膠質(zhì)母細胞瘤多模式MRI表現(xiàn)及其病理組織學基礎(chǔ)

吳裕強，林祺，蘭玉華，唐平太，陳金銀

福建醫(yī)科大學附屬龍巖第一醫(yī)院放射科，龍巖 364000

膠質(zhì)母細胞瘤是腦內(nèi)最常見的原發(fā)惡性腫瘤，臨床病理組織學診斷一直被認為是其診斷的金標準，在常規(guī)MRI診斷中有時會與其他腦部疾病混淆。筆者搜集本院2010年1月至2012年8月間22例經(jīng)手術(shù)病理證實的膠質(zhì)母細胞瘤患者的3.0 T MRI資料 ，與病理鏡下組織學和免疫組化結(jié)果進行對照分析，總結(jié)多模式MRI表現(xiàn)，旨在進一步提高對其的診斷及鑒別診斷。

1 材料與方法

1.1 一般資料

男11例，女11例，年齡18～77歲，平均52歲。22例均行T2WI、T1WI、FLAIR、DWI、T1WI增強掃描及磁敏感加權(quán)像(SWI)和氫質(zhì)子MRS(1HMRS)，10例行擴散張量成像(DTI)和白質(zhì)纖維束示蹤成像(DTT)檢查。

1.2 檢查方法

MRI檢查采用飛利浦Achieva 3.0 T X-series MR成像系統(tǒng)，梯度場強為40 mT/m和80mT/m，切換率為200 mT/m/ms和100mT/m/ms，均采用8通道頭線圈輔助成像。

DWI：b值＝1000 s/mm2，TR 2200 ms，TE 44 ms。多體素1H-MRS掃描采用點解析波譜序列(2D-PRESS法)：TR 2000 ms，TE 144 ms，視野(FOV)230 mm×190 mm，層厚10 mm，激勵次數(shù)1次，每個體素大小為10 mm×10 mm×10 mm。自動預掃描完成勻場及水抑制。高分辨率SWI及重建：TR 16 ms，TE 22 ms，THK 1 mm，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm；在頭足、左右和前后方向加流動補償技術(shù)，寬帶182.3 Hz，所獲SWI進行信號最小強度投影(MinIP)后處理。DTI：采用單次激發(fā)自旋回波序列(SS-EPI)。TR 5000 ms，TE 60 ms，THK 2 mm，F(xiàn)OV 256 mm×256 mm，在32個各向同性方向上分別施加擴散梯度。

1.3 圖像后處理和分析

表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值測定：分別測定腫瘤實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)和對側(cè)正常區(qū)等。先在工作站上根據(jù)病灶特征進行1H-MRS的ROI測定，ROI大小既要覆蓋病變區(qū)、邊緣區(qū)以及對側(cè)正常腦組織，同時要避開骨骼、腦室、血管、壞死、囊變、出血、氣體和鈣化等區(qū)域。最后將1H-MRS ROI的測定圖送至PACS。分別計算腫瘤實質(zhì)區(qū)的膽堿(Cho)/肌酸(Cr)，乙酰天冬氨酸(NAA)/Cr，NAA/Cho值，根據(jù)需要還選擇乳酸(Lac)、谷氨酸及谷氨酰胺復合物(Glx)、肌醇(mI)和脂質(zhì)(Lip)等代謝物觀察。根據(jù)SWI腫瘤內(nèi)磁敏感信號(intratumoral susceptibility signals，ITSS)的表現(xiàn)分4級[1-2]。0級：無ITSS；I級：1～5個點狀或細線狀I(lǐng)TSS；II級：6～10個點狀或細線狀I(lǐng)TSS；III級：11個以上點狀或細線狀I(lǐng)TSS位于腫瘤內(nèi)的連續(xù)區(qū)域。DTT：將原始數(shù)據(jù)導入到工作站，經(jīng)隨機附帶的DTI后處理軟件進行處理，生成二維各向異性系數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)彩色編碼圖及本征值(λ1、λ2、λ3)圖，并從這些圖像測量和計算出ROI的FA值和平均ADC值。白質(zhì)纖維束重建：利用DTI的原始圖導入到Fiber tract軟件中，手動或自動生成三維重建圖(DTT)。在工作站上將DTI原始數(shù)據(jù)通過Fiber Trak軟件進行單個或多個ROI神經(jīng)纖維束示蹤，形成二維橫斷面束圖和三維投影圖。

1.4 病理檢查

22例膠質(zhì)母細胞瘤患者術(shù)后腫瘤標本常規(guī)作HE染色，在低和高倍光鏡下及電鏡下觀察。免疫組織化學檢查：膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)、波形蛋白(vimentin)、增殖指數(shù)(Ki-67)。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

22例膠質(zhì)瘤患者中，腫瘤位于額葉7例、顳葉4例、額顳葉4例、額頂1例、顳枕4例，枕葉1例、小腦1例。單病灶者19例，多病灶者3例。

2.2 3.0 T MRI多模式表現(xiàn)

常規(guī)MRI表現(xiàn)：(1)22例病灶形態(tài)均不規(guī)整，占位效應20例；(2)病灶明顯壞死19例； (3)出血：明顯出血3例，少量出血4例；(4)病灶邊緣模糊不清17例；(5)周圍水腫：輕度6例，中度6例，重度8例。(6)增強表現(xiàn)：22例呈環(huán)狀不均勻強化，其中內(nèi)壁厚薄不均或呈花瓣狀17例。4例顯示沿軟腦膜、室管膜和蛛網(wǎng)膜下腔擴散。

圖1 SWI示膠質(zhì)母細胞瘤為ITSS III級 圖2 MRS(同圖1病例)腫瘤區(qū)Cho峰明顯升高 圖3 DTT示膠質(zhì)母細胞瘤造成白質(zhì)纖維束受壓移位、浸潤和破壞 圖4 同圖1病例。病理檢查示腫瘤微血管形成多層的腎小球叢樣結(jié)構(gòu)(HE ×100) 圖5 同圖1病例。病理檢查示圍繞中心壞死區(qū)的假柵狀排列(HE ×40) 圖6 同圖1病例。GFAP陽性表達（ ×400） 圖7 同圖1病例。Ki-67高表達(20%, ×10)Fig.1 SWI Glioblastoma ITSS-IIIgrad. Fig.2 MRS(Fig1 cases with) The tumor area Cho peak increased significantly. Fig.3 DTT Glioblastoma caused by white matter fi ber bundle pressure shift, infiltration and destruction. Fig.4 Fig.1 cases with.Tumor microvascular formed layers of “glomerular plexus”sample structure (HE ×100). Fig.5 Fig.1 cases with.Around the center area of necrosis false grating arrangement (HE ×40). Fig.6 Fig.1 cases with.GFAP positive expression ( ×400). Fig.7 Fig.1 cases with.Ki - 67 high expression (20%, ×10).

特殊序列表現(xiàn)：(1) DWI：示22例腫瘤實質(zhì)區(qū)呈混雜信號，周圍水腫呈稍低信號，ADC值測定，腫瘤實質(zhì)區(qū)0.850×10-3mm2/s～1.278×10-3mm2/s。(2) SWI：瘤內(nèi)ITSS為Ⅰ級者2例，Ⅱ級5例，Ⅲ級13例(圖1)。(3)1H-MRS：22例腫瘤實質(zhì)區(qū)NAA波顯著減低，Cr波下降，Cho波明顯增高，Cho/NAA比值為6.18±1.97，Cho/Cr比值為4.65±2.21，12例出現(xiàn)明顯Lip峰；周圍水腫區(qū)Cho波均增高(圖2)。(4) 10例DTI、DTT顯示腦白質(zhì)纖維束破壞中斷為主，并有受壓推移(圖3)。

2.3 病理組織學特點

組織學鏡下：明顯的壞死和血管增生是最顯著的特征。多形性星形細胞、細胞核異型增生明顯，核分裂活躍，呈明顯浸潤性生長，腫瘤內(nèi)還可見囊變、出血(圖4，5)。

免疫組織化學：GFAP呈陽性，vimentin呈陽性，Ki-67高表達，平均15%～20% (圖6，7)。

3 討論

3.1 臨床、病理組織基礎(chǔ)及播散方式

膠質(zhì)母細胞瘤又稱多形性膠質(zhì)母細胞瘤，按2007年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類，腫瘤行為編碼9440/3，亞型分別為巨細胞膠質(zhì)母細胞瘤9441/3和膠質(zhì)肉瘤9442/3，WHO-Ⅳ級，占神經(jīng)上皮組織腫瘤的23.7%，分為原發(fā)性和繼發(fā)性(主要由星形細胞瘤、少突膠質(zhì)瘤和室管膜瘤惡變而來)。好發(fā)年齡40～70歲，可以發(fā)生在任何年齡。臨床病史較短，預后差。主要癥狀是急劇進展的顱壓增高和一些非特異性的神經(jīng)癥狀為主。

病理組織學基礎(chǔ)：明顯壞死和微血管增生是膠質(zhì)母細胞瘤的組織學標志。在光鏡下，典型的血管增生表現(xiàn)為“腎小球叢”狀，常位于壞死附近。大片壞死常位于腫瘤中心，周圍依然圍繞存活的致密梭形膠質(zhì)細胞，呈假柵狀排列，這種假柵欄狀壞死在原發(fā)性和繼發(fā)性膠質(zhì)母細胞瘤中發(fā)生率相同。腫瘤性星形細胞分化差，常呈多形性，間變性病變表現(xiàn)為細胞密度高、明顯的核異型和活躍的分裂活性。免疫組織化學檢查：GFAP染色陽性細胞多少和染色強度在膠質(zhì)母細胞瘤差別大。一般來講，星形樣瘤細胞，特別是肥胖細胞明顯陽性，然而小的未分化細胞可能陰性或弱陽性。Ki-67在膠質(zhì)母細胞瘤中能客觀反映腫瘤細胞的增殖活性和惡性程度，且可能影響膠質(zhì)母細胞瘤患者的預后。vimentin表達增高與膠質(zhì)瘤的侵襲性和遷移性有關(guān)。遺傳學相關(guān)基因：原發(fā)性，表皮生長因子受體(EGFR)、鼠雙微體同源基因2(MDM2)的擴增和過度表達。繼發(fā)性，血小板衍生生長因子受體(PDGF)擴增和過度表現(xiàn)，TP53腫瘤抵制基因突變等。

播散方式：腫瘤呈浸潤性生長，常侵犯幾個腦葉，可經(jīng)胼胝體越過中線侵犯對側(cè)大腦半球。最常見沿白質(zhì)束及血管周圍間隙播散，常見沿室管膜、軟腦膜下腔和蛛網(wǎng)膜下腔播散。少見硬腦膜和顱骨侵犯[3]

3.2 多模式MRI表現(xiàn)

MRI多模式表現(xiàn)：(1) DWI是活體檢測水分子擴散運動的成像方法，可間接了解細胞的密度、功能狀態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)的改變。腫瘤實質(zhì)區(qū)呈混雜信號，周圍水腫呈稍低信號，本組病例ADC值為0.850×10-3mm2/s～1.278×10-3mm2/s。(2) SWI是一種利用組織間磁敏感度差異和血氧水平依賴(BOLD)效應成像的MRI技術(shù)，相對于常規(guī)MR T2WI、T1WI及增強T1WI、DWI和血管成像來說，對小靜脈、微出血和鐵沉積更敏感。本組病例ITSS Ⅱ～III級占90%，能顯示膠質(zhì)母細胞瘤病理微血管的特征[4]。(3)1H-MRS已成為一種無創(chuàng)性研究腦腫瘤及周圍腦組織代謝物、生化改變及定量分析化合物的方法。2D-PRESS法可以采集到幾乎所有的代謝物，如具有短TE(30 ms)的代謝產(chǎn)物，包括mI、Glx等。本組病例腫瘤實質(zhì)區(qū)NAA波顯著減低，Cr波下降，Cho波明顯增高，Cho/NAA和Cho/Cr比值反映腫瘤細胞增殖加快，神經(jīng)元破壞，對照Ki-67高表達是相符的。12例出現(xiàn)明顯Lip峰，顯示腫瘤組織凝固性壞死。周圍水腫區(qū)Cho波增高顯示腫瘤向周圍浸潤性生長生物行為。本組研究結(jié)果中，ITSS級別越高Cho/Cr、Cho/NAA相對定量比值也越大，呈正相關(guān)[5]。(4)DTI、DTT可提供精細的組織微結(jié)構(gòu)，清楚顯示白質(zhì)纖維和傳導，可術(shù)前反映白質(zhì)纖維束的變形、移位、浸潤及占位征象等及其鄰近病變的解剖關(guān)系[6]。10例DTI能明確提供腫瘤造成白質(zhì)纖維束受壓移位、浸潤和破壞表現(xiàn)，顯示腫瘤旁在常規(guī)MRI中顯示為正常的腦白質(zhì)束浸潤，本組vimentin呈陽性證明腫瘤侵襲性表現(xiàn)。

3.3 多模式MRI鑒別診斷要點

孤立性腦轉(zhuǎn)移瘤：一般有原發(fā)灶，影像顯示瘤灶小，周圍水腫區(qū)大等特點。由于轉(zhuǎn)移灶組織學是組織移位而非組織浸潤，因此1H-MRS在周圍水腫區(qū)未見Cho增高，NAA和Cr無減低，DTI和DTT顯示腦白質(zhì)纖維束以受壓推移為主。

其他高級別星形細胞瘤：表現(xiàn)有不同程度的占位效應，腫瘤內(nèi)一般無出血，增強出現(xiàn)不同程度強化。ITSS級別差異大，NAA、Cr減低，Cho增高，一些星形細胞繼發(fā)為膠質(zhì)母細胞瘤。

腦膿腫：一般有感染病史，增強后經(jīng)常出現(xiàn)母子灶，在SWI上肉芽腫表現(xiàn)為彌漫的或模糊的低信號，不符合ITSS。1H-MRS顯示感染性代謝物。

腫脹型脫髓鞘病變：靜脈周圍脫髓鞘改變，急性期和亞急性期白質(zhì)出現(xiàn)脫髓鞘斑塊，含有髓磷脂碎片和巨噬細胞，反應性星形細胞，周圍有血漿蛋白外滲，有腫脹感，增強后不完整的環(huán)形強化，ITSS表現(xiàn)較低級別，會出現(xiàn)Dawson手指征[7]。

淋巴瘤：占位效應表現(xiàn)，增強出現(xiàn)團塊強化。新生血管化不是原發(fā)淋巴瘤的特征，這種病理學背景能夠解釋SWI上ITSS的缺乏。

目前，對腦腫瘤影像診斷已經(jīng)從傳統(tǒng)的腫瘤的部位、形態(tài)，與周邊組織關(guān)系等形態(tài)學的顯示，逐漸過渡到對腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)(SWI和PWI)、瘤周纖維束改變(DTI、DTT)、細胞密度(DWI、ADC)、代謝物濃度(MRS)等腫瘤生物功能的指標評估，進一步提高綜合評價腦腫瘤的惡性程度、分級、生物學行為及界定腫瘤邊界。因此多模式MRI表現(xiàn)在膠質(zhì)母細胞瘤診斷中具有重要臨床實用價值。

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