磁共振彌散成像應(yīng)用于腦膜瘤中的研究進(jìn)展

劉元元（綜述），肖新蘭（審校）

（南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院磁共振室，南昌 330006）

腦膜瘤是顱內(nèi)第2常見的腫瘤［1］，大部分腦膜瘤影像學(xué)檢查診斷不困難，CT和磁共振在腦膜瘤的診斷中起著關(guān)鍵的作用。典型的腦膜瘤在CT和磁共振圖像上都有典型的表現(xiàn)，但是鑒別良惡性仍存在一定的困難，良性和惡性腦膜瘤的各種亞型，在常規(guī)磁共振和CT中很難做出準(zhǔn)確的診斷。

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像 （diffusoion weighted imaging，DWI）反映的是水分子的布朗運(yùn)動(dòng)［2］，在腦部急性缺血中的診斷作用已經(jīng)得到公認(rèn)，在評(píng)價(jià)腦部腫瘤的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和分級(jí)中發(fā)揮著非常重要的作用。筆者就磁共振DWI在腦膜瘤中的應(yīng)用作如下綜述。

1 磁共振DWI的原理

DWI是利用特殊的磁共振序列觀察活體組織中水分子的微觀擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，是一種對(duì)水分子運(yùn)動(dòng)敏感的成像技術(shù)。DWI是目前在活體上對(duì)水分子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量與成像的唯一無創(chuàng)性方法，能反映人體組織的空間組成信息及病理生理狀態(tài)下各組織之間的水分子交換的功能狀況。影響DWI的因素較多，主要有擴(kuò)散敏感系數(shù)（b值）、擴(kuò)散系數(shù)（D）、T2透過效應(yīng)(T2 Shine-through effect)及各向異性［3］。 b 值體現(xiàn)了MR成像序列對(duì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)表觀的敏感程度，隨著b值的增高，DWI的權(quán)重增大，但是圖像信噪比會(huì)降低。DWI信號(hào)除了受水分子擴(kuò)散的影響外，還受到多種生理因素的影響，如運(yùn)動(dòng)、呼吸、灌注等，所以常用表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）來描述活體的擴(kuò)散狀況。ADC值與DWI信號(hào)的關(guān)系可用公式:ADC=［In（Sl/S2）］/（b2-b1)來表示，其中Sl、S2分別為與bl、b2值相對(duì)應(yīng)的DWI信號(hào)強(qiáng)度，若ADC值增加，則DWI信號(hào)降低，反之亦然。當(dāng)受檢組織T2信號(hào)增高時(shí)，在DWI上可殘留明顯的T2圖像對(duì)比，這種現(xiàn)象稱為T2透過效應(yīng)，它可造成擴(kuò)散受限的假陽性，因此消除T2透過效應(yīng)是必須的，常用的方法是形成ADC圖，可以對(duì)組織水分子擴(kuò)散作定量的評(píng)價(jià)。

對(duì)腫瘤的診斷，病理學(xué)依據(jù)是腫瘤組織學(xué)上的特征，包括細(xì)胞密度、核異型性、有絲分裂行為、細(xì)胞核變形、血管增生以及壞死等。DWI和病灶的細(xì)胞密度相關(guān)聯(lián)，包括間質(zhì)成分，如血管增生和纖維細(xì)胞密集程度等［4］。DWI反映組織的水分子布朗運(yùn)動(dòng)，通過測(cè)量ADC值可以定量的評(píng)價(jià)水分子運(yùn)動(dòng)。有研究［5］表明，病灶的ADC值和病灶的組織細(xì)胞的致密程度有很強(qiáng)的相關(guān)性，高ADC值，一般表示病灶細(xì)胞致密性較低、壞死或者囊變，反映細(xì)胞間隙增開，水分子擴(kuò)散自由度增加；低ADC值，反映病灶細(xì)胞致密度高，也就是說，細(xì)胞致密度高的病灶A(yù)DC值低，細(xì)胞致密度低的病灶A(yù)DC值高。

DWI最早應(yīng)用于急性腦梗死，后在顱內(nèi)其他疾病應(yīng)用也逐漸開展［6］。DWI在鑒別表皮樣囊腫和蛛網(wǎng)膜囊腫中發(fā)揮重要的作用。表皮樣囊腫因?yàn)槠鋬?nèi)容物對(duì)水分子擴(kuò)散的限制，DWI呈高信號(hào)，而蛛網(wǎng)膜囊腫內(nèi)容物和腦脊液相同，DWI呈低信號(hào)［7］。DWI鑒別膿腫比較敏感，膿腫由于膿液是一種黏稠、厚實(shí)的液體，包含了大量的炎性細(xì)胞、細(xì)菌、消化后的蛋白質(zhì)和纖維蛋白［8］，這些液體黏稠的性狀，限制了水分子的自由擴(kuò)散，因此DWI顯示高信號(hào)，ADC值較低。

2 腦膜瘤的臨床分級(jí)和組織病理學(xué)

腦膜瘤為僅次于膠質(zhì)瘤的第2種常見的顱內(nèi)腫瘤，91%～95%為良性，起病慢，病程長［1］。腫瘤來源于蛛網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞，常見于富含蛛網(wǎng)膜顆粒與蛛網(wǎng)膜絨毛的地方，以上矢狀竇旁、大腦凸面及大腦鐮多見，其次為蝶骨嵴、鞍結(jié)節(jié)、嗅溝、小腦橋腦角及小腦幕等部位［9］。腦膜瘤多有頸內(nèi)及頸外動(dòng)脈雙重血供，因此腦膜瘤的血供常較豐富。外科腫瘤切除仍是最有效的治療方法。

根據(jù)2006年11月的德國海德堡會(huì)議上通過的 《2007年WHO CNS腫瘤分類》［10］， 腦膜瘤有 15種病理分型，3種（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）分級(jí)。WHO對(duì)腦膜瘤進(jìn)行分級(jí)的病理標(biāo)準(zhǔn)為:瘤細(xì)胞的豐富程度、細(xì)胞生長活躍狀態(tài)、核異型情況、核分裂像多少、瘤組織壞死、有無腦組織浸潤等。Ⅰ級(jí)腫瘤增生傾向小，僅手術(shù)全切可能治愈；Ⅱ級(jí)腫瘤有向更高惡性腫瘤進(jìn)展的傾向；Ⅲ級(jí)腫瘤一般有惡性組織學(xué)證據(jù)，包括腫瘤細(xì)胞核不典型和活躍的核分裂，大多數(shù)情況下Ⅲ級(jí)腫瘤都應(yīng)輔以放療和化療。腫瘤的組織學(xué)級(jí)別是臨床上用于推測(cè)預(yù)后和預(yù)測(cè)療效較為重要的一項(xiàng)指標(biāo)，不論其他指標(biāo)如何，Ⅱ級(jí)腫瘤的存活期一般都＞5年，而Ⅲ級(jí)腫瘤的存活期一般為2～3年。腦膜瘤較常見的5種分型:纖維型腦膜瘤、上皮型腦膜瘤、血管瘤型腦膜瘤 （WHO I），非典型腦膜瘤（WHOⅡ）以及間變型腦膜瘤（WHOⅢ）。1）纖維型腦膜瘤是腦膜瘤的常見亞型，屬于較少機(jī)會(huì)復(fù)發(fā)和侵襲的腦膜瘤，WHO分級(jí)Ⅰ級(jí)。瘤細(xì)胞及其核均呈長梭形，膠質(zhì)纖維較多，瘤細(xì)胞排列成疏松的同心漩渦狀，包膜完整，瘤體內(nèi)膠原纖維玻璃樣變及鈣化的出現(xiàn)使其自由水含量減少，間質(zhì)成分增多［11］。2）上皮型腦膜瘤也是腦膜瘤常見的亞型，WHO分級(jí)Ⅰ級(jí)，病理切片上可見均勻分布的卵圓形腦膜瘤上皮細(xì)胞，中等致密排列，間質(zhì)成分少見，血液供應(yīng)比較豐富，質(zhì)地中等偏軟，有明確的腫瘤腦組織界面。3）血管型腦膜瘤為WHOⅠ級(jí)腫瘤，病理上腫瘤組織為增生豐富發(fā)育完好的厚壁、薄壁血管，其間有散在分布的腦膜瘤上皮細(xì)胞組成小巢，可有一定程度的異型細(xì)胞，但是往往缺乏核分裂象［12］。血管型腦膜瘤多數(shù)質(zhì)地偏軟，沒有明確的蛛網(wǎng)膜間隙，不侵犯腦組織生長，與周圍腦組織存在很多穿支供血，此類腫瘤手術(shù)難度大，若能全切則可治愈，若不能全切，應(yīng)用γ刀治療效果較好，因此準(zhǔn)確的術(shù)前分型，對(duì)血管瘤型腦膜瘤術(shù)前準(zhǔn)備有著重要的臨床意義［13］。4）非典型性腦膜瘤為 WHO Ⅱ級(jí)，其組織學(xué)表現(xiàn)為細(xì)胞豐富、核分裂活躍、胞核與胞質(zhì)比例增加，胞核有一定異形性、連續(xù)而無一定形態(tài)的生長，且無明顯間變。2007年版“WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的病理分類”參考過去A.Perry等［14］對(duì)大組診斷為“惡性腦膜瘤”病例的組織病理表現(xiàn)行多變數(shù)分析研究，將腦浸潤新增加為確定非典型腦膜瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn)之一，僅根據(jù)腦浸潤一項(xiàng)就可以確定非典型性腦膜瘤的診斷。5）間變型腦膜瘤為WHOⅢ級(jí)，血供豐富，腫瘤與腦組織界限不清楚，腫瘤浸潤腦組織生長，鏡下可見腫瘤細(xì)胞密集，異型性明顯，核分裂易見，間質(zhì)少，中心壞死常見［15］。

3 常規(guī)磁共振和DWI應(yīng)用于腦膜瘤的診斷

在常規(guī)MRI圖像上，腦膜瘤常表現(xiàn)為腦外占位，呈圓形、橢圓形，也有不規(guī)則形，TlWI序列:56%～94%的腦膜瘤表現(xiàn)為與腦皮質(zhì)相近的信號(hào)強(qiáng)度。T2Wl序列:43%～52%的腦膜瘤與腦皮質(zhì)相近的等信號(hào)，35%～44%呈現(xiàn)為高信號(hào)，低信號(hào)比較少見；增強(qiáng)后，常表現(xiàn)為明顯均勻強(qiáng)化，并可出現(xiàn)腦膜尾征［13］。關(guān)于常規(guī) MRI在確定腦膜瘤的不同病理類型方面的價(jià)值，目前較為一致的看法是，T1WI信號(hào)表現(xiàn)與腦膜瘤的病理類型無關(guān)［9］。T2WI在確定腦膜瘤的病理類型方面，文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果不一。國內(nèi)文獻(xiàn)［16］認(rèn)為，不同組織類型之間T2WI信號(hào)有一定差別:上皮型、血管瘤型T2WI圖像上為高信號(hào)或稍高信號(hào)，纖維型以低信號(hào)或稍低信號(hào)為主，其差別顯著。腦膜瘤在T2WI上信號(hào)復(fù)雜程度與腫瘤的質(zhì)地有關(guān)，信號(hào)強(qiáng)度低時(shí)，表示腫瘤質(zhì)地較硬（如纖維型，由于水分含量少，間質(zhì)成分多所致）；信號(hào)強(qiáng)度較高時(shí)，表明腫瘤質(zhì)地比較軟(如血管瘤型)。國外文獻(xiàn)［17］報(bào)道，T2WI信號(hào)強(qiáng)度與腦膜瘤的病理類型無相關(guān)性，常規(guī)MR和CT可以對(duì)鑒別不同病理亞型的腦膜瘤提供重要信息，包括邊緣不規(guī)整、臨近骨質(zhì)破壞、瘤周水腫等可能預(yù)示高級(jí)別腦膜瘤，但是，進(jìn)一步做回歸分析提示這些征象和病理沒有明顯的聯(lián)系，其他病理亞型的腦膜瘤仍然會(huì)有上述的表現(xiàn)。筆者認(rèn)為，腦膜瘤的病理類型仍舊需要其他影像序列來為提高診斷提供重要的信息。

DWI在不同病理亞型的腦膜瘤鑒別診斷的應(yīng)用價(jià)值，不同的學(xué)者持有不同的觀點(diǎn)。B.Hakyemez等［18］根據(jù)病理結(jié)果，將腦膜瘤分為良性和惡性2個(gè)組，測(cè)量惡性腦膜瘤平均ADC值為（0.75±0.21）×10-3mm-2·s-1，良性腦膜瘤的平均 ADC值為1.17×10-3mm-2·s-1，惡性腦膜瘤和良性腦膜瘤的平均ADC比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。 V.A.Nagar等［19］認(rèn)為，ADC和rADC在鑒別良性和惡性腦膜瘤上有重要的應(yīng)用價(jià)值，他們測(cè)量了40余例良性和惡性腦膜瘤患者，惡性腦膜瘤的平均ADC值為（0.66±0.13）×10-3mm-2·s-1，良性腦膜瘤的平均 ADC 值為（0.88±0.08）×10-3mm-2·s-1， 兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。將腫瘤平均ADC比正常白質(zhì)ADC，得到 rADC，惡性腫瘤 rADC 值為 0.91。 G.Parlisa等［20］則認(rèn)為，良性和惡性腦膜瘤的ADC值和rADC值沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而國內(nèi)的一些學(xué)者通過一些小樣本腦膜瘤病例研究，認(rèn)為ADC值對(duì)鑒別Ⅰ級(jí)和Ⅱ、Ⅲ級(jí)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但仍舊需要一些大樣本病例研究［1，17，20］。而且ADC值是否能術(shù)前鑒別腦膜瘤的病理分型也是以后學(xué)者們可以擴(kuò)展的領(lǐng)域。

［1］Filippi C G，Edgar M A，Ulu A M，et al.Appearance of meningiomas on diffusion-weighted images:correlating diffusion constants with histopathologic findings［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2001，22（1）:65-72.

［2］Finelli D A.Diffusion-weighted imaging of acute vertebral compressions:specific diagnosis of benign versus malignant pathologic fractures［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2001，22（2）:241-242.

［3］Herneth A M,Philipp M O,Naude J,et al.Vertebral metastases:assessment with apparent diffusion coefficient［J］.Radiology，2002，225（3）:889-894.

［4］李少武，田勝勇，李子孝，等.擴(kuò)散張量成像在星形細(xì)胞瘤術(shù)前分級(jí)的應(yīng)用研究［J］.放射學(xué)實(shí)踐，2007，22（5）:234-237.

［5］杜笑松，劉起旺，薛雁山，等.腦膜瘤幾種亞型MRI表現(xiàn)與病理學(xué)對(duì)照研究［J］.中國臨床醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2005，16（3）:121-124.

［6］易自生，劉一平.腦膜瘤MR表現(xiàn)與病理舟型的關(guān)系［J］.中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2006，14（4）:312-314.

［7］張永革，張宏遠(yuǎn)，王志紅，等.腦膜瘤的磁共振表現(xiàn)與病理學(xué)分型相關(guān)性研究［J］.醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2002，12（5）:353-355.

［8］Yamasaki F,Kurisu K,Satoh K,et al.Apparent diffusion coefficient of human brain tumors at MR imaging ［J］.Radiology,2005,235（3）:985-991.

［9］呂俊峰，黃薩，孫戈新.DWI及ADC值在鑒別良惡性腦膜瘤中的初步應(yīng)用［J］.中國誤診學(xué)雜志，2006，6（18）:3536-3537.

［10］Tropine A，Dellani P D，Glaser M，et al.Differentiation of fibroblastic meningiomas from other benign subtypes using diffusion tensor imaging ［J］.J Magn Reson lmaging；2007，25（4）:703-708.

［11］洪汛寧，沈天真，陳星榮.磁共振彌散成像在腦膜瘤診斷中的應(yīng)用［J］.中國醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志，2003，9（3）:212-219.

［12］張衛(wèi)東，李家堯，梁碧玲，等.彌散張量成像對(duì)顱腦腫瘤與相鄰腦白質(zhì)纖維束解剖關(guān)系的評(píng)價(jià)［J］.中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2007，15（1）:1-4.

［13］李萍,李威,張?jiān)仆?腦膜瘤的MRI表現(xiàn)與病理分級(jí)的相關(guān)性［J］.醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2002,12（5）:341-344.

［14］Perry A,Scheithauer B W,Stafford S L,et al.Malignancy in meningioma:a clinicopathologic study of 116 patients,with grading implications［J］.Cancer,1999,85（9）:2046-2056.

［15］Ogura A,Hayakawa K,Miyati T,et al.The effect of susceptibility of gadolinium contrast media on diffusionweighted imaging and the apparent diffusion coefficient［J］.Acad Radiol，2008，15（7）:867-872.

［16］Toh C H,Castillo M,Wong A M,et al.Differentiation between classic and atypical meningiomas with use of diffusiontensorimaging ［J］.AJNRAmJNeuroradiol，2008,29（9）:1630-1635.

［17］Santelli L，Ramondo G，Della Puppa A，et al.Diffusinweighted imaging does not predict histological grading in meningiomas ［J］.Acta Neurochir （wien），2010，152（8）:1315-1319.

［18］Hakyemez B,Yildirim N,Gokalp G,et al.The contribution of diffusion-weighted MR imaging to distinguishing typical from atypical meningiomas［J］.Neuroradiology，2006,48（8）:513-520.

［19］Nagar V A,Ye J R,Ng W H,et al.Diffusion-weighted MR imaging:diagnosing atypical or malignant meningiomas and detecting tumor dedifferentiation［J］.AJNR Am J Neuroradiol,2008,29（6）:1147-1152.

［20］Pavlisa G,Rados M,Pazanin L,et al.Characteris of typical and atypical meningiomas on ADC maps with respect to schwannomas［J］.Clinical Imaging,2008,32（1）:22-27.