張秀明 ZHANG Xiuming

戴 峰2 DAI Feng

喬 偉1 QIAO Wei

馮 勇1 FENG Yong

劉念龍1 LIU Nianlong

周世波1 ZHOU Shibo

郭 震1 GUO Zhen

2. 東南大學(xué)附屬南京第二醫(yī)院放射科江蘇南京 210003

惡性腦膠質(zhì)瘤術(shù)后給予放療或聯(lián)合放化療能明顯改善患者的預(yù)后，目前已成為標(biāo)準(zhǔn)治療方案。但是，放療過(guò)程中常常發(fā)生急性、亞急性和慢性放射性損傷，容易與腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)混淆。因此，如何有效地鑒別腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)和放射性損傷成為臨床關(guān)注和研究的熱點(diǎn)[1,2]。

病理組織活檢是診斷腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其作為一種有創(chuàng)性的檢查手段在臨床上常常受到各種條件的制約。磁共振功能成像（fMRI）作為一種無(wú)創(chuàng)的功能成像技術(shù)，能夠從多角度定量反映活體組織的微循環(huán)狀態(tài)，并在一定程度上反映其化學(xué)代謝情況，可以提供較多參考信息[3]。本研究將fMRI綜合運(yùn)用于腦膠質(zhì)瘤術(shù)后患者成像診斷中，評(píng)價(jià)磁共振灌注成像（PWI）、擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）和1H-磁共振波譜成像（1H-MRS）在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 2009-06～2010-12 江蘇省腫瘤醫(yī)院放療科收治的腦膠質(zhì)瘤全切術(shù)后（術(shù)后病理證實(shí)為腦膠質(zhì)瘤）行放療或放化療的25例患者，其中男14例，女11例；年齡36～58歲，平均（42.7±3.75）歲。25例患者中，行MRI掃描≥2次15例。所有患者隨訪6～12個(gè)月，隨訪期間均行2次或2次以上MRI掃描，結(jié)合隨訪和影像資料明確腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)12例，治療后放射性損傷13例。腫瘤復(fù)發(fā)的診斷標(biāo)準(zhǔn)為：隨訪期不經(jīng)放射性治療強(qiáng)化病灶逐漸擴(kuò)大，周?chē)[及占位效應(yīng)逐漸加重，臨床表現(xiàn)逐漸惡化；或強(qiáng)化病灶經(jīng)放射性治療后范圍縮小，周?chē)[及占位效應(yīng)逐漸減輕，即對(duì)放療有效。放射性腦損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)為：隨訪強(qiáng)化病灶無(wú)變化或逐漸縮小，周?chē)[及占位效應(yīng)逐漸減輕，臨床表現(xiàn)穩(wěn)定或逐漸好轉(zhuǎn)；其中部分強(qiáng)化病灶可先表現(xiàn)為實(shí)性強(qiáng)化轉(zhuǎn)變?yōu)槟汤覙踊蛴鹈珮訌?qiáng)化，隨后再表現(xiàn)為強(qiáng)化范圍縮小。

1.2 儀器與方法 采用Philips Achieva 1.5T磁共振成像系統(tǒng)，Sense NV 16線圈，應(yīng)用常規(guī)SE和TSE序列獲得常規(guī)平掃和增強(qiáng)橫斷位、矢狀位和冠狀位T1WI和T2WI影像。DWI參數(shù)：TR 2764 ms，TE 67 ms，矩陣 192×173，F(xiàn)OV 230×259；經(jīng)橈動(dòng)脈注射釓噴酸葡胺注射液（馬根維顯）20 ml，流速3.0 ml/s，行PWI掃描。PWI參數(shù)：TR 1500 ms，TE 140 ms，矩陣 88×87，F(xiàn)OV 224×224，每個(gè)層面獲得40幅圖像；然后以PWI圖像為標(biāo)準(zhǔn)選取波譜掃描感興趣區(qū)（ROI，即高灌注區(qū)域，大小為1.2 cm×1.2 cm×1.2 cm）和對(duì)側(cè)鏡像區(qū)，采用PRESS序列行MRS掃描，參數(shù)：TR 2000 ms，TE 144 ms，采集次數(shù)512次。

1.3 PWI圖像處理 將原始圖像導(dǎo)入工作站，自動(dòng)生成腦血容量（CBV）、腦血流量（CBF）、達(dá)峰時(shí)間（TTP）偽彩圖，在病變區(qū)域內(nèi)及對(duì)側(cè)鏡像區(qū)內(nèi)設(shè)置面積為1 cm2的標(biāo)準(zhǔn)ROI，每個(gè)部位至少測(cè)量3次，獲得最大和平均CBV等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)值，將患側(cè)與對(duì)側(cè)鏡像區(qū)參數(shù)值相除，獲得標(biāo)準(zhǔn)化腦血容量（CBVnorm）。

DWI圖像處理：將掃描的DWI圖像自動(dòng)重建生成磁共振表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）圖，選取與高灌注區(qū)相同病變區(qū)域和對(duì)側(cè)鏡像區(qū)內(nèi)設(shè)置面積為1 cm2的標(biāo)準(zhǔn)ROI，將患側(cè)與對(duì)側(cè)鏡像區(qū)參數(shù)值相除，獲得標(biāo)準(zhǔn)化ADC值（ADCnorm）。

MRS圖像處理：將原始圖像導(dǎo)入工作站，軟件自動(dòng)完成信號(hào)平均、基線校正、相位循環(huán)、代謝物識(shí)別及峰值計(jì)算，觀察代謝物膽堿（Cho）、N-乙酰天門(mén)冬氨酸（NAA）、肌酸/磷酸肌酸（Cr），獲得病變區(qū)域Cho/Cr、Cho/NAA值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件，計(jì)量資料經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較復(fù)發(fā)和放射性損傷區(qū)的最大和平均CBVnorm、ADCnorm、Cho/Cr和Cho/NAA值，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)區(qū)平均CBVnorm及最大CBVnorm均高于放射性損傷區(qū)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷區(qū)ADCnorm、Cho/Cr和Cho/NAA值比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）（表1）。腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)及放射性損傷T1WI增強(qiáng)、ADC值、PWI和1H-MRS圖像分別見(jiàn)圖1、圖2。

表1 腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷fMRI參數(shù)比較

3 討論

惡性腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療和輔助放化療可以提高術(shù)后治療效果，但放射性損傷造成的副作用導(dǎo)致腦組織不可逆的放射性壞死。放射性損傷導(dǎo)致壞死的發(fā)生率約為2%～24%，損傷程度與照射劑量、受照體積和化療等多種因素有關(guān)[4]。腫瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷鑒別常依靠活組織病理檢查，但外科術(shù)后患者很少再行活組織病理檢查，因此臨床上經(jīng)常以多次隨訪動(dòng)態(tài)觀察的影像學(xué)資料結(jié)合臨床表現(xiàn)來(lái)確定患者是否有復(fù)發(fā)或放射性損傷[5]。

常規(guī)影像學(xué)檢查顯示，放射性損傷多位于側(cè)腦室周?chē)X白質(zhì)、胼胝體和遠(yuǎn)離原發(fā)腫瘤的區(qū)域，呈肥皂泡或干酪樣改變。但這兩種改變存在異質(zhì)性，在常規(guī)磁共振T2WI圖像上均表現(xiàn)為高信號(hào)，具有占位效應(yīng)，并且腫瘤殘余組織、腫瘤復(fù)發(fā)或放射性損傷及放射性壞死均可強(qiáng)化，而且可以保持一段時(shí)間形態(tài)無(wú)較大改變[6]。

圖1 腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療后復(fù)發(fā)患者。A～C依次為T(mén)1WI、T2WI及增強(qiáng)掃描；D. ADC圖局部為低信號(hào)，測(cè)得ADCnorm為1.29；E.灌注成像示該區(qū)域呈明顯實(shí)性條狀綠色高灌注區(qū)，高于周邊組織，局部CBVnorm為4.52；F.該興趣區(qū)行單體素波譜分析結(jié)果示，Cho/NAA值為4.12，明顯升高

圖2 腦膠質(zhì)瘤術(shù)后放療后放射性損傷患者。A～C依次為T(mén)1WI、T2WI及增強(qiáng)掃描；D. ADC圖局部ADCnorm稍低，約為1.67；E.灌注成像示局部呈等或稍高灌注，僅見(jiàn)少許條狀綠色略高灌注區(qū)，其CBVnorm為1.05；F.該興趣區(qū)行單體素波譜分析結(jié)果示，Cho/NAA值為1.43，比值升高

fMRI是磁共振成像中迅速發(fā)展的領(lǐng)域，包括PWI、DWI和MRS等一系列評(píng)估組織器官生理功能的分子影像學(xué)技術(shù)。PWI是通過(guò)增強(qiáng)劑在腦組織內(nèi)的首過(guò)效應(yīng)觀察血流動(dòng)力學(xué)的變化，CBV能反映局部組織微循環(huán)，與腫瘤血管再生和微血管密度呈正相關(guān)[7]。Hu等[8]研究表明，腫瘤血管相對(duì)于正常組織的血管更加迂曲、血管壁的完整性不佳、通透性增加；而放射性損傷區(qū)由于內(nèi)皮細(xì)胞及微小血管破壞呈局部缺血低灌注改變。因此，單純腫瘤實(shí)體組織和放射性損傷壞死區(qū)可以通過(guò)PWI很明確地辨別。但是對(duì)于腫瘤復(fù)發(fā)患者而言，其局部區(qū)域是復(fù)發(fā)組織與損傷壞死組織混合存在。Bobek-Billewicz等[9]通過(guò)將CBV標(biāo)準(zhǔn)化（即CBVnorm= CBV患側(cè)/ CBV健側(cè)）獲取CBVnorm閾值，當(dāng)最大CBVnorm＞1.7或平均CBVnorm＞1.25判定為腫瘤復(fù)發(fā)，最大CBVnorm＜1.0或平均CBVnorm＜0.5判定為放射性損傷。本研究結(jié)果顯示，腫瘤復(fù)發(fā)的平均和最大CBVnorm值高于腫瘤損傷區(qū)域，符合腫瘤復(fù)發(fā)區(qū)因其富血供且血管迂曲呈高灌注表現(xiàn)，且高于放射性損傷灌注值的理論；但是放射性損傷并非為完全理論上的低灌注改變，可以表現(xiàn)為稍高灌注，且高于Bobek-Billewicz等[9]的標(biāo)準(zhǔn)，可能與患者多處于放射損傷急性和亞急性期，局部組織損傷血管反應(yīng)性增生，而炎性改變本身為高灌注改變，或者局部組織尚未完全損傷壞死，這些成分混雜在以低灌注為主的完全損傷區(qū)即可增加其灌注值，因此使放射性損傷病灶的灌注值呈稍高的表現(xiàn)，此現(xiàn)象有待于進(jìn)一步臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)病理分析證實(shí)。

DWI通過(guò)觀察水分子微觀運(yùn)動(dòng)反映組織結(jié)構(gòu)功能，ADC值是其定量分析圖，廣泛應(yīng)用于急性腦卒中、腫瘤壞死和膿腫等的鑒別診斷[10]。對(duì)于腫瘤組織而言，由于結(jié)構(gòu)緊密或細(xì)胞毒性水腫引起水分子擴(kuò)散減弱，其ADC值降低。Zeng等[11]研究顯示，腫瘤復(fù)發(fā)部位ADC值低于非復(fù)發(fā)組，但Asao等[12]研究發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)組織ADC值低于放射損傷組織。本研究結(jié)果顯示，腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷區(qū)ADCnorm分別為1.49±0.28和1.62±0.26，盡管腫瘤復(fù)發(fā)組織ADCnorm較放射性損傷組織稍低，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本組患者例數(shù)較少，且ADC值在腫瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷的觀測(cè)中受多種因素的影響，如腫瘤的微血管再生可能會(huì)使ADC值升高，而放射性損傷時(shí)組織膠質(zhì)增生、纖維化和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)也可使ADC值減低。在不同的階段，不同的病理進(jìn)程中擴(kuò)散表現(xiàn)也不盡相同，考慮可能是由于本組患者偏向集中于某一病理進(jìn)程所致，有待于擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究。

MRS可以無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)組織化學(xué)和體內(nèi)代謝產(chǎn)物的變化，腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)病灶呈現(xiàn)高Cho峰和低NAA峰，與既往研究結(jié)果[13]一致，膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)灶主要由異常增殖的腫瘤細(xì)胞構(gòu)成，呈浸潤(rùn)生長(zhǎng)，侵犯正常神經(jīng)元包體和軸突，使其完整性破壞，導(dǎo)致功能缺陷，使局部區(qū)域NAA峰顯著下降，Cho含量的高低反映腫瘤細(xì)胞膜增生和分裂的旺盛程度，腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)失控，細(xì)胞膜增生分裂較旺盛，故Cho峰值明顯升高[14]，Weybright等[15]對(duì)29例腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷患者的研究顯示，腫瘤復(fù)發(fā)的Cho/Cr、Cho/NAA值高于放射性損傷和正常腦組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，腫瘤復(fù)發(fā)具有特征性的Cho升高、NAA降低，Cho/Cr＞2和（或）Cho/NAA＞2.5則高度提示腫瘤復(fù)發(fā)。放射性損傷急性或亞急性期因同樣存在細(xì)胞破壞與炎性修復(fù)，可以造成Cho升高和NAA峰減低，當(dāng)放射性損傷和壞死終末期時(shí)，除脂質(zhì)成分以外，其他代謝物表現(xiàn)水平均較低；但處于急性或亞急性期的放射性損傷，因其細(xì)胞增生程度無(wú)腫瘤細(xì)胞增生旺盛，故Cho峰值雖升高，但無(wú)膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)升高明顯[14]。本研究結(jié)果顯示，腫瘤復(fù)發(fā)時(shí)Cho/Cr和Cho/NAA值高于放射性損傷，同時(shí)也符合Cho/Cr＞2和（或）Cho/NAA＞2.5的標(biāo)準(zhǔn)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與樣本量較小有關(guān)，而且本組患者放射性損傷與腫瘤復(fù)發(fā)常并存。因此，兩組患者的波譜改變不如單純腫瘤復(fù)發(fā)或單純放射性損傷明顯。

PWI在鑒別腫瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷時(shí)，可以根據(jù)其rCBV值的高低將二者加以區(qū)分，DWI和MRS的改變可以輔助PWI確定腫瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷的診斷。即綜合多指標(biāo)的fMRI成像可以完善單一形態(tài)學(xué)的診斷，從血流動(dòng)力學(xué)和組織代謝產(chǎn)物的水平指導(dǎo)臨床診斷和治療。

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