徐州中心醫(yī)院CT/MRI室

(江蘇 徐州 221009)

王靖雅 師毅冰

3D-ASL腦灌注成像在腦腫瘤診斷與分級中的應(yīng)用價(jià)值

徐州中心醫(yī)院CT/MRI室

(江蘇 徐州 221009)

王靖雅 師毅冰

目的 探討3D動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像(ASL)全腦灌注成像技術(shù)在腦腫瘤診斷與分級中的應(yīng)用價(jià)值。方法 回顧性分析經(jīng)組織病理學(xué)及免疫組化證實(shí)的40例腦腫瘤,包括膠質(zhì)瘤14例(其中低級別膠質(zhì)瘤6例,高級別膠質(zhì)瘤8例)，腦膜瘤10例，轉(zhuǎn)移瘤10例，髓系肉瘤6例。測量3D-ASL腦血流灌注圖像腫瘤實(shí)質(zhì)部分最大腫瘤血流量值(TBFmax),對側(cè)正常白質(zhì)的腦血流量值(CBF)及相對腫瘤血流量值rTBF。rTBF=TBFmax/CBF。將腦腫瘤分為低級別膠質(zhì)瘤組、高級別膠質(zhì)瘤組、腦膜瘤組、轉(zhuǎn)移瘤組及髓系肉瘤組，應(yīng)用單因素方差分析對各組間rTBF值進(jìn)行比較，后續(xù)兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn),P＜0.05為差異有顯著性。結(jié)果 3D-ASL磁共振灌注測量得到的腦腫瘤相對血流量值rTBF，髓系肉瘤組rTBF低于低級別膠質(zhì)瘤組、高級別膠質(zhì)瘤組、轉(zhuǎn)移瘤組及腦膜瘤組，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；低級別膠質(zhì)瘤組rTBF低于高級別膠質(zhì)瘤組、轉(zhuǎn)移瘤組及腦膜瘤組，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；但高級別膠質(zhì)瘤、腦膜瘤和轉(zhuǎn)移瘤三者之間rTBF差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。結(jié)論 3D-ASL能定量反映腫瘤微循環(huán)的灌注情況，對腦腫瘤的診斷、鑒別診斷及分級有重要價(jià)值。

三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記；動(dòng)態(tài)磁敏感對比增強(qiáng)灌注成像；腦腫瘤

腦腫瘤病理類型多種多樣，各種級別的腦腫瘤治療方案以及疾病預(yù)后各不相同，惡性腦腫瘤預(yù)后較差，治療困難且易復(fù)發(fā)，而良性腦腫瘤以后良好，治療容易，復(fù)發(fā)率低；故對腦腫瘤良惡性的鑒別及腫瘤分級顯得具有重要意義。腫瘤新生血管形成在腫瘤侵犯和轉(zhuǎn)移中起最關(guān)鍵作用，若沒有血管生成，腫瘤瘤體直徑僅能達(dá)到1～2mm。因此，對瘤體血管生成進(jìn)行定量評估具有重要意義。常規(guī)MRI增強(qiáng)掃描只能顯示血腦屏障的破壞程度。隨著功能磁共振技術(shù)的發(fā)展，磁共振灌注技術(shù)已成為反映組織微血管分布以及血流灌注的常規(guī)技術(shù)。

磁共振灌注成像技術(shù)包括兩種。DSC-MRI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于腦腫瘤的診斷及治療后評價(jià)。3D-ASL是近年發(fā)展起來的全新容積灌注成像技術(shù)，與傳統(tǒng)的PET、DSC-MRI技術(shù)相比一些優(yōu)勢，已經(jīng)有研究表明多次磁共振增強(qiáng)檢查后可使釓造影劑沉積于腦內(nèi)[1]，3D-ASL不需要注射對比劑，可反復(fù)進(jìn)行檢查，因此其逐漸成為腦腫瘤的診斷、鑒別診斷、治療以及預(yù)后評估的新的方向。目前3D-ASL在腦腫瘤的研究主要集中在膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級[2-4]，其它腫瘤研究相對較少[5]。本研究的目的是探討3D動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像(ASL)全腦灌注成像技術(shù)在腦腫瘤的診斷與分級中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 一般資料 收集我院2015年5月至2016年3月總共46例經(jīng)病理學(xué)證實(shí)的腦腫瘤患者進(jìn)行回顧性研究。其中6名患者因偽影較重被排除，最后40名腦腫瘤患者(其中男性22名，女性18名，年齡范圍15～78歲)進(jìn)入本次研究；40例腦腫瘤包括：10例腦膜瘤，6例低級別膠質(zhì)瘤(WHOⅠ和Ⅱ級)，8例為高級別膠質(zhì)瘤(WHOⅢ和Ⅳ級)，10例為轉(zhuǎn)移瘤，6例髓系肉瘤(Myeloid Sarcoma,MS)。按照世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)2007年中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)對腦腫瘤進(jìn)行分類及分級。研究的入選標(biāo)準(zhǔn)：同一磁共振掃描儀上同時(shí)行3D-ASL檢查和DSC-MRI檢查的患者；沒有進(jìn)行活檢、無手術(shù)切除的腦腫瘤患者；排除標(biāo)準(zhǔn)：有磁共振掃描禁忌癥的患者，接受過相關(guān)治療的患者；有明顯偽影的患者。

1.2 磁共振掃描技術(shù)及參數(shù)采用西門子公司先進(jìn)的Siemens Magnetom Skyra 3.0T磁共振，32通道相控陣線圈。擺位時(shí)頭部務(wù)必?cái)[正。MRI掃描包括常規(guī)MRI成像(軸位T1WI、T2WI，T2WIFLAIR)，3D-ASL，DSC-MRI和增強(qiáng)T1WI(contrast-enhanced，CE-T1WI)。常規(guī)掃描具體參數(shù)：①T1WI，TR2000ms，TE8ms；T2WI，TR6000ms，TE99ms；T2WIFLAIR，TR8000ms，TE85ms，視野(FOV)220mm，矩陣256×256，層厚5mm。

3D-ASL序列為采用脈沖式背景抑制超快速梯度自旋回波(GRASE)及3DFAIRQⅡ灌注模式，偽連續(xù)標(biāo)記、螺旋并行采集三維容積采集方式，標(biāo)記后延遲時(shí)間為1800ms，從而得到分辨率較高的灌注圖像。具體參數(shù)：TR5000ms，TE36ms，視野(FOV)192mm，矩陣256×256，層厚3mm，層數(shù)42層，NEX=3，bandwidth=62.5kHz，掃描時(shí)間為65s。

1.3 3D-ASL圖像后處理 將3 D-A S L全腦灌注圖像傳輸?shù)絊yngoVia 工作站，應(yīng)用MRI Perfusion軟件自動(dòng)生成ASL-CBF偽彩圖，然后手動(dòng)放置感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，定量測量腫瘤血流量(TBF)，由2名有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生分別選擇ROI；ROI放置原則：以常規(guī)掃描T2WI和CE-T1WI圖像為參考，在腫瘤強(qiáng)化最明顯的區(qū)域(偽彩圖上腫瘤實(shí)性部分為色彩最濃的部分)放置ROI，范圍約30mm2，每個(gè)ROI放置3次，然后取平均值；對側(cè)正常腦白質(zhì)感興趣區(qū)放置于對側(cè)半卵圓中心。ROI的放置盡量避開囊變、鈣化、岀血、壞死及較大的血管。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果分析 采用Spss18.0軟件包對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，所得數(shù)值均以(χ-±s)表示。測量3D-ASL腦血流灌注圖像腫瘤實(shí)質(zhì)部分最大腫瘤血流量值(TBFmax)，對側(cè)正常白質(zhì)的腦血流量值(CBF)及相對腫瘤血流量值rTBF。rTBF=TBFmax/CBF。將腦腫瘤分為低級別膠質(zhì)瘤組、高級別膠質(zhì)瘤組、腦膜瘤組、轉(zhuǎn)移瘤組及髓系肉瘤組，應(yīng)用單因素方差分析對各組間rCBF值進(jìn)行比較，后續(xù)兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有顯著性。

2 結(jié) 果

2.1 3D-ASL在不同腦腫瘤的定量灌注分析的研究 3D-ASL磁共振灌注成像技術(shù)定量不同類型腦腫瘤血流量比值rTBF的比較分析結(jié)果見表1及圖1。

40例腦腫瘤3D-ASL灌注圖及rTBF定量參數(shù)結(jié)果如下：髓系肉瘤表現(xiàn)為稍低灌注，其rTBF(0.84±0.13)分別低于低級別膠質(zhì)瘤組、轉(zhuǎn)移瘤組、腦膜瘤組、高級別膠質(zhì)瘤組，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；低級別膠質(zhì)瘤表現(xiàn)為稍高灌注，rTBF(1.81±0.15)分別低于轉(zhuǎn)移瘤組、腦膜瘤組、高級別膠質(zhì)瘤組，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤和高級別膠質(zhì)瘤均表現(xiàn)為不同程度高灌注，rTBF分別為(3.49±0.71)，(3.95±0.99)和(4.26±0.97)，三者之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。而且轉(zhuǎn)移瘤和高級別膠質(zhì)瘤均顯示不均勻的血流分布。

2.2 部分病例圖 見圖2-9。

3 討 論

常規(guī)MRI對腦腫瘤分級、腫瘤侵犯程度及療效評估等方面作用有一些限制。惡性腫瘤的常規(guī)影像學(xué)表現(xiàn)并不都具有特異性。例如高級別的腦腫瘤可以表現(xiàn)為無明顯強(qiáng)化或不強(qiáng)化，而有些低級別腫瘤增強(qiáng)掃描明顯強(qiáng)化。惡性腦腫瘤生長、浸潤和轉(zhuǎn)移都與腫瘤血管生成密切相關(guān)。所以，對腦腫瘤血管生成情況的準(zhǔn)確評估具有重要臨床意義。但常規(guī)MRI增強(qiáng)僅能反映腦腫瘤血腦屏障的破壞程度，并不能提供腫瘤血管生成的更多有用信息[6]，磁共振灌注技術(shù)可以測量腫瘤的血流量，從而評估腫瘤組織的血流分布特點(diǎn)。3D-ASL灌注技術(shù)能無創(chuàng)地提供腦組織的血流灌注信息，對腦腫瘤的診斷具有較高的應(yīng)用價(jià)值[7-8]。

本研究采用的3D-ASL磁共振灌注技術(shù)是近年發(fā)展起來的全腦容積灌注成像技術(shù)，突破了傳統(tǒng)2D-ASL的各種限制，通過偽連續(xù)標(biāo)記以及三維螺旋并行采集，大大地提高了圖像信噪比，而圖像偽影少，掃描范圍更廣，這些成像技術(shù)方面的突破使3D-ASL能常規(guī)應(yīng)用于臨床，使其在腦腫瘤的診斷、鑒別診斷及分級中發(fā)揮重要作用。3D-ASL灌注成像不僅能清晰顯示正常腦組織的血流分布情況，還能反映顯示腫瘤周圍血流分布情況，能清晰顯示腫瘤內(nèi)部不均勻的微血管分布，因此3D-ASL磁共振灌注成像對腦腫瘤，尤其是膠質(zhì)瘤的分級具有重要意義。

本研究中高級別膠質(zhì)瘤相對血流灌注值rTBF明顯高于低級別膠質(zhì)瘤，這與以往報(bào)道相符[9]，但與轉(zhuǎn)移瘤及腦膜瘤無明顯差異。3D-ASL磁共振灌注成像能顯示不同級別的腦膠質(zhì)瘤血流灌注情況，對腦膠質(zhì)瘤的惡性程度做出客觀評價(jià)，可作為術(shù)前的分級診斷。轉(zhuǎn)移瘤是最常見的繼發(fā)腦腫瘤，易出現(xiàn)壞死、囊變及出血，ASL表現(xiàn)不均勻環(huán)形高灌注，中心壞死及囊變區(qū)域低灌注，本研究中其灌注程度顯著高于低級別膠質(zhì)瘤，但與高級別膠質(zhì)瘤及腦膜瘤無明顯差異，與吳雪斌[10]等的研究類似。腦膜瘤表現(xiàn)為明顯高灌注，rCBF顯著高于低級別膠質(zhì)瘤，但與高級別膠質(zhì)瘤及轉(zhuǎn)移瘤無明顯差異，且瘤周水腫rCBF較低，主要原因是腦膜瘤為顱內(nèi)腦外腫瘤，其血供豐富，不受血腦屏障影響，腫瘤侵襲性較差，故表現(xiàn)為高灌注，這與之前的研究[11-12]相似。本研究中，6例腦髓系肉瘤增強(qiáng)掃描表現(xiàn)為明顯較均勻強(qiáng)化，但3D-ASL灌注表現(xiàn)為不均勻的稍低灌注，rTBF值最低，低于低級別膠質(zhì)瘤，明顯低于腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤及高級別膠質(zhì)瘤，這在之前未見報(bào)道，分析原因可能是，髓系肉瘤盡管為WHO分級的IV級腫瘤，但在病理學(xué)上表現(xiàn)為血供不豐富的惡性腫瘤，因此表現(xiàn)為低灌注，這種灌注表現(xiàn)類似于中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤的灌注表現(xiàn)[13]。因此我們認(rèn)為，3DASL灌注表現(xiàn)對腦髓系肉瘤和中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤的鑒別是很困難的。由于手術(shù)對髓系肉瘤的治療意義不大，因此3D-ASL的灌注表現(xiàn)對其臨床治療方案及預(yù)后評估具有重大的應(yīng)用價(jià)值。

另一方面，部分高級別膠質(zhì)瘤病例的瘤體實(shí)性部分強(qiáng)化不明顯，但在3D ASL-CBF圖像上呈相對高灌注區(qū)，這種情況可能是由于腫瘤的新生血管生成，所以腫瘤惡性程度最高的部分并不一定是瘤體強(qiáng)化最明顯的區(qū)域[14-15]。已經(jīng)有高達(dá)40%的文獻(xiàn)報(bào)道高級別膠質(zhì)瘤在增強(qiáng)掃描時(shí)無強(qiáng)化或輕微強(qiáng)化[16]，所以不強(qiáng)化或輕微強(qiáng)化并不一定就是低級別膠質(zhì)瘤，而明顯強(qiáng)化也不代表就是高級別膠質(zhì)瘤。所以，僅僅用病灶強(qiáng)化程度的高低來評估膠質(zhì)瘤的分級是不準(zhǔn)確的。因此，3D-ASL可成為常規(guī)成像方法，能有效地輔助評估腦腫瘤血管生成的程度及侵襲情況，這對確定腦腫瘤性質(zhì)是有重大價(jià)值。

本研究存在的不足之處:首先，髓系肉瘤樣本量，還需要更大樣本的研究進(jìn)一步證實(shí)，但由于其罕見性，因此獲得大樣本病例較為困難。其次，盡管3D-ASL磁共振灌注技術(shù)在腦腫瘤的定性及術(shù)前分級中具有很多優(yōu)勢，但目前仍受諸多因素的限制，尤其是對擺位要求十分嚴(yán)格，例如兩側(cè)的標(biāo)記位置不在同一解剖水平就會(huì)導(dǎo)致CBF值的計(jì)算錯(cuò)誤，從而造成兩側(cè)大腦半球灌注差異的假象，因此我們對3D-ASL灌注的測量也要客觀和全面，以免過高的估計(jì)。

3D-ASL磁共振灌注技術(shù)是非侵入性的、無需注射對比劑的成像方法，其可重復(fù)性強(qiáng)且簡單易行，對于腎功能不全者或兒童患者仍可檢查。目前，3D-ASL作為腦腫瘤灌注成像的全新方法，能定量地反映腦腫瘤微循環(huán)的灌注情況，能可靠地評價(jià)腦腫瘤的灌注水平、腫瘤組織的血管生成情況及侵襲程度，因此對腦腫瘤治療方案的制定具有重要參考價(jià)值，有助于腦腫瘤的術(shù)前診斷及分級，值得臨床推廣應(yīng)用。

表1 五組間rTBF分析結(jié)果

表1 五組間rTBF分析結(jié)果

注：* 與髓系肉瘤組比較，P＜0.05；# 與低級別膠質(zhì)瘤組比較，P＜0.05

組別 N rTBF F P髓系肉瘤組 6 0.84±0.13 26.248 0.000低級別膠質(zhì)瘤組* 6 1.81±0.15高級別膠質(zhì)瘤組*# 8 4.26±0.97轉(zhuǎn)移瘤組*# 10 3.49±0.71腦膜瘤組*# 10 3.95±0.99

圖1 五組間rTBF柱狀圖分析。

圖2-5 男，62歲，右枕部腦膜瘤。T2WI及FLAIR（圖1-2）表現(xiàn)為橢圓形稍高信號，信號不均勻，CE-T1WI（圖3）輕-中度強(qiáng)化，3D-ASL（圖4）灌注圖顯示不均勻的高灌注。圖6-9 女，28歲，左側(cè)小腦半球髓系肉瘤。T2WI及FLAIR（圖6-7）表現(xiàn)為類圓形稍高信號，CE-T1WI（圖8）明顯均勻強(qiáng)化，3D-ASL（圖9）灌注圖顯示不均勻的低灌注。

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(本文編輯:謝婷婷)

3D-ASL MRI Perfusion Technique in the Application Value of Brain Tumor

WANG Jing-ya, SHI Yi-bing. Department of CT and MR, Xuzhou Central Hospital,Xuzhou 221009, Jiangsu Province, China

ObjectiveTo study the three-dimensional arterial spin labeling (3D-ASL)whole brain perfusion imaging in the diagnosis of brain tumor and application value of classification.MethodsRetrospective analysis confirmed by histopathological and immunhistochemical of 40 cases of brain tumors, including 14 cases of gliomas (6 cases with low grade gliomas and 8 high grade glioma), 6 cases of myeloid sarcoma, 10 cases of meningioma and metastatic tumor, respectively. Measure 3D-ASL cerebral blood flow perfusion image tumor substantial part of the largest value (TBFmax), the contralateral normal white matter of cerebral blood flow (CBF) value and the relative tumor blood flow(rTBF). rTBF=TBFmax/CBF. Glioma were divided into low and high grade,meningioma, metastatic tumor group and myeloid sarcoma group, using the single factor analysis of variance of rCBF value comparison between groups, using the snk-q test to compare two difference was statistically significant (P＜0.05).ResultsThe rCBF of 3D-ASL was obtained quantitative magnetic resonance perfusion imaging parameters,quantitative rTBF myeloid sarcoma group were lower than low grade glioma group,the high grade glioma group, metastatic tumors and meningiomas group, the differences were statistically significant, rTBF low grade glioma group were lower than the group of high grade glioma, meningioma and metastases group, the differences were statistically significant, high grade glioma, meningioma,and among metastases was no statistically significant difference.Conclusion3D-ASL can quantitatively reflect the perfusion of the tumor microcirculation, diagnosis, differential diagnosis and classification of brain tumors has important value.

3D-arterial Spin Labeling; Brain Tumors; rTBF

R739.41；R445.2

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.12.002

師毅冰

2017-07-08