MRI對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤伽馬刀放療的定位及術(shù)后評(píng)估的研究進(jìn)展

劉中沖，錢(qián)學(xué)江

綜述與講座

MRI對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤伽馬刀放療的定位及術(shù)后評(píng)估的研究進(jìn)展

劉中沖，錢(qián)學(xué)江＊

伽馬刀放射治療是腦轉(zhuǎn)移瘤的有效治療手段之一，近年來(lái)隨著磁共振技術(shù)的不斷發(fā)展，利用MRI圖像作為伽馬刀定位圖像的研究越來(lái)越多，MRI不僅可以為腦轉(zhuǎn)移瘤的放射治療提供精準(zhǔn)的定位圖像，還可以對(duì)放療術(shù)后的效果進(jìn)行評(píng)估。故綜述了MRI定位技術(shù)及放療術(shù)后相關(guān)評(píng)估技術(shù)。

伽馬刀；腦轉(zhuǎn)移瘤；MRI

腦轉(zhuǎn)移瘤（brain metastasis）中約40%是由惡性腫瘤患者發(fā)生的腦轉(zhuǎn)移［1］，是惡性腫瘤患者死亡的重要原因之一。如果臨床不加干預(yù)，患者病程只有1～3個(gè)月，中位生存（median survival time，MST）僅有1～2個(gè)月［2］。伽馬刀放射治療可以減輕患者的臨床癥狀，延長(zhǎng)患者的生存期限［3］。對(duì)比增強(qiáng)的MRI圖像作為伽馬刀定位圖象具有良好的組織對(duì)比，可以精確的顯示轉(zhuǎn)移瘤數(shù)目，提高放療計(jì)劃的精確度。胡朝芬等［4］對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤放射治療的效果進(jìn)行MRI評(píng)估發(fā)現(xiàn)，MRI可以對(duì)腦轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移瘤的放療效果進(jìn)行有效的評(píng)估，并提出放射治療后1個(gè)月和3個(gè)月復(fù)查為優(yōu)的概念。

1 腦轉(zhuǎn)移瘤

腦轉(zhuǎn)移瘤指原發(fā)惡性腫瘤細(xì)胞通過(guò)血液、淋巴或腦內(nèi)直接播散的方式入侵正常腦組織。腦轉(zhuǎn)移瘤的原發(fā)比例中肺癌約占64%（鱗癌30%、腺癌和小細(xì)胞癌各17%）、乳腺癌約14%、其他約占22%，其中70%為多發(fā)腦轉(zhuǎn)移。

轉(zhuǎn)移瘤的新生血管可以為腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)提供氧和營(yíng)養(yǎng)［5］，同時(shí)新生血管和浸潤(rùn)血管所造成滲漏度是衡量腫瘤潛在惡性程度的重要指標(biāo)［6］，轉(zhuǎn)移的惡性細(xì)胞破壞血腦屏障的內(nèi)皮細(xì)胞，從而引起腫瘤相關(guān)內(nèi)皮細(xì)胞滲透性的改變，在此微環(huán)境內(nèi)未成熟的新生血管、較高的組織間隙壓與腫瘤細(xì)胞向微血管的靠近造成腫瘤細(xì)胞的增殖迅速，腦也由于缺乏淋巴循環(huán)進(jìn)入腦內(nèi)的T細(xì)胞數(shù)量少，存在免疫缺陷，可以使轉(zhuǎn)移瘤可以產(chǎn)生免疫逃避，腦組織間液性的高氯環(huán)境也是有利于轉(zhuǎn)移瘤生長(zhǎng)的因素之一。腦轉(zhuǎn)移瘤在以上條件下，臨床不加控制，其生長(zhǎng)速率快，是造成患者死亡的重要原因之一。

2 伽馬刀放射治療

伽馬刀放射治療是利用高能的X射線聚焦在轉(zhuǎn)移瘤范圍，從而達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞及周邊間質(zhì)使其達(dá)到壞死的目的。伽馬刀放射治療方式主要分為立體定向放射治療 （stereotactic radiotherapy，SRT）和全腦放射治療（whole brain radiotherapy，WBRT），SRT和WBRT單獨(dú)或聯(lián)合應(yīng)用可以延長(zhǎng)腦轉(zhuǎn)移患者的MST［7］。SRT主要用單個(gè)或于直徑≤3 mm腦轉(zhuǎn)移瘤，其對(duì)單個(gè)腦轉(zhuǎn)移瘤的有效率可達(dá)70%～90%，在聯(lián)合WBRT時(shí)效果更好，SRT優(yōu)勢(shì)可以對(duì)多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤患者提高局部的治療效果，缺點(diǎn)不能延長(zhǎng)生存時(shí)間，其副作用主要因?yàn)楦邉┝空丈渚植坎≡疃鴮?dǎo)致的放射性損傷、驚厥、瘤周水腫；WBRT是多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤的主要治療方式，多用于直徑＞3 mm的多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤，此方法主要優(yōu)勢(shì)可使患者的中位生存年齡延長(zhǎng)3～4個(gè)月，全腦放射治療對(duì)重要腦功能區(qū)引起損傷，現(xiàn)今一般不單獨(dú)應(yīng)用。

3 MRI定位及相關(guān)研究

3.1 定位序列 對(duì)比增強(qiáng)的T1WI是顯示轉(zhuǎn)移瘤的金標(biāo)準(zhǔn)，顧勇堅(jiān)［8］、管宇珩等［9］利用對(duì)比增強(qiáng)的SE-T1WI和T1 3D-VIBE（3D volume tric-interpolatedbreath-hold examination）作為定位序列，取得良好的定位效果，此方法現(xiàn)在臨床中應(yīng)用最廣泛。在實(shí)際應(yīng)用中MRI的3D TIWI序列在1.5T下主要為GRE序列，3T MRI下為GRE和SPACE序列。我們?cè)?.5T MRI下針對(duì)3D梯度回波（GRE）序列和2D自旋回波（SE）序列對(duì)比研究中發(fā)現(xiàn)，3D FLASH（fast low angle shot）定位序列明顯優(yōu)于SE序列［10］；Miriam等［11］在3T MRI下對(duì)3D T1WI SPACE與3D MP-RAGE序列的 CNR （contrast-to-noise）、SNR（signal-to-noise）研究中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用SPACE序列優(yōu)于MP-RAGE序列；而Yoichi等［12］分別在3.0T和1.5T MRI下對(duì)3D FLASH和3D MP-RAGE（magnetization-prepared rapid acquisition gradient echo）定位精度進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)3D-FLASH定位精度最高，1.5T磁共振定位精度優(yōu)于3.0T。同時(shí)筆者在對(duì)3D序列的各向同性與各向異性的對(duì)比研究中發(fā)現(xiàn)，各向同性?huà)呙鑳?yōu)于各項(xiàng)異性?huà)呙琛?/p>

3.2 相關(guān)對(duì)比技術(shù) MT（magnetization transfer）在成像脈沖到達(dá)前應(yīng)用飽和脈沖使腦組織的結(jié)合水飽和，在回波采集時(shí)刻結(jié)合水信號(hào)傳遞給自由水，使自由水信號(hào)衰減，增加了轉(zhuǎn)移瘤的對(duì)比，應(yīng)用MT技術(shù)結(jié)合3D FLASH序列對(duì)比研究中，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用MT技術(shù)的組織對(duì)比優(yōu)于不使用MT技術(shù)的序列，但是組織的空間分辨率有所下降［13］。

反轉(zhuǎn)恢復(fù)技術(shù)（inversion recovery，IR）、BLADE技術(shù)：FLAIR主要通過(guò)反轉(zhuǎn)脈沖選擇性的壓水，來(lái)提高組織的對(duì)比，增強(qiáng)的FLAIR可以有效地顯示腦轉(zhuǎn)移瘤，尤其對(duì)顱底及淺表皮質(zhì)轉(zhuǎn)移瘤的檢出；BLADE技術(shù)是一種K空間的放射狀填充形式，對(duì)于決定組織對(duì)的信息多采集，而決定組織細(xì)節(jié)的空間分辨信息采集減少，增加了組織的對(duì)比，但是空間分辨率下降，BLADE結(jié)合TIWI FLAIR增強(qiáng)掃描對(duì)比常規(guī)SETI WI序列研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BLADE結(jié)合TIWI FLAIR增強(qiáng)掃描對(duì)顱底及皮層腦面的病灶顯示良好，并且可以避免輕度運(yùn)動(dòng)偽影［14］。

3.3 對(duì)比劑的劑量 腦轉(zhuǎn)移瘤大劑量對(duì)比劑的使用可以增加腦轉(zhuǎn)移瘤的檢出［15］，但是同時(shí)增加了患者的身體負(fù)擔(dān)，尤其是腎功能不全患者，對(duì)0.2 mmol/ kg雙倍劑量和 0.1 mmol/kg對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，T1 FLASH3D單倍劑量SNR組織的均值為62.98±5.28、SNR轉(zhuǎn)移瘤的均值為106.50±15.92、CNR轉(zhuǎn)移瘤的均值為41.68±15.51；雙倍劑量SNR組織的均值為61.66± 17.14、SNR轉(zhuǎn)移瘤的均值為119.92±54.54、CNR轉(zhuǎn)移瘤的均值為58.20±40.95，結(jié)論顯示雙倍劑量造影劑對(duì)微、小轉(zhuǎn)移瘤的顯示清晰，優(yōu)于常規(guī)的0.1 mmol/kg劑量；張順鎮(zhèn)等［16］對(duì)釓劑延遲掃描研究發(fā)現(xiàn)，延遲增強(qiáng)掃描較常規(guī)增強(qiáng)掃描對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的發(fā)現(xiàn)更敏感，更能提高微小轉(zhuǎn)移瘤的檢出率。

4 放射治療后的MRI評(píng)估

4.1 組織水平評(píng)估 以TIWI、T2WI、T2WI-FLAIR及T1WI增強(qiáng)掃描為主；大多數(shù)腦轉(zhuǎn)移瘤放療術(shù)后，TIWI轉(zhuǎn)移瘤和囊變壞死呈長(zhǎng)T1低信號(hào)，轉(zhuǎn)移瘤與水腫分界不清；T2WI呈長(zhǎng)T2高信號(hào)，能夠?qū)D(zhuǎn)移瘤的水腫界限清晰顯示，壞死、水腫分界不清。T2WIFLAIR呈長(zhǎng)T2高信號(hào)，能夠清晰區(qū)分囊變壞死、瘤周水腫的進(jìn)展情況；T1WI增強(qiáng)掃描可以清晰顯示轉(zhuǎn)移瘤的大小、范圍、囊變，應(yīng)當(dāng)作為放療后復(fù)查的常規(guī)序列［17］?？傊甌IWI、T2WI、T2WI-FLAIR及T1WI增強(qiáng)掃描可以對(duì)放療后出血、壞死、瘤周水腫范圍、治療的宏觀效果可以提供組織水平的有效參考。

4.2 分子水平 磁共振波譜 （magnetic resonance spectrum，MRS）檢測(cè)可以無(wú)創(chuàng)地檢測(cè)放療術(shù)后轉(zhuǎn)移瘤相關(guān)的代謝產(chǎn)物變化，郭琪等［18］對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤放療后1個(gè)月及4個(gè)月后與治療前對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)腫瘤的nCho、CHO/Cr、Cho/NAA及Cho/cNAA值之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明MRS可以對(duì)伽馬刀放射治療的早期效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

DWI（diffusion weighted imaging）、DTI（diffusion tensor imaging）可以顯示放療術(shù)前、后的水分子擴(kuò)散變化，且能夠通過(guò)分析ADC、FA、MD等值的變化達(dá)到定量評(píng)估的效果；高燕等［19］對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的實(shí)質(zhì)部分、瘤周水腫的ADC值對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，它們之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，ADC值能夠反應(yīng)轉(zhuǎn)移瘤的微觀結(jié)構(gòu)變化；然而DWI的b值大小不同對(duì)轉(zhuǎn)移瘤的顯示率不同，韓博等［20］對(duì)DWI的低b（1000 s/ mm2）值和高b（3000 s/mm2）進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)高b值的對(duì)轉(zhuǎn)移瘤顯示優(yōu)于低b值的DWI，DTI是DWI的延伸，DTI擁有更多的評(píng)價(jià)參數(shù)，能夠客觀分析放療后水分子的擴(kuò)散狀態(tài)及腦白質(zhì)纖維束的走行狀態(tài)，DTI在腦腫瘤對(duì)比研究中，發(fā)現(xiàn)DTI的ADC值、FA可以定量評(píng)估和鑒別不同腫瘤的區(qū)別［21］。

PWI（perfusion-weighted imaging）可以檢測(cè)血流動(dòng)力學(xué)，獲得腦血流量（CBF）、腦血容量（CBV）、達(dá)峰時(shí)間（TTP）、平均通過(guò)時(shí)間（MTT），這些參數(shù)可以半定量的評(píng)估放療效果［22］，基于PWI的DSE方式可以評(píng)估腫瘤狀態(tài)，預(yù)測(cè)腫瘤行為；基于PWI的DCE方式，其Ktrans值能夠評(píng)估放療前后的滲透狀態(tài)，顱內(nèi)的Ktrans和治療效果密切相關(guān)［23］；基于PWI的ASL能夠預(yù)測(cè)血管的密度，血管密度與腫瘤有極強(qiáng)的相關(guān)性，而且比DCE的方式結(jié)果更穩(wěn)定［24］。

SWI（susceptibility-weighted imaging）是一種利用組織磁化不同而產(chǎn)生圖像對(duì)比的一項(xiàng)新序列，SWI可以評(píng)估腫瘤的新生血管及腫瘤內(nèi)的血氧飽和狀態(tài)，確診腫瘤內(nèi)的特異磁敏感物質(zhì)（脫氧血紅蛋白、放療后出血、鈣化等）崔恒武等［25］對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的放療術(shù)前后的SWI對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)SWI對(duì)評(píng)估放療效果具有一定的價(jià)值。

fMRI（functional magnetic resonance imaging）是基于氧和血紅蛋白和脫氧血紅蛋白比值的一種功能成像方式，它可以評(píng)估GKS（gamma knife surgery）后瘤周功能區(qū)是否損傷及半定量的測(cè)定損傷的程度［26］。

綜上所述，腦轉(zhuǎn)移瘤的MRI定位方式和術(shù)后MRI評(píng)估多樣化，MRI可以為GKS提供精準(zhǔn)的定位圖像和治療術(shù)后評(píng)估，但是至今沒(méi)有系統(tǒng)化的標(biāo)準(zhǔn)方案，有待更深一步研究。

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［2016－05－19收稿，2016－06－17修回］ ［本文編輯：韓仲琪］

Current research on the MRI positioning technology for Gamma knife surgery of metastasis brain neoplasm，and the postoperative evaluation methods

LIU Zhong-chong，QIAN Xue-jiang.Dept.of Radiology，the 89th Hospital of PLA，Weifang，Shandong 261021，China

The Gamma knife radiosurgery is a very important method which in the treatment of brain neoplasm metastasis.As time fly，MRI technique has been developing more and more faster.The study on MR imaging also used in Gamma knife positioning has been increasingly.MRI can not only offer the accurate imaging of Gamma knife positioning，but also can evaluate the effect after radiosurgery for brain metastasis neoplasms.This article summarizes the technique of MRI positioning and the relevant evaluation on the effect after radiosurgery.

Gamma knife；Brain neoplasm metastasis；MRI

R739.41：R730.56

A

10.14172/j.issn1671-4008.2016.12.036

261021山東濰坊，解放軍89醫(yī)院放射科（劉中沖，錢(qián)學(xué)江）

錢(qián)學(xué)江，Email：qxj89yy@163.com