤的(1.45±0.28)，差异均有统计学意义(P＜0.05)。结论磁共振灌注加权成像在鉴别单发脑转移瘤和高级别胶质瘤中具有较高的临床价值。

【关键词】磁共振灌注加权成像;胶质瘤;单发脑转移瘤

胶质瘤是颅内常见恶性肿瘤，约占所有颅内肿瘤的40.0%，胶质瘤呈浸润性生长，与正常脑组织界限不清。对于无明确原发病史、又没有典型影像学表现的单发脑转移瘤，仅靠常规影像学检查很难与高级别胶质瘤相鉴别。本研究应用PWI技术对高级别脑胶质瘤和单发脑转移瘤患者组织信号强度－时间曲线及相对脑血容量(rCBV)值进行分析，从而探索PWI在两者鉴别诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集广西壮族自治区南溪山医院神经外科2015年4月至2016年5月收治的经病理或随访证实的高级别胶质瘤手术患者16例(Ⅲ级10例，Ⅳ级6例)和单发脑转移瘤12例，其中女13例，男15例，年龄26～76岁，中位年龄57岁。患者术前均行常规MRI、PWI扫描，且检查前均未接受过放疗、化疗、颅脑手术等。

1.2 扫描方法 采用Philips Achieva 3.0 T双梯度超导磁共振扫描仪，头部8通道头线圈，进行常规MR平扫和PWI及增强扫描。具体扫描参数如下:①常规MR平扫:轴位T1WI、T2WI、T2flair扫描，矢状位T1WI扫描。②PWI扫描:所有患者均行脂肪抑制预扫描，使用EPI序列，TR=1 500 ms，TE=40 ms，翻转角(FA)30°，FOV=224 mm×224 mm，矩阵 96×95，激励次数(NEX)1次，依据T2WI图像所见，采用25个层面，层厚4 mm，层间距1 mm以覆盖全病灶，40个时相，共70s，产生1 000幅灌注图像，扫描前自动匀场，使用MR机配套高压注射器，在第5个扫描时相时经肘前静脉注射Gd-DTPA，剂量0.1～0.2 mmol/kg，注射速率4.0 ml/s。随后以相同速率注射20 mL生理盐水冲刷。③MR增强扫描:轴位和矢状位T1 WI增强扫描。

1.3 图像后处理 PWI扫描完成后将数据传输到Philip工作站进行后处理，得到所选定层面的CBV伪彩图，以T2WI flair增强图像为参照，避开大血管、出血、钙化、囊变等区域，选取灌注最大层面，分别在肿瘤实质最大灌注区、肿瘤周围水肿区和对侧正常脑白质区选择3个感兴趣区(ROI，30～40 mm2)，计算其CBV值，以对侧正常脑组织CBV值为参照，分别计算肿瘤实质区和瘤周水肿区的rCBV值，并获取感兴趣区的时间－信号曲线。

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0软件进行统计学处理，计量资料比较采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 时间－信号曲线及磁共振灌注伪彩图 磁共振灌注获得的时间－信号曲线在高级别胶质瘤表现为:在肿瘤实质区呈明显负性增强，曲线下降幅度明显，上升缓慢，且不能回复到基线水平，灌注不均匀，瘤体液化坏死区表现为灌注缺失(见图1)。单发脑转移瘤表现为肿瘤实质区呈负性增强，曲线回复到基线水平时间较正常延长，灌注不均匀，瘤体液化坏死区呈低灌注或等灌注(见图2)。

图1 高级别胶质瘤(Ⅲ级星形细胞瘤)

图2 单发脑转移瘤(转移性腺癌)

2.2 高级别胶质瘤与单发脑转移瘤rCBV值比较 高级别胶质瘤的rCBV值在肿瘤实质区和肿瘤周围水肿区均高于单发脑转移瘤的rCBV值，两者比较，差异均有统计学意义(P＜0.05)。见表1。

表1 高级别胶质瘤与单发脑转移瘤PWI扫描各数值均值比较 (±s)

肿瘤分类 n 肿瘤实质区rCBV 瘤周水肿区rCBV高级别胶质瘤16 5.51±1.33 1.45±0.28单发脑转移瘤 12 4.04±0.84 0.73±0.34 t值 3.351 6.040 P值0.002 0.001

3 讨论

典型的脑转移瘤一般可以发现原发病灶以及颅内多发转移病灶，但对于无明确原发病史且无典型影像学表现的单发脑转移瘤，常规影像检查难以与高级别胶质瘤相鉴别。高级别胶质瘤与单发脑转移瘤在常规MRI上均可表现为边界不清的混杂信号影像伴有坏死和囊变，肿瘤周围有明显水肿带，有明显的占位效应，这与恶性肿瘤生长迅速、肿瘤血供丰富有关。MRI增强扫描二者均可表现为不均匀强化，而且肿瘤强化与否主要与血脑屏障的破坏以及血管的通透性有关，由于肿瘤血管为新生血管，相对不成熟，可造成对比剂的外漏形成异常强化，而脑转移为外来物，不存在血脑屏障，也可造成对比剂的外漏形成强化。

3.1 不同检查方法的工作原理 常规MRI以及增强扫描，对于肿瘤内部结构的复杂性，如血管增生、出血、坏死的显示不佳，不能真实反映肿瘤血管增生程度和血管通透性，对判断肿瘤性质有一定的局限性。PWI是通过静脉内团注顺磁性对比剂后进行快速MRI扫描，获得对比剂首过感兴趣区的图像。顺磁性对比剂使局部T2时间缩短，信号降低，降低程度与对比剂浓度成正比，根据组织信号强度－时间曲线可分析脑组织血流灌注情况。作为一种无创性的灌注成像方法，可用于评判脑肿瘤的新生血管程度、肿瘤的病变性质和病理分级，监测肿瘤治疗情况。研究表明PWI测量的rCBV与病理指标肿瘤微血管密度(microvessel density，MVD)以及血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)之间存在良好的相关性［1，2］。

3.2 PWI的诊断效果 目前的影像学检查，一般通过CT灌注成像和MR灌注加权成像来评判脑肿瘤的新生血管程度、肿瘤的病变性质和病理分级，监测肿瘤治疗情况。在前期的CT灌注成像研究中发现，CT灌注成像在肿瘤的定性和分级中具有较高的临床价值［3］。但与CT灌注成像比较，PWI无辐射及碘剂反应，尤其是针对儿童胶质瘤，可以作为一种无创的检查和评估方法。另外MRI解剖覆盖范围比较广，可以全面反映肿瘤内部的异质性，特别在肿瘤周围水肿区。有研究表明，PWI在瘤周水肿区rCBV的诊断效果略优于CT灌注成像，其原因可能是MRI对软组织具有较高的分辨率，对周围水肿的显示较CT更为直观、清晰。另外，高级别胶质瘤对周围的浸润是不均一的，在CT图像上可能表现为等密度而难以区分，因此CT灌注成像所选取ROI，测量的可能是真正水肿区而非肿瘤浸润区，从而导致对肿瘤周围水肿区的rCBV值低估，降低其鉴别诊断价值［4］。

3.3 PWI的主要评价指标 PWI的主要评价指标有:脑血容量(CBV)、脑血流量(CBF)、平均通过时间(MTT)。三者间的关系为CBF=CBV/MTT。脑血容量(CBV)，特别是相对脑血容量(rCBV)，rCBV=肿瘤实质区(或肿瘤周围水肿区)的CBV值/对侧相应正常脑实质的CBV值，可以间接反映肿瘤内血管的增加程度。

3.4 rCBV值的诊断价值 rCBV值反映了血管增生程度，血管生成活性与胶质瘤分化程度密切相关，比有丝分裂活性更能反映胶质瘤的生物侵袭性和恶性程度，是决定病理学分级的重要参数之一［5］。本组研究发现高级别胶质瘤的rCBV值(5.51±1.33)在肿瘤实质区高于单发脑转移瘤的rCBV值(4.04±0.84)，差异有统计学意义(P＜0.05)，与文献研究结果相符［6，7］。说明胶质瘤血供比转移瘤丰富，与胶质瘤病理研究结果相符［8］。在肿瘤周围水肿区，本组研究得出高级别胶质瘤rCBV值为(1.45±0.28)，明显高于单发脑转移瘤的(0.73±0.34)，差异有统计学意义(P＜0.05)，与相关文献相符［9］。高级别胶质瘤周围水肿区多呈高灌注且较常规及增强扫描范围大，是因为胶质瘤具有浸润生长的特性，肿瘤周围水肿区由肿瘤血管生成和血管通透性增大所致，故胶质瘤级别越高，侵袭性生成越明显，肿瘤周围水肿区的灌注越高。但转移瘤呈膨胀性生长，肿瘤细胞不向周围浸润，肿瘤周围水肿是由于血管源性水肿形成，并且还会压迫周围血管造成血流量下降，导致转移瘤周围水肿区呈低灌注，rCBV值较对侧正常脑组织低。国外有研究表明，瘤周水肿区rCBV值在高级别胶质瘤和单发脑转移瘤的鉴别诊断中较肿瘤实质区的rCBV值更具临床应用价值［10］。

本研究存在一些局限性:样本量较小，未分别研究不同病理类型的单发脑转移瘤的PWI特征，对Ⅲ级、Ⅳ级胶质瘤未做对比研究，可能会造成参数指标有所偏移，同时未能根据年龄段及性别进行统计分析，有待进一步研究。总之，磁共振灌注成像能够间接反映肿瘤的生长方式及组织病理学水平上的差异，通过分析时间－信号曲线特点及rCBV值，尤其是瘤周水肿区rCBV值，可以有效提高高级别胶质瘤与单发脑转移瘤的鉴别能力，具有很高的临床应用价值。

参考文献：

［1］方靖琴，王舒楠，陈金华，等.磁共振灌注加权成像评价脑胶质瘤微血管的实验研究［J］.临床放射学杂志，2012，31(10):1487－1491.

［2］Aronen HJ，Pardo FS，Kennedy DN，et al.High microvascular blood volume is associated with high glucose uptake and tumor angiogenesis in human gliomas［J］.Clin Cancer Res，2000，6(6):2189－2200.

［3］梁新强，杜成利，宾精文，等.128层螺旋CT灌注成像在胶质瘤分级和术后随访中的价值［J］.中华神经外科杂志，2015，31(5):505－507.

［4］康立清，张云亭，孙世梅.瘤周水肿的CT灌注成像与MR灌注成像初步比较研究［J］.临床放射学杂志，2007，26(4):319－322.

［5］张学琴，顾红梅，李 敏，等.3.0T磁共振灌注加权成像在脑胶质瘤的诊断价值［J］.江苏医药，2010，36(2): 177－179，插1.

［6］张 皓，沈天真，陈星荣，等.MR灌注成像在鉴别单发脑转移瘤与高级别胶质瘤中的价值［J］.中华放射学杂志，2006，40(4):393－396.

［7］吴雪斌，张伟国，谭 勇，等.磁共振灌注及波谱成像在鉴别高级别胶质瘤和转移瘤中的应用［J］.中国临床医学影像杂志，2010，21(6):381－384.

［8］Wesseling P，Ruiter DJ，Burger PC.Angiogenesis in brain tumors;pathobiological and clinical aspects［J］.J Neurooncol，1997，32(3):253－265.

［9］陈杰云，林晓莹，陈向荣，等.MR灌注加权成像鉴别诊断单发脑转移瘤与高级别胶质瘤［J］.中国医学影像技术，2015，31(2):215－218.

［10］Halshtok Neiman O，Sadetzki S，Chetrit A，et al.Perfusion-weighted imaging of peritumoral edema can aid in the differential diagnosis of glioblastoma mulltiforme versus brain metastasis［J］.Isr Med Assoc J，2013，15(2):103－105.

Application of 3.0T MR perfusion-weighted imaging in the differential diagnosis between high grade gliomas and single brain metastasis

LIU Yahu1，LIANG Xinqiang2，LIANG Liang2，CHEN Xiaowu2，DU Chengli2
(1 Graduate School of Guilin Medical University，Guilin，Guangxi 541004，China;2 Department of Neurosurgery，Nanxishan Hosptial of Guangxi Zhuang Autonomous Region，Guilin，Guangxi 541002，China)

【Abstract】ObjectiveTo explore the value of 3.0T perfusion-weighted MR imaging(PWI)in the differential diagnosis between high grade gliomas and single brain metastasis.MethodsThe PWI features of 12 case of single brain metastasis and 16 case of high grade gliomas were analyzed retrospectively.The conventional MR imaging and PWI were performed in all case before operation.The rCBV value in the tumor parenchyma area and the peritumoral edema area were calculated and statistically analyzed.Simultaneously obtained the time-signal curve.ResultsThe time-signal curve was different between single brain metastasis and high grade gliomas.In the tumor parenchyma area，the rCBV value of single brain metastasis was (4.04±0.84)，which was lower than(5.51±1.33)of higher grade gliomas(P＜0.05).In the peritumoral edema area，the rCBV value of single brain metastasis was(0.73±0.34)，which was lower than (1.45±0.28)of high grade gliomas(P＜0.05).ConclusionHigh grade gliomas show different time-signal curves from single brain metastasis.There is a high clinical value of PWI in differential diagnosis between high grade gliomas and single brain metastasis.

【Key words】MR perfusion-weighted imaging;Gliomas;Single brain metastasis

【中图分类号】R 445.2

【文献标识码】A

【文章编号】1673-6575(2017)01-0022-04

DOI：10.11864/j.issn.1673.2017.01.06

(收稿日期：2016-10-21

修回日期：2016-12-18)

作者简介：刘亚虎(1991～)，男，在读硕士研究生，研究方向:神经外科。

*通信作者