定量動態(tài)磁共振增強掃描在星形細胞瘤診斷中的價值

何建靈，江治民，蔡 亮，張遇樂，劉 聰廣州市番禺區(qū)中醫(yī)院CT/MRI室，廣東 廣州 00；GE 醫(yī)療，廣東 廣州 06；武警廣東總隊醫(yī)院，廣東廣州 007；廣州市婦女兒童醫(yī)療中心，廣東 廣州 06；廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院，廣東 廣州 00

定量動態(tài)磁共振增強掃描在星形細胞瘤診斷中的價值

何建靈1，江治民2，蔡 亮3，張遇樂4，劉 聰51廣州市番禺區(qū)中醫(yī)院CT/MRI室，廣東 廣州 511400；2GE 醫(yī)療，廣東 廣州 510623；3武警廣東總隊醫(yī)院，廣東廣州 510507；4廣州市婦女兒童醫(yī)療中心，廣東 廣州 510623；5廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院，廣東 廣州 511400

目的探討定量磁共振動態(tài)增強在星形細胞瘤診斷及鑒別診斷中的應用價值。方法60名懷疑腦內(nèi)腫瘤的患者（男32名，女28名）使用GE Signa HDxT 3.0T（Milwaukee）進行定量磁共振動態(tài)增強檢查，對比劑使用非離子型釓對比劑釓雙胺，劑量0.2 mL/kg，注射流速3 mL/s。所有患者的掃描原始圖像均使用OK軟件自動選取感興趣區(qū)，每個病變測量3個層面：中心層面、中心兩旁各1/2層面處，取其平均值，計算其容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans）、速率常數(shù)（Kep）及血管外細胞外間隙容積比（Ve）；測量時應盡量避開血管及偽影。結(jié)果35名患者發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)有腫瘤，其中28名進行了手術(shù)并取病理活檢，星形細胞瘤14名，腦膜瘤3名，室管膜瘤3名，轉(zhuǎn)移瘤4名，顱咽管瘤2名，聽神經(jīng)瘤2名。病理結(jié)果顯示14例星形細胞瘤3例Ⅰ級、4例為Ⅱ級，4例為Ⅲ級、3例為Ⅳ級，定量參數(shù)Ktrans值、Kep值、Ve值在Ⅲ級與Ⅳ級的高級別星形細胞瘤均明顯高于Ⅰ級與Ⅱ級的低級別星形細胞瘤（P＜0.05）；Ⅰ級與Ⅱ級，Ⅲ級與Ⅳ級星形細胞瘤之間Ktrans值、Ve值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。結(jié)論磁共振定量參數(shù)Ktrans值、Kep值、Ve值可用于術(shù)前區(qū)分低級別與高級別星形細胞瘤，也可用于術(shù)后評估復發(fā)可能性，對于術(shù)前進行無創(chuàng)性評價腫瘤病理分級具有臨床指導價值。

磁共振動態(tài)對比增強；星形細胞瘤；鑒別診斷；容量轉(zhuǎn)移常數(shù)

磁共振定量動態(tài)增強掃描（DCE-MR）是近年發(fā)展的功能成像技術(shù)之一，通過藥代動力學模型獲得定量參數(shù)，從功能影像角度對病灶的性質(zhì)進行判斷，已成功應用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究及臨床診斷。腦星形細胞瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的腫瘤，占顱內(nèi)腫瘤的13%～26%，占星形細胞瘤21.2%～51.6%，男性多于女性，具有高致殘、致死率的特點，其術(shù)前分級對治療和預后影響很大，特別是高級別星形細胞瘤，預后不佳，平均存活期僅為9～12個月[1]。MR平掃+增強掃描是目前最常用及最重要的診斷手段，但由于其僅局限于形態(tài)學檢查，在腫瘤的分級（尤其低級別）上尚有許多不足之處。磁共振定量動態(tài)增強掃描恰恰在解決了這方面的問題，除了常規(guī)的灌注信息以外該檢查還可以獲得容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans，min-1）、速率常數(shù)（Kep，min-1）和血管外細胞外間隙容積比（Ve），從而判斷星形細胞瘤的級別。

本研究旨在通過對照不同級別腦星形細胞瘤DCE-MR定量動態(tài)增強掃描結(jié)果及病理結(jié)果，探索磁共振定量動態(tài)增強掃描在星形細胞瘤定性診斷及分級上是否有臨床意義。過去許多國內(nèi)的研究使用的掃描方法時間分辨率較低，結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，本研究使用國內(nèi)最先進的3.0T磁共振掃描配合快速掃描序列，大大提高掃描時間變率，得出的結(jié)果重復性及可信度均較高。按照世界衛(wèi)生組織標準可以分為低級別（Ⅰ、Ⅱ級）與高級別（Ⅲ、Ⅳ級），級別越高，惡性程度越高[2]，而磁共振動態(tài)對比增強掃描利用動態(tài)增強圖像和藥代動力學模型，在微循環(huán)水平上通過研究組織中對比劑濃度隨時間的變化規(guī)律及對比劑血管內(nèi)外的交換過程，定量描述腫瘤微血管生成及通透性等血流動力學信息，從而判斷腫瘤的良惡性，指導臨床制訂治療方案。

1 資料與方法

1.1 研究資料

1.1.1 樣本選擇 收集2015年7月～2016年6月在我院臨床懷疑顱內(nèi)腫瘤的60例患者臨床資料，所有患者均在病灶穿刺或手術(shù)切除前行常規(guī)MRI增強掃描及磁共振動態(tài)對比增強掃描檢查。其中35名患者發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)有腫瘤，28名進行了手術(shù)并取病理活檢，星形細胞瘤14名，腦膜瘤3名，室管膜瘤3名，轉(zhuǎn)移瘤4名，顱咽管瘤2名，聽神經(jīng)瘤2名。14例星形細胞瘤中有3例Ⅰ級、4例為Ⅱ級，4例為Ⅲ級、3例為Ⅳ級。入組的星形細胞瘤患者中男8例，女6例，年齡54～70歲，平均61.13±11.23歲。該研究經(jīng)倫理委員會批準同意，所有患者檢查前均被告知檢查情況，自愿接受掃描，并簽署知情同意書。

1.1.2 掃描設備與參數(shù) MRI檢查采用GE公司Signa HDxT 3.0T超導型磁共振成像儀，16通道相控陣列線圈。常規(guī)掃描序列，T1加權(quán)圖像、T2加權(quán)圖像、及液體翻轉(zhuǎn)恢復序列（FLAIR）所用參數(shù)分別為：T1WI，TR/TI/TE=2 580/860/24 ms；T2WI，TR/TE=5 100/130 ms；FLAIR，TR/TI/TE=9 600/2 400/110 ms。層厚5 mm，間隔1.5 mm，矩陣320×256，F(xiàn)OV240×180 mm，1次采集。磁共振動態(tài)對比增強掃描采用三維快速容積掃描序列LAVA，動態(tài)增強前，TR=1.6 ms，TE=0.8 ms，層厚3 mm，掃描5組翻轉(zhuǎn)角分別為2°、3°、6°、9°、12°圖像，均1次采集，動態(tài)增強：TR=1.6 ms，TE=0.8 ms，層厚3 mm，翻轉(zhuǎn)角15°，時間分辨率為4 s。掃描范圍為整個腫瘤及周圍水腫區(qū)，連續(xù)掃描60時相，第1～5時相為蒙片，第6時相開始經(jīng)肘靜脈由高壓注射器以2 mL/s的速度注入釓雙胺（0.1 mmol/kg），對比劑注射完畢后，即刻以同樣速度再注入同等容積生理鹽水沖洗導管，以減少團注后對比劑的殘留?？倰呙钑r間約5 min 10 s，總掃描圖像約1800幅。然后再行常規(guī)T1WI對比增強掃描。

1.2 方法

由3名高年資（10年以上）放射科醫(yī)師共同判定實性腫瘤部分及周圍水腫區(qū)，結(jié)合普通增強掃描圖像上病灶的強化部分，在動態(tài)增強的原始圖像上畫出所有層面的感興趣區(qū)（ROI），包括腫瘤實質(zhì)區(qū)及瘤周水腫區(qū)，建立病灶區(qū)所有感興趣區(qū)層面信號隨時間變化的關(guān)系，所有病灶的ROI面積控制在20±5 mm2內(nèi)，避開血管、囊變、壞死區(qū)，并測得ROI內(nèi)參數(shù)平均值。每個病變實質(zhì)區(qū)分別測量3次ROI，各參數(shù)取3次測量的平均值進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。采用OK 2.0軟件計算Ktrans值、Kep值和Ve值，并生成各參數(shù)功能性偽彩圖。

1.3 統(tǒng)計學分析

使用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件對不同級別星形細胞瘤的實質(zhì)區(qū)平均Ktrans值、Kep值和Ve值定量參數(shù)分別進行統(tǒng)計學分析。先進行正態(tài)分布檢驗，非正態(tài)分布者經(jīng)變量轉(zhuǎn)換至符合正態(tài)分布。多組數(shù)據(jù)比較采用單因素方差分析，組間多重比較采用LSD檢驗，兩組數(shù)據(jù)比較采用兩獨立樣本均數(shù)t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 不同級別星形細胞瘤Ktrans值、Ve值比較

低級別（Ⅰ級、Ⅱ級）星形細胞瘤的Ktrans值、Ve值均低于高級別（Ⅲ級、Ⅳ級）星形細胞瘤；兩者差異均有統(tǒng)計學意義（P均＜0.05，表1～4）。

表1 Ⅰ級與Ⅲ級膠質(zhì)瘤的Ktrans值、Ve值、Kep值比較

表2 Ⅰ級與Ⅳ級膠質(zhì)瘤的Ktrans值、Ve值、Kep值比較

表3 Ⅱ級與Ⅲ級膠質(zhì)瘤的Ktrans值、Ve值、Kep值比較

表4 Ⅱ級與Ⅳ級膠質(zhì)瘤的Ktrans值、Ve值、Kep值比較

2.2 不同級別星形細胞瘤之間Ktrans值及Ve值均數(shù)的多重比較

將各級別星形細胞瘤Ktrans值、Ve值分別進行單因素方差分析，結(jié)果顯示，Ⅰ級和Ⅱ級星形細胞瘤，Ⅲ級和Ⅳ級星形細胞瘤之間Ktrans、Ve值比較均無統(tǒng)計學差異（P均＞0.05，表5、6）；Ⅱ、Ⅲ級星形細胞瘤Ktrans、Ve值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），所以Ktrans、Ve有助于鑒別低級別與高級別星形細胞瘤，而對于Ⅲ級和Ⅳ級星形細胞瘤，Ⅰ級和Ⅱ級星形細胞瘤則鑒別困難。

表5 低級別膠質(zhì)瘤的Ktrans值、Ve值、Kep值比較

表6 高級別膠質(zhì)瘤的Ktrans值、Ve值、Kep值比較

2.3 不同級別星形細胞瘤之間Kep值的多重比較

將各級別星形細胞瘤Kep值進行單因素方差分析，結(jié)果顯示，Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級星形細胞瘤之間Kep值比較均無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）；因此Kep值對于鑒別不同級別星形細胞瘤無參考價值（圖1）。

3 討論

星形細胞瘤的發(fā)生、發(fā)展及惡性度與腫瘤新生血管形成密切相關(guān)，導致腫瘤新生血管形成的因素較多[3]，與腫瘤血管生成相關(guān)的免疫生化指標逐漸成為判別腫瘤分級、監(jiān)控抗血管生成藥物療效的重要工具。血管內(nèi)皮生長因子是在誘導腫瘤血管形成過程中是最重要的因子之一，在腫瘤血管生成中起關(guān)鍵作用[4]。高級別的星形細胞瘤能生成比較多的血管內(nèi)皮生長因子，有研究證實血管內(nèi)皮生長因子在短期內(nèi)可增加血管通透性，使血腦屏障開放，長期的作用底下可刺激內(nèi)皮細胞增生，形成大量新生的腫瘤微血管[5]，增生的微血管多不成熟，導致通透性增加。腫瘤惡性程度越高，血腦屏障破壞越嚴重，導致大量對比劑通過血腦屏障泄漏到細胞外血管外間隙中。本研究中的DCE-MR是利用高壓注射器快速注入對比劑前后進行連續(xù)無間斷的T1WI增強掃描，選取相應動脈輸入函數(shù)，利用1991年Tofts提出的兩室血流動力學模型計算得到可反映組織血管通透性的血流動力學參數(shù)Ktrans、Ve值，從而對血管通透性進行定量測量[6]。

定量的動力學參數(shù)來自一個常用的藥代動力學模型的釓濃度-時間曲線（4），最常用的模型是由Tofts[1]提出的雙室藥代動力學模型。這種定量分析涉及的主要動力學參數(shù)包括：Ktrans，血管外的細胞外空間，Ve，Kep及血漿體積分數(shù)。Ktrans描述對比劑從血管至腫瘤間隙的跨內(nèi)皮細胞轉(zhuǎn)運，即對比劑的攝取，在大多數(shù)腫瘤中，Ktrans值受組織血流量和滲透性的共同作用，Ktrans值越高則表示組織的灌注量和滲透性越高，對腫瘤而言其惡性程度也越高。Kep反映了對比劑返回至血管內(nèi)的反向轉(zhuǎn)運參數(shù)，即對比劑的廓清。Ve表示腫瘤血管外細胞外間隙容積，即腫瘤被血管外細胞外間隙所占據(jù)的部分[1]。以上3個參數(shù)滿足如下關(guān)系：Kep=Ktrans/Ve。

圖1 Ⅰ級星形細胞瘤（WHOⅡ級）患者檢查所見

研究結(jié)果顯示，高級別星形細胞瘤的Ktrans、Ve值均顯著高于低級別星形細胞瘤（P＜0.05），可用于鑒別高低級別星形細胞瘤。Ⅰ級和Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅲ級星形細胞瘤鑒別困難，其他各級星形細胞瘤之間的Ktrans值及Ve值均有統(tǒng)計學差異，對于術(shù)前鑒別腫瘤分級有意義。本研究結(jié)果與過去多項研究[7]的結(jié)論一致，表明這些血流動力學參數(shù)可反映腫瘤微血管滲透性的增加及對比劑滲漏到血管外細胞外間隙容積的增加。由于Ktrans值與血流量、腫瘤細胞壁的通透性及表面積等因素密切相關(guān)，Ve值反映對比劑泄漏到血管外細胞外間隙的容積比，有不少研究[8]顯示腫瘤惡性度越高，血管通透性增加越明顯，則Ktrans、Ve值也越大，不過本研究由于樣本量不多未能就此問題深入探討。另外，與以往的研究[9-10]比較，Ktrans的診斷效能提高不甚明顯，而Ⅱ級星形細胞瘤與Ⅲ級星形細胞瘤的Ktrans值未出現(xiàn)明顯差異，可能與本次研究的樣本量偏小、測量ROI時的部分容積效應等因素有關(guān)。

總而言之，磁共振定量成像參數(shù)Ktrans值、Ve值結(jié)合常規(guī)增強MRI掃描，可通過檢測腫瘤內(nèi)新生血管通透性來判斷顱內(nèi)星形細胞瘤的分級，對于術(shù)前診斷幾術(shù)后預后判斷有臨床指導意義[11-12]。由于DCE-MR可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)增強掃描未見明顯強化的高灌注區(qū)，在惡性星形細胞瘤的腫瘤實質(zhì)邊界的判定中較常規(guī)增強掃描有明顯的優(yōu)勢，可以更準確劃定腫瘤范圍，幫助制定手術(shù)計劃，準確切除腫瘤，制定放療靶區(qū)[13-15]。

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Clinical value of DCE-MR in astrocytoma diagnosis and differential diagnosis

HE Jianling1, JIANG Zhimin2, CAI Liang3, ZHANG Yule4, LIU Cong51Panyu Hospital of Chinese Medicine, Guangzhou 511400, China;2GE Healthcare, Guangzhou 510623, China;3Armed Police Guangdong Corps Hospital, Guangzhou 510507, China;4Guangzhou Women and Children’s Medical Center, Guangzhou 510623, China;5Guangzhou Panyu Central Hospital, Guangzhou 511400, China

ObjectiveTo explore the clinical value of DCE-MR in astrocytoma diagnosis and differential diagnosis.MethodsThe magnetic resonance examination were performed in 60 cases of patients (Male 32, Female 28) with suspend of brain tumors by GE Signa HDxT 3.0T (GE medical system, Milwaukee) after the administration of Omniscan at the flow rate of 3 mL/s, 0.1 mmol/kg. The ROI was automatically selected by the OK software, three slides were measured. The measurement was trying to avoid blood vessels and artifacts. The Ktrans, Kepand Vewere calculated and the average value was taken.ResultsTumor was found in 35 patients, 28 of them underwent surgery and biopsy, 14 astrocytomas, 3 meningiomas, 3 ependymomas, 4 metastases, 2 craniopharyngiomas and 2 acoustic neuroma. The pathological results showed that 3 of 14 astrocytomas were grade I, 4 were grade II, 4 were grade III and 3 were grade IV. Both values of high grade gliomas include grade Ⅲ and Ⅳ were significantly higher than that of low grade gliomas include gradeⅠ and Ⅱ (P＜0.05). There was no statistically difference of the parameters of Ktransand Vevalues between grades Ⅰ with Ⅱ and grade Ⅲ with Ⅳ (P＞0.05).ConclusionQuantitative DCE-MR parameters Ktrans, Kepand Vevalue can be used to distinguish low grade and high grade astrocytoma, and evaluate the possibility of recurrence, plays an important role in discriminate different grade intracranial tumors in a preoperative noninvasive way.

dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging; astrocytoma; differential diagnosis; Ktrans

2017-01-05

何建靈，副主任醫(yī)師，E-mail： 545094465@qq.com