腦腫瘤病變增強后磁敏感加權(quán)成像的臨床價值

詹茸婷 和 鴻 黃雪瑩 王明磊 王 鵬 張 偉 郭玉林 王曉東

臨床實際工作中腦腫瘤性病變的患者磁共振增強掃描結(jié)束后有時需行磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）以明確腫瘤內(nèi)的血管情況及是否有出血，或發(fā)現(xiàn)對比劑注射前SWI圖像出現(xiàn)偽影需再次行SWI序列檢查，但此時已經(jīng)給患者注射了對比劑，對比劑對增強后SWI圖像質(zhì)量以及顱內(nèi)占位病變細小結(jié)構(gòu)的顯示到底有無影響？本研究通過分析58例腦腫瘤性病變實質(zhì)區(qū)和正常腦組織增強前、后的對比噪聲比和信噪比，病變增強前和增強后SWI顯示的磁敏感信號，探討腦腫瘤性病變增強掃描后SWI的臨床應(yīng)用價值。

方 法

1.臨床資料

收集我院2011年12月～2013年8月經(jīng)臨床和病理確診的顱內(nèi)腫瘤性病變58例，其中男性33例，女性25例，年齡23 ～72歲，平均年齡47 歲。腫瘤中星形細胞瘤25例（低級別9例，高級別16例），轉(zhuǎn)移瘤19例，腦膜瘤8例，顱內(nèi)原發(fā)淋巴瘤4例，神經(jīng)鞘瘤2例。納入標準：所有患者顱內(nèi)病變性質(zhì)均為病理確診；磁共振檢查圖像資料完整；磁共振檢查前所有患者均未進行任何治療；無磁共振檢查禁忌證；無對比劑使用禁忌證；患者能夠配合檢查；SWI后處理圖像清晰。

2.MRI掃描方法和圖像后處理

采用GE SIGNA EXCITE 3.0T HDMR掃描儀8通道頭線圈，每位患者行常規(guī)MRI平掃、SWI、增強及增強后SWI(對比劑注射T1增強掃描后以增強前SWI相同的參數(shù))掃描。常規(guī)MRI掃描包括T1液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列、T2液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列和T2加權(quán)成像。各序列掃描參數(shù)如下：T1FLA IR:TR/TE=2072/26.7m s，T I=920m s；T 2FLA IR:TR/TE=8002/146.4m s，T I=2150.0m s；T2WI:TR/TE=4600/107m s；T1FLA IR、T2FLA IR和T2WI序列層厚6.0mm，間隔0.5mm。SWI采用3D SPGR 序列，TR/TE=36/20m s，矩陣448×384，NEX＝0.75，帶寬15.6kHz，F(xiàn)A＝20°，層厚3mm，間距0mm。對比劑為釓噴酸葡胺（Gd-DTPA)，其使用劑量為 0.1mmol/kg。采集的SWI和增強后SWI的原始圖像在ADW 4.3工作站用Functool軟件行SWI算法后，最后行最小信號強度投影（minimal intensity projection，min IP）。

3.圖像分析和定量指標

兩名有經(jīng)驗的神經(jīng)影像診斷醫(yī)師采用盲法分別觀察同一病變增強前、增強后的磁敏感加權(quán)圖像和常規(guī)掃描圖像，并對磁敏感加權(quán)后處理圖像進行分析。圖像分析內(nèi)容：①分別計算SWI和增強后SWI圖像病灶實質(zhì)部分的對比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)，分別計算SWI和增強后SWI圖像病變健側(cè)腦白質(zhì)、正常腦灰質(zhì)、正常神經(jīng)核團的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)。CNR是相鄰兩種組織間的信號強度差與背影噪聲標準差的比值。SNR是興趣區(qū)內(nèi)組織的信號強度值與背景噪聲標準差的比值。病灶的ROI置于病灶實質(zhì)區(qū)，避開液化壞死區(qū)和血管影，盡量在病灶最大層面進行測量，保證增強前、后興趣區(qū)的位置和大小基本一致。選取相同層面相位編碼方向上無組織結(jié)構(gòu)的空氣區(qū)域測量背景噪聲信號值。每個興趣區(qū)的信號強度值重復(fù)測量3次，取其平均值。CNR =CSE病變-SI健側(cè)白質(zhì)/SD背景噪聲，SNR=SI/SD（SI表示興趣區(qū)的信號強度平均值，SD表示相同層面背景噪聲信號強度值的標準差）。②連續(xù)觀察同一顱內(nèi)占位病變增強前和增強后SWI后處理圖像，分別對增強前和增強后圖像病灶內(nèi)的點狀或細線狀的磁敏感低信號半定量分級，0級是病變內(nèi)無磁敏感信號，1級是病變內(nèi)的磁敏感信號計數(shù)為1～5，2級是病變內(nèi)的磁敏感信號計數(shù)為6～10，3級是病變內(nèi)的磁敏感信號計數(shù)大于10[1]。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

整理后的數(shù)據(jù)用SPSS17.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行分析，CNR和SNR值用均數(shù)±標準差表示，增強前、后的SWI圖像正常腦灰質(zhì)、健側(cè)腦白質(zhì)、正常腦神經(jīng)核團區(qū)的SNR和病灶實質(zhì)區(qū)的CNR行配對t檢驗。增強前、后SWI圖像病灶內(nèi)的磁敏感信號半定量分級行Wilcoxon符號秩檢驗，檢驗水準均為0.05。

結(jié) 果

SWI和增強后SWI圖像正常腦組織及病變區(qū)定量指標見表1。

表1 正常腦組織和病變實質(zhì)區(qū)增強前、后的CNR和SNR

58例病變，每例病變分別在SWI和增強后SWI后處理圖像的磁敏感信號分級相等，其中41例病變增強后的SWI圖像呈現(xiàn)強化征象(圖1～3)。增強前和增強后的瘤內(nèi)磁敏感分級0級16例，1級5例，2級14例，3級23例，Wilcoxon符號秩檢驗Z值為0.00，P值為1。

9例低級別星形細胞瘤的磁敏感信號分級均為0級，16例高級別星形細胞瘤的磁敏感信號分級為1級2例，2級11例，3級3例。19例轉(zhuǎn)移瘤磁敏感信號分級均為3級。8例腦膜瘤磁敏感信號分級為0級5例、1級2例，2級1例。4例顱內(nèi)淋巴瘤磁敏感信號分級均為0級2例，1級1例，2級1例。2例神經(jīng)鞘瘤磁敏感信號分級為2級1例，3級1例。

圖2 女性 31歲，星形細胞瘤(WHOⅡ級)。A. T1flair示左側(cè)顳葉類圓形稍低信號，病灶周邊可見水腫征象，左側(cè)側(cè)腦室前角受壓，中線結(jié)構(gòu)居中。 B. 增強后T1flair示病灶輕度強化。 C和D. 增強前SW Im inIP圖示病灶內(nèi)可見4個線狀低信號，磁敏感信號分級為1級。 E和F. 增強后SWIminIP圖示病灶實質(zhì)部分輕度強化，病灶內(nèi)磁敏感信號與平掃相同，分級為1級。

討 論

控制和評價磁共振圖像質(zhì)量的因素主要有空間分辨率、CNR和SNR。磁共振系統(tǒng)的磁場強度、梯度磁場和體素的大小等決定圖像的空間分辨率。信號噪聲比和對比度噪聲比，即信噪比和對比噪聲比也是衡量圖像質(zhì)量的重要參數(shù)。信噪比是組織信號值與背景噪聲標準差之比。在一定范圍內(nèi)，信噪比越高圖像的質(zhì)量越好[2]。對比噪聲比是兩種組織信號強度差值與背景噪聲標準差的比值。CNR用于評估產(chǎn)生臨床有用影像對比度的能力。影像對比度本身不能精確地衡量影像的質(zhì)量，在一幅噪聲程度較大的影像中即使對比度較高也不會清晰。人們區(qū)別兩個物體的能力與噪聲的增加成線性降低。CNR包含了這兩個因素是有用對比度的客觀測量指標。汪劍等[3]研究表明，增強后組織的信號強度不僅與對比劑的濃度相關(guān)，而且與組織增強前的信號強度和背景噪聲有關(guān)。廖偉華等[4]對增強前和增強后擴散加權(quán)成像正常腦組織和不同病變部分的CNR、SNR和ADC值進行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明正常腦組織與不同病變的CNR、SNR與ADC值增強前后無明顯改變，注射對比劑4min后，擴散加權(quán)成像掃描是可行的。Hori等[5]對17例顱腦腫瘤的患者行SWI掃描、常規(guī)磁共振增強掃描和增強后SWI掃描，測量病變在T1增強圖像和SWI增強圖像的CNR，結(jié)果表明增強后T1圖像的CNR優(yōu)于增強后SWI圖像的CNR，增強后SWI圖像比增強T1圖像能夠顯示更多腫瘤內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。因為對比劑縮短血液T1弛豫時間，減少了掃描時間，所以一些國外學(xué)者提議SWI應(yīng)該在對比劑注射后掃描[6]。本研究結(jié)果顯示病變實質(zhì)部分的CNR和正常腦組織的SNR在增強前、后磁敏感加權(quán)圖像無顯著差異性，提示對比劑注射前或后行腦磁敏感加權(quán)成像對圖像的質(zhì)量無明顯影響。本研究還發(fā)現(xiàn)同一患者顱內(nèi)腫瘤病變在增強前和增強后磁敏感加權(quán)圖像的磁敏感信號半定量分級是相同的?？偨Y(jié)以上學(xué)者的研究和本研究的結(jié)果，鑒于增強后T1圖像的CNR優(yōu)于增強后SWI的CNR，增強后SWI比增強T1WI顯示更多腫瘤內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，增強前和增強后SWI圖像對腫瘤內(nèi)磁敏感信號半定量分級無統(tǒng)計學(xué)差異。因此，筆者認為如果顱內(nèi)占位病變患者行常規(guī)增強掃描和SWI掃描，出現(xiàn)對比劑注射前掃描的SWI原始圖像有運動偽影不能滿足影像醫(yī)師的診斷要求或者其他原因需行SWI掃描，但已經(jīng)給患者注射了對比劑，此時行SWI掃描是可行的，增強后SWI圖像依然能夠顯示腫瘤病灶內(nèi)的細小結(jié)構(gòu)。

磁共振增強檢查一方面增強了圖像的對比，使病變顯示更加清晰；另一方面，臨床影像醫(yī)師可以對病變進行精確的定位并了解病變與鄰近組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系，從而有利于定性診斷。本研究還發(fā)現(xiàn)增強后SWI圖像不僅能夠顯示病變的強化征象，而且能夠顯示病灶內(nèi)部的小血管和微出血，這與國內(nèi)外一些學(xué)者的研究結(jié)果是一致的。釓噴酸葡胺(Gd-DTPA) 是由稀土三氧化二釓和二乙三胺五酸為原材料合成。因為它含有7個未成對電子，所以是順磁性物質(zhì)[7]。正常情況下，血管內(nèi)對比劑Gd-DTPA不能通過血腦屏障進入血管外的組織間隙[8]。當某些腫瘤細胞破壞血腦屏障后，順磁性的對比劑Gd-DTPA就可以進入血管外組織間隙。因為Gd-DTPA未成對電子與原子核質(zhì)子的偶極-偶極作用，組織的T1縱向弛豫時間縮短，所以出現(xiàn)增強效應(yīng)[9]。病變組織的強化程度與其破壞血腦屏障的程度、該病變組織的微環(huán)境和細胞外間隙容量存在一定關(guān)系。一般腫瘤病變的新生血管和微脈管系統(tǒng)發(fā)育不成熟，血管壁彈性、通透性及壓力等不同于正常的腦血管。注射入患者體內(nèi)的對比劑通過血液循環(huán)，穿過受損的血腦屏障，最后到達腫瘤內(nèi)的新生血管和微脈管系統(tǒng)形成的血管池。因為新生血管和微脈管系統(tǒng)壓力大、血管通透性高等特點，對比劑泄漏到腫瘤細胞的組織間隙[10]。在這兩個因素的共同作用下，增強后SWI圖像能夠觀察到一部分腫瘤病變內(nèi)出現(xiàn)強化征象。Haacke等[11]研究表明，磁敏感加權(quán)成像能夠顯示腫瘤內(nèi)的小血管和微出血，在后處理圖像上呈現(xiàn)為低信號。一般惡性腫瘤，尤其是高級別的星形細胞瘤，病灶內(nèi)更易觀察到新生血管、微脈管系統(tǒng)及微出血。高級別星形細胞瘤比低級別星形細胞瘤內(nèi)的小血管更多且出血的面積更大[12]。孫琳琳等[13]研究表明，隨著星形細胞瘤惡性程度的增強，磁敏感加權(quán)圖像腫瘤內(nèi)的磁敏感信號分級也在增加。良性腫瘤如腦膜瘤，在SWI后處理圖像觀察到的線狀或點狀的低信號較少。因此，磁敏感加權(quán)成像不僅有助于星形細胞瘤的初步分級診斷，而且有助于判斷顱內(nèi)腫瘤的性質(zhì)。

本研究也存在一些局限性，病例數(shù)相對較少，各種不同性質(zhì)的腫瘤的構(gòu)成比不均衡。大多數(shù)情況下，惡性程度較高的腫瘤易出血，當出血面積較大時可能掩蓋瘤灶內(nèi)部分小血管結(jié)構(gòu)，多個微出血灶相連在一起時也無法精確計數(shù)，因此對瘤灶內(nèi)磁敏感信號準確的定量還存在一些困難。但是，能夠肯定的是增強后SWI圖像不僅可以顯示部分病變的強化征象，而且可以顯示病灶內(nèi)磁敏感信號。增強掃描后行SWI掃描是可行的，增強后SWI圖像對腦腫瘤病變的分級和鑒別診斷存在一定的臨床應(yīng)用價值。

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