MR功能成像在高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤中的應(yīng)用現(xiàn)狀

陳立堅(jiān) 楊薇

【關(guān)鍵詞】膠質(zhì)瘤；轉(zhuǎn)移瘤；擴(kuò)散成像；灌注成像；波譜成像

中圖分類號：R730.264文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2014.05.030

膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤是腦內(nèi)最常見的惡性腦腫瘤，腦轉(zhuǎn)移瘤通常表現(xiàn)為多發(fā)病灶與小病灶大水腫，分布于腦灰白質(zhì)交界區(qū)，邊界比較清楚，可合并出血、壞死，增強(qiáng)掃描瘤灶呈結(jié)節(jié)狀或環(huán)狀強(qiáng)化，結(jié)合患者腫瘤病史不難診斷。但對于一些原發(fā)病史不明確的單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤和高級別膠質(zhì)瘤，兩者在臨床表現(xiàn)及MR常規(guī)檢查表現(xiàn)相似，由于兩者的治療及預(yù)后均不同，明確診斷十分重要。近年來隨著MR新技術(shù)的不斷發(fā)展，MRI能夠?qū)Σ≡顑?nèi)水分子的布朗運(yùn)動(dòng)、組織內(nèi)微血管及組織代謝物化學(xué)成分進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)了從對病變的形態(tài)學(xué)到功能學(xué)診斷的飛躍，如彌散成像技術(shù)、磁共振波譜分析、磁共振灌注成像在腦腫瘤診斷及鑒別診斷上得到了越來越多的認(rèn)可，筆者就MR功能成像在單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤和高級別膠質(zhì)瘤鑒別中的應(yīng)用予以綜述。

1彌散加權(quán)成像（diffusionweighted imaging，DWI）

1.1DWI基本原理

DWI是目前反映人體活體組織空間組成信息及病理狀態(tài)下各組織成分之間水分子交換功能狀況的唯一檢查方法，能夠?qū)铙w中水分子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行成像與測量，通過觀察DWI圖及表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）圖并測量ADC值。ADC值越高，DWI信號則越低，表示組織內(nèi)所含自由水分的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，反之亦然。研究已經(jīng)證明 DWI 能夠?qū)?shí)性、有活性腫瘤及囊性、壞死區(qū)域進(jìn)行鑒別，并且顯示了腫瘤水分子運(yùn)動(dòng)與腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系[1]。不同部位進(jìn)行DWI掃描時(shí)采用的b值不同，腦組織常采用b=1 000 s/mm2。低b值DWI常用于觀察速度較快的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，而高b值DWI對T2信號變化較不敏感，多用于觀察速度較慢的擴(kuò)張散運(yùn)動(dòng)，能夠比較真實(shí)地反映組織水分子的擴(kuò)散情況。

1.2DWI在高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤鑒別中的應(yīng)用

國內(nèi)外的研究均認(rèn)為，用DWI測定腫瘤實(shí)質(zhì)及瘤周水腫帶ADC值對鑒別高級別膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤有重要意義。以往認(rèn)為轉(zhuǎn)移瘤瘤體強(qiáng)化區(qū)域ADC值明顯高于高級別膠質(zhì)瘤強(qiáng)化區(qū)域，是由于腦轉(zhuǎn)移瘤病灶區(qū)域細(xì)胞內(nèi)、外水分子增多且多于高級別膠質(zhì)瘤引起的。宋莉等人[2，3]則認(rèn)為ADC值本身不能鑒別轉(zhuǎn)移瘤和膠質(zhì)瘤。Server等[4]用最小ADC（ADCmin）值和平均ADC（ADCmean）值及最小相對表觀擴(kuò)散系數(shù)（rADC）值和平均rADC值對腦轉(zhuǎn)移瘤瘤體進(jìn)行測量，4個(gè)參數(shù)均低于高級別膠質(zhì)瘤瘤體，認(rèn)為最佳的單用參數(shù)為最小rADC值。但是一些研究[5，6]則認(rèn)為高級別膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤的腫瘤囊變壞死中心ADCmin和ADCmean無明顯差異。根據(jù)組織病理學(xué)顯示，轉(zhuǎn)移瘤病灶周圍是血管源性水腫，是組織位移無腫瘤細(xì)胞浸潤，而高級別星形細(xì)胞瘤的瘤周水腫區(qū)除有血管源性水腫外，還有腫瘤細(xì)胞浸潤。因此目前大多數(shù)研究[7～10]重點(diǎn)放在瘤灶區(qū)域的ADC值的測定，沈金丹等[11]以瘤周1 cm為界，將高級別膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤的瘤周水腫劃分為近瘤區(qū)和遠(yuǎn)瘤區(qū)，通過測定ADC值計(jì)算rADC，結(jié)果為高級別膠質(zhì)瘤近瘤區(qū)rADC值明顯低于腦轉(zhuǎn)移瘤近瘤區(qū)，二者遠(yuǎn)瘤區(qū)rADC值間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，認(rèn)為近瘤區(qū)rADC值有助于幕上高級別膠質(zhì)瘤與腦轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷。Pavlisa等[9]研究結(jié)果也表明膠質(zhì)瘤瘤周l cm區(qū)域ADC值明顯低于2 cm處，轉(zhuǎn)移瘤瘤周ADC值則與距離無關(guān)。Lee等[10]認(rèn)為ADCmin和rADC對鑒別腫瘤類型更加敏感，研究得出應(yīng)用ADCmin=1.302×10-3 mm2/s作為鑒別多形性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤截點(diǎn)的敏感度和特異度分別為82.9%和78.9%。但也有部分研究者持否定觀點(diǎn)，Server等[4]對59例高級別膠質(zhì)瘤和23例腦轉(zhuǎn)移瘤病人進(jìn)行研究，測量其最小ADC值、最大ADC值、平均ADC值及最小rADC值、最大rADC值、平均rADC值，認(rèn)為均不能鑒別瘤周區(qū)域腫瘤浸潤和血管源性水腫。

盡管學(xué)者們對應(yīng)用擴(kuò)散信號和ADC值進(jìn)行瘤周和瘤體的鑒別作用持不同看法，但是DWI和ADC值的應(yīng)用還是為惡性膠質(zhì)瘤和腦單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷提供了重要的信息。隨著MR技術(shù)的不斷更新及進(jìn)步，DWI及ADC值對于高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的鑒別作用將會越來越大。

2灌注成像（perfusion weighted imaging，PWI）

2.1PWI基本原理

PWI是一種無創(chuàng)性研究組織內(nèi)微血管及血流灌注特征的檢查手段。根據(jù)是否注射造影劑將灌注分為外源示蹤劑灌注成像（DSCMRI和DCEMRI）和內(nèi)源性示蹤劑灌注成像（ASL）[12]。目前臨床上腦部PWI多采用動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁敏感加權(quán)（T2*加權(quán)）回波平面成像（EPI）技術(shù)，利用對比劑在快速首次通過組織時(shí)引起的磁敏感效應(yīng)，通過一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出局部腦血流量（rCBV）等血流灌注參數(shù)，從而評估組織的血管容積以及腫瘤血管的增生情況。

2.2PWI在高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤鑒別中的應(yīng)用

研究表明腫瘤血管形成是腫瘤生長的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)，無論是原發(fā)還是轉(zhuǎn)移的惡性腫瘤，均以新生血管生成為特征。在腫瘤生長的同時(shí)都存在顯著的血管化過程：一方面是破壞了原來正常的腦血管網(wǎng)絡(luò)及血腦屏障，另一方面新生了大量結(jié)構(gòu)上不成熟、形態(tài)扭曲且通透性很高的腫瘤血管[13]。在瘤周區(qū)：轉(zhuǎn)移瘤邊緣以外水腫區(qū)無腫瘤細(xì)胞浸潤，毛細(xì)血管床正常；高級別膠質(zhì)瘤邊緣可見微血管增生，瘤周水腫區(qū)內(nèi)有腫瘤的微浸潤。分析高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤灌注各功能相對數(shù)值可對兩者不同血供特點(diǎn)進(jìn)行量化鑒別研究。陳鑫等人[14]選取18例單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤和16例惡性膠質(zhì)瘤的瘤體相對高灌注區(qū)內(nèi)各測量ROI的平均值代表病灶的rCBV進(jìn)行對比研究，結(jié)果表明瘤灶區(qū)和瘤周區(qū)rCBV值轉(zhuǎn)移瘤均低于惡性膠質(zhì)瘤，分別為（1.07±0.62）、（2.68±1.22）和（0.38±0.23）、（1.11±0.61），差異均顯著（P<005）。張皓等人[15]則選取10例單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤和15例惡性膠質(zhì)瘤瘤體實(shí)質(zhì)部分的最大rCBV值進(jìn)行對比，其結(jié)果與上述研究基本相同，說明膠質(zhì)瘤比轉(zhuǎn)移瘤血供豐富，腫瘤血管密集增殖程度高，認(rèn)為轉(zhuǎn)移瘤的rCBV低于高級別膠質(zhì)瘤的rCBV具有鑒別價(jià)值。黃文才等[16]研究結(jié)果為轉(zhuǎn)移瘤與高級別膠質(zhì)瘤的rCBV接近，但高級別膠質(zhì)瘤瘤旁及瘤周rCBV值明顯高于轉(zhuǎn)移瘤，認(rèn)為可能與高級別膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲、新生腫瘤血管的分化增值程度及浸潤性生長方式有關(guān)。而轉(zhuǎn)移瘤瘤周區(qū)低灌注是由于血管源性水腫造成周圍血管受壓所致，對瘤周水腫區(qū)的研究能更準(zhǔn)確地反映腫瘤的性質(zhì)，進(jìn)一步說明對瘤周水腫的研究具有一定的理論基礎(chǔ)。馮輝[17]及朱起超[18]等的研究結(jié)果也表明膠質(zhì)瘤邊界較遠(yuǎn)區(qū)域的灌注值低于較近區(qū)域的灌注值，而轉(zhuǎn)移瘤則相反，這可能與遠(yuǎn)離膠質(zhì)瘤水腫區(qū)腫瘤浸潤較少及鄰近轉(zhuǎn)移瘤的水腫帶對引流靜脈壓迫導(dǎo)致回流受阻有關(guān)。而不同來源腦轉(zhuǎn)移瘤的MR灌注成像特點(diǎn)趨于一致[19]。

大量的研究表明，測量瘤體、瘤周的rCBV值在單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤和高級別膠質(zhì)瘤的鑒別診斷中具有重要的價(jià)值，但PWI也有其不足之處，如外源性對比劑外漏因素會引起rCBV值的低估或高估，因此在臨床中要客觀對待各項(xiàng)灌注參數(shù)。隨著MR新技術(shù)的出現(xiàn)、磁共振場強(qiáng)提高、聯(lián)合其他MR功能技術(shù)，PWI將提供更多更全面的腫瘤信息，對于高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的鑒別作用將會越來越大。

3氫質(zhì)子磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，1HMRS）

3.11HMRS的基本原理

1HMRS是目前能夠檢測活體組織器官能量代謝和生化改變的一種無創(chuàng)性檢查方法。它是利用化學(xué)位移原理檢測體內(nèi)不同代謝物的變化。1HMRS探測到的代謝物主要有以下幾種：①N乙酰天門冬氨酸（NAA，2.0 ppm）：NAA被認(rèn)為是神經(jīng)元的標(biāo)志，神經(jīng)元受破壞時(shí)，其濃度降低；②肌酸（Cr，3.03 ppm）：Cr是能量代謝中高能磷酸鍵的緩沖儲備物，其分布相對恒定，在波譜分析中用作參照物；③膽堿（Cho，3.2 ppm）：Cho是細(xì)胞膜磷脂代謝的成分之一，其改變反映膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量的變化，被認(rèn)為是顱內(nèi)腫瘤最特異的標(biāo)記物；④谷氨酰胺（Glun，2.3～2.5 ppm）：Glun是一種興奮性氨基酸，存在于神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中；⑤乳酸（Lac，1.32 ppm）：Lac是糖酵解的終產(chǎn)物，它的出現(xiàn)提示有氧呼吸不再有效進(jìn)行；⑥移動(dòng)脂肪（Lip，0.9～1.3 ppm）：Lip在正常腦組織中不可見，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破壞后脂滴游離可觀察到。1HMRS成像有單體素和多體素成像，多體素波譜成像的優(yōu)勢在于可以將腫瘤本身、周圍區(qū)域、對稱正常腦組織同時(shí)包含在感興趣區(qū)域內(nèi)，以研究不同部位的1HMRS，更有利于腫瘤的診斷及鑒別診斷，注射對比劑增強(qiáng)前、后1HMRS的各代謝峰值變換不明顯[20，21]。

3.21HMRS在高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤鑒別中的應(yīng)用

目前對腫瘤的波譜研究主要在于研究腫瘤實(shí)質(zhì)及瘤周水腫區(qū)的波譜特征。鄧治強(qiáng)等[22]的報(bào)道提示高級別膠質(zhì)瘤瘤體Cho/Cr變化大于腦轉(zhuǎn)移瘤，認(rèn)為瘤體內(nèi)Cho/Cr比值可以作為腦轉(zhuǎn)移瘤和高級別腦膠質(zhì)瘤的鑒別診斷依據(jù)之一。病理基礎(chǔ)學(xué)上高級別腦膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤均屬惡性腫瘤，Cho值均會明顯增高，理論上，轉(zhuǎn)移瘤缺乏神經(jīng)元，NAA明顯下降或檢測不到，但由于部分容積效應(yīng)的存在，所以常能檢測到弱的NAA峰，兩者均表現(xiàn)為NAA/Cho，NAA/Cr下降，Cho/Cr升高。因此部分學(xué)者認(rèn)為通過腫瘤強(qiáng)化區(qū)的波譜不能可靠地鑒別兩者。王廷昱等[23]對16例膠質(zhì)瘤與19例單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤增強(qiáng)后腫瘤強(qiáng)化邊緣區(qū)多體素1HMRS研究結(jié)果為膠質(zhì)瘤Cho/Cr比值>1，單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤Cho/Cr<1，膠質(zhì)瘤NAA/Cho比值<1，單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤NAA/Cho比值>1，膠質(zhì)瘤的rCho比值大于8，與轉(zhuǎn)移瘤重疊較少。認(rèn)為腫瘤強(qiáng)化邊緣區(qū)的NAA/Cho、Cho/Cr、rCho在膠質(zhì)瘤與單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷中更有特異性。周高峰等[24]對35例孤立性腦轉(zhuǎn)移瘤的MRS進(jìn)行分析，得出瘤體組織NAA下降率為94%，Cr上升率為52%，Cho上升率為68.5%，認(rèn)為有鑒別意義。由于高級別腦膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤瘤周區(qū)水腫發(fā)病機(jī)制不同，高級別膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)常有腫瘤細(xì)胞浸潤，引起NAA、Cr、Cho異常改變，在腦轉(zhuǎn)移瘤瘤周水腫NAA、Cr、Cho變化不大。唐雯等人[25]認(rèn)為高級別膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)的NAA/Cho比值大于轉(zhuǎn)移瘤有鑒別價(jià)值。也有學(xué)者認(rèn)為當(dāng)瘤周水腫區(qū)Cho濃度高出正常腦組織標(biāo)準(zhǔn)差的2倍、NAA濃度低于正常腦組織標(biāo)準(zhǔn)差的1/2時(shí)，病理標(biāo)本上100%可見有腫瘤侵犯可幫助判斷。

通過對高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤腫瘤實(shí)質(zhì)及瘤周水腫區(qū)的1HMRS波譜特征的研究，國內(nèi)外的研究均認(rèn)為1HMRS能夠比較可靠地鑒別高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤，但在目前的技術(shù)條件下，如采集體素的大小受限，代謝物的濃度必須大于1 mmol才可判讀出譜線、容易出現(xiàn)偽影影響譜線質(zhì)量等均限制了1HMRS在臨床中的廣泛應(yīng)用。

4展望

綜上所述，MRI各項(xiàng)功能成像在高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤鑒別診斷中的應(yīng)用上取得了較大的發(fā)展，并顯示出了巨大的潛力，DWI檢查提供腫瘤病理改變，PWI顯示腫瘤的微血管及血流改變，MRS反映腫瘤的生化代謝改變。雖然目前還有一定的局限性和不足，相信隨著MRI技術(shù)的迅猛發(fā)展，這些技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用將能準(zhǔn)確、可靠地鑒別高級別膠質(zhì)瘤和單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤。

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（收稿日期：2014-07-21修回日期：2014-10-12）