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本文原载于《中华放射学杂志》2017年第4期 微血管管径成像是近年来新发展的MR灌注技术，基于梯度回波（gradient-echo，GE）及自旋回波（spin-echo，SE）序列，其参数微血管管径指数（vessel size index, VSI）能直接反映活体微血管平均管径[1,2,3,4,5,6]。目前微血管管径成像主要集中在动物实验研究，我们在对人胶质瘤研究中发现VSI与胶质瘤级别呈正相关[3,6]，并且VSI鉴别胶质瘤级别的特异度及敏感度比传统动态磁敏感对比增强MRI（DSC-MRI）更高[3]。以上研究说明VSI能够从影像层面反映不同级别胶质瘤在血管管径的差异。 不同级别少突胶质细胞瘤（oligodendroglioma，OG）的临床特征、治疗方式及预后具有一定的差异，故术前鉴别OG的级别具有重要的临床意义。目前诊断主要依赖MR，虽然Ⅲ级OG更易出现强化、囊变、出血、坏死，但这些特征却不是鉴别Ⅱ、Ⅲ级OG的可靠指标[7]。ADC值易受钙化、出血、水肿的影响，不能直观反映肿瘤微血管的特性。微血管增生可表现为微血管密度（MVD）及微血管管径的变化[8]，是OG分级的重要指标。病理证实Ⅱ级OG微血管丰富，呈'鸡爪样'血管；而Ⅲ级OG的肿瘤微血管增殖更明显，Ⅱ级OG在DSC-MRI中常表现为高灌注[9]，与Ⅲ级OG的鉴别存在明显争议[10,11,12]。目前针对OG在微血管的研究多集中在血流灌注及血管渗透性差异方面[10,11,12,13]，有关微血管形态学差异研究鲜见。本研究采用微血管管径成像技术比较高、低级别OG在微血管形态学差异，探讨VSI在OG分级诊断的价值。 一、临床资料 回顾性分析我院2014年6月至2016年5月间经手术后病理证实为OG患者24例，其中男8例、女16例；年龄19~59岁，平均（44±11）岁。纳入标准：（1）MR检查前所有患者均签署检查知情同意书，扫描过程中均无任何不良反应；（2）患者行MR扫描后于1~2周内手术；（3）所有患者在行MR扫描前均未行任何治疗；（4）患者均无糖尿病、高血压，心、肝、肾功能障碍及其他肿瘤；（5）术后根据WHO 2016年中枢神经系统肿瘤分类及分级方法。各患者组织学诊断均为OG，NOS型[14]，其中Ⅱ级13例、Ⅲ级11例。 二、扫描设备及方法 所有患者均采用1.5 T超导型MR扫描仪（GE，Signa HDX）和8通道线圈。常规MR扫描包括T1WI（TR 1 769.76 ms，TE 19.84 ms）、T2WI（TR 4 660.00 ms，TE 109.87 ms）、液体衰减反转恢复（FLAIR）序列（TR 8 602.00 ms，TE 125.98 ms），激励次数（NEX）1，矩阵320×320，层厚5 mm。微血管管径成像扫描：采用GE-SE-EPI序列，以肿瘤最大层面为中心扫描7层，每层采集50帧图，到第2帧时用高压注射器（Ulrich REFXD，Germany）经肘前静脉团注对比剂Gd-DTPA（广州康臣药业有限公司，剂量为0.2~0.3 mmol/kg，流率3.0 ml/s），再注入等量生理盐水冲洗导管，扫描参数：FOV 24 cm×24 cm；TR 1 500.00 ms，TE（GE序列）30.00 ms，TE（SE序列）100.00 ms，反转角90°，NEX 1，矩阵64×64，层厚5 mm。 三、病理切片制备 选取患者24例，1例因病理组织小，将其排除。每例患者选取1个术后石蜡块标本，制备为4 μm厚切片，行HE染色及CD34染色。CD34染色试剂为鼠抗人原始造血细胞（CD34）单克隆抗体，CD34阳性部位定位于内皮细胞胞质及胞膜。试剂均购于北京中杉金桥生物技术公司。 四、图像处理及数据测量 将GE-SE-EPI序列原始图像导入GE Advantage Workstation 4.9工作站，运用VSI后处理软件处理数据，选取肿瘤最大层面最大范围的正常脑组织确定输入函数，获得时间-信号强度曲线，选取时间信号曲线开始下降及下降到最低点计算GE及SE序列横向弛豫率变化值，通过公式VSI=0.425×[ADC/(γ×Δχ×B0)]l/2×(ΔR2*/ΔR2)3/2计算获得VSI图。其中，ADC为0.8 μm2/ms；γ为旋磁比，氢质子旋磁比为42.58 MHz；Δχ是注射对比剂后顺磁性物质磁化率变化值，与脑血容量分数（blood volume fraction，BVF）有关；B0是磁体主磁场强度，为1.5 T；ΔR2*及ΔR2分别为注射顺磁性物质前与顺磁性物质首次通过血管达最高浓度时，GE与SE扫描时血管内外横向弛豫率的变化值。将VSI图像阈值调节到0~120 μm。由2名影像诊断专业主治医师采用双盲法阅片，观察患者VSI图各层面，与FLAIR像比较明确肿瘤边界，与T1增强图像比较避开大血管、囊变区及出血区，并避开软脑膜，每例患者选取至少10个ROI，ROI大小均为50~60 mm2，分析VSI图肿瘤实性区，最后选取最大值作为微血管管径指数最大值（VSImax），再选取ROI值中5个最大值，计算平均值作为微血管管径指数平均值（VSImean）。 CD34染色采用荧光显微镜（Olympus BX41）观察，通过CellSens Standard显微图像软件进行图片采集，采用热点法进行观察，先用低倍镜（×40）扫视整个切片，寻找血管增生明显区域。由于VSI仅仅能反映具有对比剂通过的微血管，故在测量病理血管管径时，再尽可能选取血管增生明显且血管管腔扩张的区域，在高倍镜（×200）下选取5个热点区采集图像。由于VSI值反映微血管管径平均值，为减小误差，测量采集图片视野中所有微血管。用Image-pro plus 6.0软件测组织学血管定方向接线径（Feret）最短径作为组织学血管管径（VShis），测量过程中排除具有厚平滑肌壁血管、管腔短径>76 μm的血管，同时避开肿瘤坏死、囊变、非肿瘤区[3]。 五、统计学分析 采用SPSS 20.0统计软件包进行处理，VSImean、VSImax与VShis正态性检验用Kolmogorov-Smimow法，方差齐性检验用Levene法。所有测量值均满足正态分布、方差不齐，以中位数（范围）表示。采用Pearson相关分析VSImean、VSImax与VShis的相关性。使用Mann-Whitney U检验比较Ⅱ、Ⅲ级OG VShis、VSImean、VSImax差异。应用ROC曲线评估VSImean、VSImax及VShis鉴别Ⅱ、Ⅲ级OG的诊断价值。P<0.05为差异有统计学意义。 一、Ⅱ、Ⅲ级OG病理血管管径、VSI差异比较 Ⅱ、Ⅲ级OG的VSImean、VSImax、VShis比较显示，Ⅱ级OG的VSImean、VSImax、VShis均低于Ⅲ级OG，差异有统计学意义（表1）。 13例Ⅱ级OG（图1），2例出现囊变。VSI图像显示肿瘤实质区色彩较均一，呈明显低灌注（图2），与对侧脑白质区域灌注类似；2例囊变患者囊变周围可呈高灌注。显微镜下，Ⅱ级OG微血管主要表现为网状，呈典型的鸡爪样，血管分布均匀，形态较规则，呈圆形、椭圆形及分叉状，管腔大小较一致（图3）。11例Ⅲ级OG，9例患者出现囊变（图4），VSI图像显示肿瘤实质区色彩欠均匀，局部见高灌注区（图5），囊变区周围见高灌注区；显微镜下显示微血管增生明显，呈圆形、椭圆形、分叉状、不规则形，微血管腔较大（图6），血管增生程度分布不均匀，局部区域血管密集，管腔较小，血管相对稀疏区域血管管径较大。 二、VSImax、VSImean与VShis相关性分析 VSImax、VSImean与VShis均呈正相关，r值分别为0.738、0.705，P值均<0.05（图7，图8）。 三、VSI鉴别高低级别OG的ROC分析 ROC分析显示VShis能够敏感地鉴别Ⅱ、Ⅲ级OG，VSImean、VSImax对分级也具有较高的敏感度、特异度及准确性（图9），具体参数见表2。 本研究显示，VSI能够较准确地反映Ⅱ、Ⅲ级OG的微血管管径，从影像学角度对高、低级别OG进行鉴别，并且在鉴别OG级别中具有较高的敏感度、特异度及准确性，为临床诊断提供更准确的信息。 一、VSI对OG微血管管径的准确性 本研究显示OG的VSImax、VSImean与病理学微血管管径一致性较高，与以往研究表明VSI能较好地反映多种组织学胶质瘤微血管的管径相符[3,5]，说明VSI对人胶质瘤微血管管径显示稳定性较高，不受组织学差异的影响，这与VSI的成像原理有关。VSI主要利用SE及GE血管表面的梯度磁场在失相位效应不同[2]，GE对不同直径的微血管都具有较高的磁敏感性，而SE仅对半径<10 μm的小微血管具有较高的磁敏感性[15]，ΔR*2/ΔR2与微血管管径相关，并通过磁敏感率改变、脑组织表观扩散系数相关函数可得出VSI[1,2]。当磁化率差值达0.789 ppm、SE序列TE=80 ms时，VSI能准确地显示2~25 μm的微血管[2,16]，本研究中OG的组织学微血管管径主要为6~20 μm。目前VSI技术主要有3种，包括稳态法（steady-state）、动态对比增强（DSC）扫描法及BOLD法。稳态法是VSI扫描的金标准，采用超顺磁氧化铁（USPIO），但不能用于临床。动态对比增强（DSC）扫描通过对比剂在血管内首过效应获得ΔR2*及ΔR2，可采用钆剂。受对比剂渗出产生T1效应，使VSI低估，但与稳态法之间误差低于4%，结果也较为可靠[17,18]。可通过增加对比剂剂量、预注射、后处理、延长SE序列的TE时间减少T1效应[17]，本研究则是采用此种扫描方法，为减少因对比剂渗出造成的误差，我们增加了对比剂剂量，延长SE序列TE时间至100 ms。BOLD法仅反映静脉血管，且空间分辨率低，目前应用较少[19]。 二、VSI技术在OG的应用价值及优势 在本研究中，VSI能够从影像学反映不同级别的OG微血管管径的差异，从而对Ⅱ、Ⅲ级OG鉴别。研究显示星形细胞瘤微血管管径越大，恶性程度越高，预后越差[20]，血管增生也是OG分级的重要指标，肿瘤恶性程度越高，血管增生越明显[21]，本研究从病理及影像角度均证实了OG随着恶性程度的增高，血管形态越不规则，管腔越大，这可能与血管内皮生长因子（VEGF）表达水平有关[22]。在临床工作中，受组织学取材局限，不能全面评价肿瘤微血管，并且微血管管径测量费时，并非常规指标，但VSI技术能够全面、无创地反映微血管管径，对鉴别OG级别提供了可靠的信息，从而指导患者的治疗及预后。 目前反映微血管增生最常用的指标是DSC-MR中相对血容量（rCBV），rCBV与微血管密度及微血管管径有关。文献证实rCBV与胶质瘤级别明显正相关，随着肿瘤的恶性程度越高rCBV越大[23]，但Ⅲ级与Ⅱ级OG的rCBV是否存在差异文献报道具有争议[10,11,12,24,25]：Hilario等[11]认为Ⅲ级OG的rCBVmax及rCBVmean均高于Ⅱ级OG，但仅rCBVmean差异有统计学意义；Fellah等[10]认为rCBVmax及rCBVmean差异均有统计学意义。Hilario等[26]对21例OG患者的研究中发现，rCBV不能作为预测少突胶质瘤恶变可靠指标。在我们的研究中，VSI能较好地鉴别Ⅱ、Ⅲ级OG，说明微血管管径是反映少突胶质细胞瘤恶性程度的可靠指标，原因可能是在肿瘤进展中，肿瘤微血管早期主要是MVD的改变，而血管管腔则为晚期改变[27]。Valable等[8]证实在C6原位种植大鼠模型中，随着肿瘤的生长，血管管径逐渐增大而微血管密度减少，血管容积变化不大。本研究中，有1例间变少突胶质瘤的VSI值与组织学血管管径偏低，但血管增生明显，可能是该例恶性程度较低，处于微血管早期改变，MVD相对较大，血管管腔变化不明显，常规MR显示该例肿瘤体积较小，水肿、坏死均不明显。总之，VSI能够从微血管管径的扩张程度评价OG的恶性程度，避免了微血管密度的影响，克服了DSC-MR在鉴别Ⅱ、Ⅲ级OG困难的问题，为临床评估OG级别提供了依据。 三、本研究不足及展望 本研究有一定的局限性：（1）病例数较少。（2）微血管管径成像具有一定的局限性，首先，该技术对肿瘤的研究模型仍需进一步改善。其次，血管内静脉血、对比剂渗出产生T1效应，低估VSI而造成偏差[1]，但采用增加对比剂量、延长SE序列TE时间可减小误差。再次，ADC、BVF采用固定值也是造成VSI值偏差的重要因素。最后，受TE时间限制，图像信噪比较低。（3）VSI仅能反映有对比剂通过的微血管。但VSI能从影像学层面上反映活体微血管平均管径，在肿瘤的发展、药物干预后的微血管变化有很大的价值。在今后的研究中，我们可以将VSI运用于肿瘤微血管机制、临床患者肿瘤恶性进展、疗效监测及预后的相关研究。 总之，微血管管径成像作为新发展的灌注技术，直接反映微血管平均管径，与组织学微血管管径一致性高，能较准确地鉴别Ⅱ、Ⅲ级OG，为DSC-MR难以鉴别Ⅱ、Ⅲ级OG提供了新的方法，对临床术前鉴别OG级别提供了可靠的信息，从而指导患者的治疗及预后。 利益冲突 利益冲突 本研究过程和结果均未受到相关设备、材料和药物企业的影响 参考文献（略） （收稿日期：2016-07-05） （本文编辑：张琳琳 ） |
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