動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注技術(shù)在腦膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

莊敦民 丁曉 陸海軍

【中圖分類號(hào)】R542.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-6851（2018）03--01

前言

動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注技術(shù)（Arterial Spin Labeling，ASL）采用半定量參數(shù)----腦血流量（cerebral blood flow，CBF）作為指標(biāo)，不需要外源性對(duì)比劑，通過反轉(zhuǎn)標(biāo)記體內(nèi)動(dòng)脈血中氫質(zhì)子即可評(píng)價(jià)大腦組織灌注，完全無創(chuàng)，可重復(fù)性強(qiáng)。磁共振灌注成像技術(shù)（perfusion weighted imaging，PWI）是基于注入對(duì)比劑追蹤技術(shù)，當(dāng)注入順磁性對(duì)比劑進(jìn)入到毛細(xì)血管床時(shí)，組織血管腔內(nèi)磁敏感性增加，進(jìn)而引起局部磁場(chǎng)的變化，通過PWI信號(hào)的高低來反映組織血液灌注情況，間接反映出組織微血管分布的情況[1]。ASL以往主要應(yīng)用于腦血管病的研究與臨床，現(xiàn)在已初步用于膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級(jí)、膠質(zhì)瘤血供的評(píng)估及腫瘤壞死和復(fù)發(fā)的鑒別和IDH突變檢測(cè)等方面。

1 ASL與膠質(zhì)瘤分級(jí)

膠質(zhì)瘤是起源自神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的腫瘤，是最常見的顱內(nèi)原發(fā)性腫瘤，世界衛(wèi)生組織（WHO）中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類大綱將膠質(zhì)瘤分為WHO I-IV級(jí)，其中I、II級(jí)為低級(jí)別膠質(zhì)瘤（Low grade glioma，LGG），III、IV級(jí)為高級(jí)別膠質(zhì)瘤（High grade glioma，HGG）[2]。它們的臨床過程及診療策略存在很大差別，低級(jí)別膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)相對(duì)緩慢，病程較長(zhǎng)，病人術(shù)后生存時(shí)間較長(zhǎng)；高級(jí)別膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)較快，病程較短，術(shù)后復(fù)發(fā)率及死亡率較高。低級(jí)別膠質(zhì)瘤手術(shù)切除后一般不需要進(jìn)一步的治療，但高級(jí)別膠質(zhì)瘤手術(shù)切除后均應(yīng)加以放療。因此，術(shù)前明確膠質(zhì)瘤良惡性度與臨床治療的方案密切相關(guān)，對(duì)臨床預(yù)后評(píng)價(jià)具有較高的價(jià)值。

目前，動(dòng)態(tài)磁敏感增強(qiáng)技術(shù)（Dynamic magnetic susceptibility enhancement technology，DSC）被廣泛應(yīng)用于膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)、惡性程度的評(píng)價(jià)。最近，隨著磁共振軟件方面的成熟，ASL開始應(yīng)用于腦膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級(jí)。大量的研究表明 ，ASL 灌注成像技術(shù)能較好地鑒別HGG 與 LGG。張嶸等[3]對(duì)44例病人進(jìn)行常規(guī)磁共振平掃、ASL及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描（DSC），結(jié)果顯示以對(duì)側(cè)正常灰質(zhì)（GM）為參照進(jìn)行腫瘤腦血流量（CBF）標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，ASL獲得的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化血流量（nTBF）在高級(jí)別和低級(jí)別膠質(zhì)瘤間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）。田強(qiáng)等[4]對(duì)45例腦膠質(zhì)瘤患者行ASL檢查，顯示高級(jí)別組的腫瘤血流灌注值（TBF）與相對(duì)腫瘤血流量值（rTBF）均高于低級(jí)別組（P<0.01）。TBF值與rTBF值預(yù)測(cè)膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的敏感度和特異度均為92.3%和94.7%。Warmuth等利用ASL及DSC技術(shù)對(duì)36例腦腫瘤的灌注進(jìn)行對(duì)比性研究發(fā)現(xiàn)，在高級(jí)膠質(zhì)瘤中，2種技術(shù)都表現(xiàn)出明顯的高灌注，在低級(jí)膠質(zhì)瘤中，均表現(xiàn)出較低的灌注，該研究結(jié)果表明ASL及DSC均能評(píng)估膠質(zhì)瘤分級(jí)，而且2種技術(shù)定量區(qū)域灌注存在著明顯的正相關(guān)關(guān)系。因此，ASL能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)膠質(zhì)瘤的微循環(huán)灌注信息，因而能反映腫瘤病變的新生血管形成，據(jù)此可以更精確地評(píng)價(jià)膠質(zhì)瘤分級(jí)。

2 ASL與腫瘤血管生成

腫瘤的快速生長(zhǎng)依賴于充足的血液供應(yīng)，導(dǎo)致新生血管的生成。新生的血管在腫瘤發(fā)展和惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移過程中起著非常重要的作用，如果沒有新生的血管對(duì)腫瘤的供血，腫瘤的直徑只能夠生長(zhǎng)到 1～2 mm，因此，檢測(cè)血管的生成對(duì)于臨床診斷腦部腫瘤非常重要。新生血管的生成是惡性膠質(zhì)瘤的一個(gè)特點(diǎn)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）在惡性膠質(zhì)瘤中表達(dá)明顯，尤其是在腫瘤細(xì)胞增殖更高的區(qū)域。磁共振成像通過測(cè)量腦腫瘤的血流灌注情況可用于評(píng)估血管生成，從而診斷腫瘤的類型和觀測(cè)腫瘤的治療效果。Noguchi等發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度和微血管密度（MVD）呈顯著正相關(guān)關(guān)系。Gaa J等將ASL、PET、SPECT這三種技術(shù)在正常志愿者和病人中進(jìn)行了比較研究，結(jié)果證明ASL能夠準(zhǔn)確測(cè)量腦血流量。Weber等研究發(fā)現(xiàn)高級(jí)別膠質(zhì)瘤呈明顯高灌注，而低級(jí)別膠質(zhì)瘤則呈低灌注，ASL、DSC比較具有一致性。王等發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤腫瘤實(shí)質(zhì) rCBF分別與VEGF、 MVD表達(dá)呈正相關(guān) （P<0.05）。隨著 VEGF、MVD表達(dá)程度的增加，膠質(zhì)瘤瘤體實(shí)質(zhì) rCBF值也明顯的增大，這說明腫瘤的生長(zhǎng)依賴于新生血管形成，腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生促使 VEGF的能力增強(qiáng)，腫瘤的新生血管越多，腫瘤生長(zhǎng)越迅速，腫瘤細(xì)胞的惡性程度越高?？梢娔z質(zhì)瘤腫瘤實(shí)質(zhì)rCBF的高低和 VEGF、 MVD 表達(dá)程度的高低及腫瘤新生微血管活性的高低具有明顯的一致性。

3 ASL與腫瘤壞死和復(fù)發(fā)的鑒別

放射性壞死是腫瘤治療后出現(xiàn)的一種急性反應(yīng)，在常規(guī)增強(qiáng) MR 上呈現(xiàn)與腫瘤復(fù)發(fā)表現(xiàn)類似的環(huán)狀及結(jié)節(jié)狀強(qiáng)化，鑒別放射性壞死和真性復(fù)發(fā)依然是膠質(zhì)瘤中的一大難題。

目前已經(jīng)有研究運(yùn)用ASL來區(qū)分腫瘤真性復(fù)發(fā)和放射性壞死。在膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)患者，由于腫瘤細(xì)胞的異常增殖，并且表達(dá)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，血供需求增高，致腫瘤血管形成，血供增加。choi等用ASL及DSC隨訪了117例進(jìn)行了手術(shù)切除和放療的HGG患者，結(jié)果顯示，DSC和MRI常規(guī)掃描來區(qū)分腫瘤早期復(fù)發(fā)和放射性壞死，診斷的準(zhǔn)確性只有75.8%，聯(lián)合ASL后診斷的準(zhǔn)確性達(dá)到88.7%。周等用ASL和MRS檢查隨訪了18例手術(shù)和放射治療后的腦膠質(zhì)瘤患者， ASL灌注圖像顯示病變區(qū)rCBF增高，而6例放射性損傷者rCBF降低，二者間具有顯著性差異（P<0.05）。因此， ASL技術(shù)在區(qū)分腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)和放射性損傷方面具有應(yīng)用價(jià)值。

4 ASL與IDH突變

異檸檬酸脫氫酶（IDH）是一大類酶家族，可分為IDH1、IDH2 和IDH3。IDH1和IDH2在許多細(xì)胞代謝中發(fā)揮著重要的作用，包括糖代謝、谷氨酰胺代謝、脂肪代謝以及細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的調(diào)控。大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，IDH突變發(fā)生在絕大多數(shù)II、III級(jí)膠質(zhì)瘤和繼發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中。IDH突變的病理生理學(xué)包括DNA超甲基化隨后增加腫瘤增殖，腫瘤代謝和腫瘤細(xì)胞侵襲，但是還有血管生成和血管形成，以及減少瘤內(nèi)壞死和微血栓形成。

5 討論

膠質(zhì)瘤級(jí)別的準(zhǔn)確診斷對(duì)于它的治療方案的制訂具有非常重要的作用。磁共振成像技術(shù)具有組織分辨率高、多參數(shù)成像和多序列成像的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)是膠質(zhì)瘤初步診斷首選的檢查方法。磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)（DWI）通過探測(cè)人體組織水分子的微觀擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，從而獲得病理生理狀態(tài)下人體組織水分子擴(kuò)散的程度，進(jìn)而通過表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）對(duì)組織內(nèi)的水分子彌散情況進(jìn)行定量檢測(cè)。在SWI中，被檢組織的內(nèi)部磁化率差異能夠干擾磁場(chǎng)均勻性，從而造成被檢組織局部信號(hào)強(qiáng)度的減弱，進(jìn)而將組織中的磁敏感性差異表現(xiàn)出來。這個(gè)序列能夠增加靜脈血液中脫氧血紅蛋白在圖像中的對(duì)比度，但這項(xiàng)技術(shù)最初主要是為了磁共振血管造影所設(shè)計(jì)的，為了讓SWI技術(shù)更好的檢測(cè)出微出血，常常需要靜脈注入造影劑，且SWI技術(shù)對(duì)于膠質(zhì)瘤的分級(jí)評(píng)估尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，存在一定主觀性。

ASL技術(shù)不使用對(duì)比劑，以動(dòng)脈血中的氫質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，為非侵襲性，無需外源性對(duì)比劑引入，不存在藥物不良反應(yīng)，且減輕患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；其操作簡(jiǎn)便，具有良好的可重復(fù)性；圖像后處理技術(shù)簡(jiǎn)單，不存在對(duì)比劑積累的時(shí)間限制問題；不會(huì)對(duì)血流動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生影響。因此，其可以用于評(píng)估惡性腫瘤的分級(jí)；監(jiān)測(cè)放療及抗腫瘤血管生成治療；連續(xù)重復(fù)觀察放射性治療的療效；對(duì)比劑具有過敏反應(yīng)的高危人群。

參考文獻(xiàn)

孫久波， 郝俊芳. 質(zhì)子磁共振波譜在腦膠質(zhì)瘤中的臨床應(yīng)用. 國際腫瘤學(xué)雜志. 2011. （10）： 756-758.

Louis DN， Ohgaki H， Wiestler OD， et al. The 2007 WHO classification of tumours of the central nervous system. Acta Neuropathol. 2007. 114（2）： 97-109.

趙倩倩， 楊秋霞， 許桂曉等. 全腦3D動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像在顱腦腫瘤診斷中的應(yīng)用價(jià)值. 中華醫(yī)學(xué)雜志. 2017. （23）： 1801-1804.

田強(qiáng)， 張曦， 徐菲菲等. 磁共振3D-ASL技術(shù)在預(yù)測(cè)膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)中的應(yīng)用. 實(shí)用放射學(xué)雜志. 2015. （11）： 1758-1761.