肖冬玲（綜述） 唐光才（審校）

腦膠質(zhì)瘤磁共振灌注成像的研究進展

肖冬玲（綜述） 唐光才（審校）

神經(jīng)膠質(zhì)瘤；腦腫瘤；磁共振成像；灌注成像；綜述

膠質(zhì)瘤是成人最常見的原發(fā)性腦腫瘤，常規(guī)MRI能為膠質(zhì)瘤的診斷和治療提供重要的解剖和功能信息［1］。腫瘤的惡性程度與其微血管結(jié)構(gòu)、腫瘤細胞增殖密切相關(guān)，準確評估腫瘤血供及微循環(huán)狀態(tài)對膠質(zhì)瘤的診斷非常重要。磁共振灌注成像（perfusion imaging，PI）可以對腫瘤微血管分布及血流灌注情況進行定性和定量分析，故能用于診斷膠質(zhì)瘤。本文擬對PI在膠質(zhì)瘤的診斷和分級、與其他顱腦占位性病變的鑒別診斷及評估預后等方面的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 PI的基本原理

1.1 動態(tài)磁敏感對比增強灌注成像（dynamic susceptibility contrast perfusion imaging，DSC-PI）DSC-PI為應(yīng)用最廣的PI方法，主要原理是經(jīng)靜脈團注順磁性對比劑后，位于血管內(nèi)的對比劑會產(chǎn)生強大的、微觀的磁敏感梯度，引起組織T2、T2*弛豫縮短，因而引起組織信號強度的改變。對比劑首次通過組織時主要存在于血管內(nèi)，血管外極少，信號強度受擴散因素影響小，故能反映組織的血流灌注情況。

1.2 動態(tài)弛豫對比增強灌注成像（dynamic contrast enhancement perfusion imaging，DCE-PI）DCE-PI是基于順磁性對比劑注入血管后，對比劑會向周圍組織滲透，引起組織T1時間縮短，對比劑通過后，組織的信號恢復，反復掃描可檢測出對比劑進入、分布及流出組織的情況。

1.3 動脈自旋標記灌注成像（arterial spin labeling perfusion imaging，ASL-PI）該技術(shù)無需外源性對比劑，是以自身血液作為內(nèi)源性示蹤劑的PI方法。水在血液和組織間自由擴散，血液經(jīng)動脈血管以一定的速度流入毛細血管床，毛細血管血液中的水與血管外間隙的組織水進行交換；標記感興趣區(qū)近端動脈血中的質(zhì)子，當被標記的動脈血中的質(zhì)子與組織中的質(zhì)子交換時，將造成組織磁化矢量的改變。ASL-PI不需要外源性對比劑，是一種完全無創(chuàng)的檢查，故ASL-PI可用于腎功能不良及需要重復檢查的患者。但相對于其他PI技術(shù)，ASL信噪比及空間分辨率較低，成像參數(shù)較少。

2 PI的主要成像參數(shù)

DSC-PI的主要成像參數(shù)包括腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、腦血流量（cerebral blood flow，CBF）、平均通過時間（mean transit time，MTT）。CBV指一個腦體素中的血容量與該體素的質(zhì)量之比。CBF指流過體素的總血流量與該體素的質(zhì)量之比。MTT為水分子或?qū)Ρ葎┪⒘Ｍㄟ^體素脈管系統(tǒng)的平均時間。為糾正個體差異所導致的誤差，臨床上一般使用CBV、CBF的相對值，即病灶側(cè)與對側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)灌注參數(shù)比值，通常表示為rCBV、rCBF。DCE-PI的主要成像參數(shù)包括容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（volume transfer contrast，Ktrans）、血管外細胞外間隙容積（volume of extra-vascular extracellular space，Ve）、初始濃度曲線下面積（riAUC）等。Ktrans指對比劑從血管內(nèi)滲漏到血管外細胞外空間的轉(zhuǎn)運系數(shù)。目前ASL-PI獲得的成像參數(shù)較少，僅有CBF及rCBF應(yīng)用于臨床。

3 PI在膠質(zhì)瘤術(shù)前分級中的應(yīng)用

術(shù)前對膠質(zhì)瘤進行正確的診斷并分級，對制訂最佳治療方案有重要作用。常規(guī)MR增強掃描不能對膠質(zhì)瘤進行完全準確的分級。腫瘤血管增殖情況是膠質(zhì)瘤分級的一個非常重要的標準，而PI可以無創(chuàng)性地評估腫瘤的血管增殖情況。Cotton等［2］研究表明，如果腫瘤的最大rCBV值比正常腦白質(zhì)高2倍，則高級別膠質(zhì)瘤（high grade glioma，HGG）可能性大；最大rCBV值比正常腦白質(zhì)低1.5倍，則低級別膠質(zhì)瘤（low grade glioma，LGG）可能性大；而最大rCBV值為正常腦白質(zhì)的1.5～2.0倍，則認為該腫瘤有潛在的侵襲性。Cebeci等［3］對20例HGG和13例LGG患者行DSC及ASL掃描，得到腫瘤實性區(qū)域最大rCBV值、rCBF值與rCBFASL值；HGG組和LGG組的平均最大rCBV值、rCBF值與rCBF-ASL值分別為4.15、2.55、4.7，0.89、0.85、0.96。以1.8 為rCBV閾值鑒別HGG與LGG的敏感度和特異度分別為100.0%和84.6%；以1.36為rCBF閾值鑒別HGG與LGG的敏感度和特異度分別為100.0%和76.9%；當rCBF-ASL閾值取2.1時，鑒別HGG和LGG的敏感度及特異度分別為100.0%和92.3%。

此外，少突膠質(zhì)細胞瘤的rCBV值明顯高于同級別的星形細胞瘤，Saito等［4］研究發(fā)現(xiàn)星形細胞瘤的平均最大rCBV值明顯低于少突星形細胞瘤及少突膠質(zhì)細胞瘤（rCBVmax值分別為2.01±0.68、4.60±1.05、6.17±0.87）；而且II級少突星形細胞瘤及少突膠質(zhì)細胞瘤的rCBV值均大于III級星形細胞瘤，可見僅憑PI對膠質(zhì)瘤進行分級存在一定的局限性。

【作者單位】 西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院放射科 四川瀘州 646000

近年來，一個新的成像參數(shù)血管管徑指數(shù)（vessel size index，VSI）開始應(yīng)用于膠質(zhì)瘤的分級，動物實驗表明，VSI可以直接描述血管的結(jié)構(gòu)，優(yōu)于CBV、CBF等間接反映血管結(jié)構(gòu)的指標［5-6］。康厚藝等［6］對28例（WHO分級II級9例，III級6例，IV級13例）膠質(zhì)瘤患者行PI，得到VSI值，結(jié)果顯示II、III、IV級膠質(zhì)瘤的平均VSI值分別為（44.0± 19.1）μm、（112.3±24.0）μm、（138.8±23.2）μm，不同級別間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。然而PI測量VSI技術(shù)仍處于初步探索階段，掃描參數(shù)的設(shè)定及計算方法的選擇尚待完善。

4 PI在預估患者生存期中的價值

膠質(zhì)瘤患者的生存時間主要與膠質(zhì)瘤的級別、患者年齡、臨床特點、臨床治療方案等有關(guān)。Furtner等［7］對2例LGG 和16例HGG患者的腫瘤灌注與無進展生存期的相關(guān)性進行研究，發(fā)現(xiàn)低灌注組（其中2例為HGG）的平均無進展生存期明顯高于高灌注組，平均無進展生存期分別為（772.5± 290.9）d、（181.8±129.8）d。Akgoz等［8］對68例膠質(zhì)母細胞瘤患者腫瘤灌注與生存期進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)腫瘤基礎(chǔ)rCBV值＜2.0時，中位無進展生存期和總生存期分別為329 d、690 d；當基礎(chǔ)rCBV值≥2.0時，中位無進展生存期和總生存期分別為147 d和422 d。

5 PI在評估膠質(zhì)瘤生物學行為中的研究

膠質(zhì)瘤的生物學行為與腫瘤細胞的增殖活性密切相關(guān)，細胞增殖核蛋白Ki-67是評價人類腫瘤增殖活動的一個可靠指標。Alexiou等［9］對25例膠質(zhì)瘤患者進行研究，發(fā)現(xiàn)腫瘤的rCBV值與Ki-67的表達有明顯相關(guān)性（r=0.853，P＜0.0001）。血管內(nèi)皮生長因子可以明顯促進血管生成，也是腫瘤發(fā)生、發(fā)展、局部浸潤和轉(zhuǎn)移的重要調(diào)控因子［10］。韓彤等［11］對98例經(jīng)病理確診的星形細胞瘤患者進行研究，發(fā)現(xiàn)灌注指標rCBV瘤內(nèi)、rCBV瘤周與血管內(nèi)皮生長因子的表達呈正相關(guān)（r=0.301、0.311，P＜0.01）。

6 PI在膠質(zhì)瘤鑒別診斷中的價值

6.1 與單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷 無明確原發(fā)腫瘤時，顱內(nèi)孤立性轉(zhuǎn)移瘤與HGG的表現(xiàn)有很多相似之處，難以鑒別。兩者的新生血管均很豐富，有學者［12-13］認為轉(zhuǎn)移瘤和膠質(zhì)瘤瘤體的rCBV值差異無統(tǒng)計學意義，而瘤周水腫區(qū)的血流灌注情況卻對鑒別兩者具有重要價值。腦轉(zhuǎn)移瘤的瘤周水腫主要是血管源性水腫，瘤周水腫區(qū)內(nèi)沒有腫瘤細胞浸潤；而HGG呈侵襲性生長，瘤周水腫區(qū)有腫瘤細胞浸潤，并且有部分血管增殖［14］。Lehmann等［14］對11例單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤和13例膠質(zhì)母細胞瘤進行研究，計算瘤周1 cm范圍內(nèi)水腫區(qū)的rCBV值，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移瘤與膠質(zhì)母細胞瘤瘤周1 cm范圍內(nèi)水腫區(qū)的灌注情況明顯不同，轉(zhuǎn)移瘤的平均rCBV值為0.77±0.51，膠質(zhì)母細胞瘤的平均rCBV值為2.07±3.59。丁芳芳等［15］對48 例HGG與38例腦單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤患者行ASL-PI，測量近瘤周區(qū)（距離腫瘤強化邊緣1 cm處）rCBF值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HGG與腦單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤近瘤周區(qū)rCBF中位數(shù)（四分位數(shù)間距）分別為1.101（0.90）、0.720（0.28），差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。當近瘤周區(qū)rCBF閾值為0.895時，鑒別HGG與腦單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤的敏感度與特異度分別為70.8%與84.2%。

6.2 與原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤（PCNSL）的鑒別 PCNSL與膠質(zhì)瘤的治療完全不同，PCNSL以放化療為主，而膠質(zhì)瘤以手術(shù)切除為主，對兩者的鑒別十分重要。PCNSL和HGG均呈浸潤性生長，腫瘤細胞破壞血-腦屏障，常規(guī)MRI增強掃描均可表現(xiàn)出明顯強化。但是PCNSL為乏血供腫瘤，而HGG卻有明顯的血管增殖［16］，這就為PI區(qū)分兩者提供了病理學基礎(chǔ)。Nakajima等［17］對11例PCNSL和23例膠質(zhì)母細胞瘤患者行DSC-PI，發(fā)現(xiàn)PCNSL的rCBV值明顯低于膠質(zhì)母細胞瘤（分別為1.57±0.56、4.99±2.89）；當以2.09為CBV閾值，鑒別兩者的敏感度和特異度分別為90.9%、91.3%。Yamashita等［18］對37例HGG及19例PCNSL患者行ASLPI檢查，獲得HGG及PCNSL的rCBF 值分別為2.61±1.61、1.24±0.37，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

6.3 與腦膿腫的鑒別 腦膿腫與膠質(zhì)瘤常規(guī)MRI增強掃描均可表現(xiàn)為環(huán)形強化，這使得兩者的鑒別較困難。膿腫壁主要為膠原纖維，血供不豐富，新生血管很少，因此一般表現(xiàn)為低灌注。Muccio等［19］對9例腦膿腫及10例膠質(zhì)母細胞瘤患者進行研究，得到腦膿腫組的rCBV值為0.72±0.08，膠質(zhì)母細胞瘤組的rCBV值為4.45±1.50。因此，推測膠質(zhì)母細胞瘤的rCBV值明顯高于腦膿腫，可用于鑒別兩者。

7 PI監(jiān)測膠質(zhì)瘤在治療后的變化

膠質(zhì)瘤患者的綜合治療使其生存時間得到明顯改善，但是放、化療會導致治療相關(guān)性腦損傷的發(fā)生。治療相關(guān)性腦損傷主要包括假性進展及放射性壞死［20］，其與腫瘤復發(fā)在常規(guī)MRI增強掃描上均可表現(xiàn)為異常強化灶，臨床上對兩者的鑒別十分重要。

假性進展一般發(fā)生在治療后2～3個月，也可以發(fā)生于治療期間， 無需特殊治療即可以自行緩解或穩(wěn)定［21］，其機制主要為放、化療導致局部腦組織的炎癥反應(yīng)、血管源性水腫及毛細血管通透性改變［22］。放射性壞死的組織病理學特征為神經(jīng)纖維脫髓鞘、血管內(nèi)皮細胞破壞、膠質(zhì)細胞增生等［23］。盡管治療相關(guān)性腦損傷中也有部分新生血管，但與膠質(zhì)瘤復發(fā)病灶中微血管的數(shù)量及程度有根本區(qū)別。Shin等［24］對19例腫瘤復發(fā)和12例治療相關(guān)性腦損傷患者行DSC-PI和DCE-PI成像研究，結(jié)果顯示腫瘤復發(fā)組和治療相關(guān)性腦損傷組的rCBV、rKtrans和riAUC值分別為4.40±3.07、3.65±2.71、4.27±3.22和2.08±1.15、1.88±1.09、2.23±1.27。當以2.33 為rCBV閾值時，區(qū)分兩者的敏感度和特異度分別為72.2% 和70.0%；當以2.1為rKtrans閾值時，區(qū)分兩者的敏感度和特異度分別為61.1%和80.0%；當以2.29為riAUC閾值時，區(qū)分兩者的敏感度和特異度分別為66.7%和70.0%。張秀明等［25］對12例腦膠質(zhì)瘤復發(fā)和13例腦膠質(zhì)瘤放射性損傷患者行DSC-PI檢查，結(jié)果顯示腦膠質(zhì)瘤復發(fā)區(qū)與放射性損傷區(qū)的平均rCBV值分別為3.34±0.54、1.18±0.32（P＜0.01），最大rCBV值分別為4.00±0.61、1.35±0.35（P＜0.01）。

ASL-PI同樣能很好地鑒別放射性壞死和腫瘤復發(fā)，Ozsunar等［26］對33例膠質(zhì)瘤患者進行研究，其中33例行ASL成像，32例行DSC成像，結(jié)果顯示ASL和DSC區(qū)別腫瘤復發(fā)與放射性壞死的敏感度分別為88%、86%；當以1.3為閾值時，鑒別兩者的敏感度分別為94%、71%。然而，在對兩者進行組織病理學檢查時，發(fā)現(xiàn)治療相關(guān)性腦損傷組織中會混雜殘留的腫瘤組織，同樣復發(fā)腫瘤中也混雜有治療相關(guān)性腦損傷組織，給兩者的鑒別診斷帶來困難。

綜上所述，膠質(zhì)瘤的惡性程度與腫瘤的微血管結(jié)構(gòu)、腫瘤細胞增殖性密切相關(guān)，PI可以對微血管分布及血流灌注情況進行定性和定量分析，在膠質(zhì)瘤的分級、生物學行為的判斷、預測患者生存期、與其他顱腦占位病變及在治療后的監(jiān)測中均有非常重要的價值。但是PI也有一定的局限性，如DSC是基于血-腦屏障的完整性，臨床上膠質(zhì)瘤患者的血-腦屏障均受到一定的破壞，用快速成像方法可減少對比劑向組織滲透引起的誤差，但并不能完全糾正。DCE能反映腫瘤血管的特征，然而目前尚無統(tǒng)一的成像方法，不同的掃描設(shè)備及不同的成像序列均可引起參數(shù)值的變化。ASL信噪比較差，可計算參數(shù)有限，但是由于不需要對比劑，目前的研究越來越多，應(yīng)用前景可觀。

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（本文編輯 張春輝）

R739.41；R730.42

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.06.020

唐光才 E-mail: 168345315@qq.com

2015-11-04

2015-12-06