酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移加權(quán)成像特征及聯(lián)合常規(guī)磁共振掃描對(duì)低級(jí)別腦膜瘤的診斷研究

王麗英, 許仙花

腦膜瘤是一種較為常見(jiàn)的顱內(nèi)腫瘤,其發(fā)病率逐年上升,低級(jí)別腦膜瘤是其中惡性程度較低的類型,包括纖維型、過(guò)渡型和血管瘤型等亞型,由于低級(jí)別腦膜瘤生長(zhǎng)緩慢、臨床表現(xiàn)不典型,因此常常被忽略或誤診,給疾病的早期診斷和治療帶來(lái)了困難[1-3]。近年來(lái),隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的不斷進(jìn)步,酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移加權(quán)成像(amide proton transfer weighted,APT)技術(shù)逐漸應(yīng)用于低級(jí)別腦膜瘤的影像學(xué)輔助診療中,通過(guò)觀察酰胺基團(tuán)與游離水分子之間的相互作用,來(lái)提供高分辨率影像的MRI技術(shù),APT成像可以通過(guò)組織中酰胺含量更為準(zhǔn)確地反映灰質(zhì)、白質(zhì)等腦部組織的信號(hào)改變,更好地突出灰質(zhì)、白質(zhì)等腦部組織的解剖結(jié)構(gòu),從而提高臨床診斷的準(zhǔn)確性[4-5]。同時(shí),結(jié)合常規(guī)磁共振掃描技術(shù),有助于進(jìn)一步提高對(duì)不同亞型低級(jí)別腦膜瘤的診斷準(zhǔn)確度。然而,目前對(duì)于APT與常規(guī)磁共振掃描聯(lián)合應(yīng)用對(duì)低級(jí)別腦膜瘤的診斷價(jià)值仍然存在爭(zhēng)議。因此,本研究旨在探討APT成像聯(lián)合常規(guī)磁共振掃描技術(shù)對(duì)不同亞型低級(jí)別腦膜瘤的診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 2018年2月至2023年2月海南省人民醫(yī)院收治的WHO I級(jí)腦膜瘤患者80例,其中女44例,男36例;年齡20～63歲,平均(41.05±7.31)歲;病理亞型:上皮細(xì)胞型33例、纖維型17例、過(guò)渡型12例、血管瘤型18例。該研究經(jīng)院內(nèi)醫(yī)學(xué)倫理會(huì)審核批準(zhǔn)通過(guò)。納入標(biāo)準(zhǔn):①符合WHO Ⅰ級(jí)腦膜瘤的臨床診斷[6],且病理檢查確診;②磁共振(MRI)檢查影像資料完整且清晰;③年齡>18歲;④首發(fā)確診;⑤患者家屬簽訂知情書(shū)。排除標(biāo)準(zhǔn):①金屬或器械植入術(shù)治療史;②合并心力衰竭、心肌缺血等心臟病;③收縮壓和舒張壓高出正常檢測(cè)范圍;④腦部腫瘤家族史或有遺傳疾病;⑤顱腦外傷;⑥合并其他惡性腫瘤;⑦哺乳期、妊娠期女性。

1.2 MRI檢查方法 參數(shù)設(shè)定:掃描矩陣320×192、層厚5 mm、層間距1 mm、視野(FOV)26 cm×26 cm。成像序列包括:T1WI[重復(fù)時(shí)間(TR)600 ms、回波時(shí)間(TE)24 ms]、T2WI(TR 3 000 ms、TE 90 ms)、T2WI-液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列[T2WI-FLair,TR 8 400 ms、TE 120 ms、脂肪弛豫時(shí)間(TI)2 100 ms]。增強(qiáng)掃描:將0.2 mL/kg釓噴酸葡萄胺經(jīng)肘靜脈團(tuán)注,分別行T1WI橫斷位、矢狀位、冠狀位和T2WI-FLair橫斷位掃描,相關(guān)掃描參數(shù)同平掃。

1.3 MRI APT掃描方法 篩選T1WI掃描影像強(qiáng)化區(qū)域作為瘤核心,對(duì)其最大層面的實(shí)體部分行單層掃描,快速自旋回波序列采集APT序列,飽和時(shí)間800 ms、脈沖間延遲時(shí)間10 ms、功率2 μT。參數(shù)設(shè)定:矩陣128×128、層厚6 mm、FOV 240 mm×240 mm、TR 3 000 ms、TE 11 ms、回波脈沖數(shù)32、敏感編碼因子2。

1.4 腫瘤信號(hào)強(qiáng)度評(píng)分 ①T1WI信號(hào)強(qiáng)度評(píng)分:信號(hào)接近于腦脊液、低于灰質(zhì),記1分;信號(hào)輕度低于灰質(zhì),記2分;信號(hào)接近于灰質(zhì),記3分;信號(hào)稍高于灰質(zhì),記4分;信號(hào)輕度顯著高于灰質(zhì)、接近于脂肪信號(hào),記5分。②T2WI信號(hào)強(qiáng)度評(píng)分:信號(hào)接近于骨皮質(zhì)信號(hào)、低于灰質(zhì),記1分;信號(hào)輕度低于灰質(zhì),記2分;信號(hào)接近于灰質(zhì),記3分;信號(hào)稍高于灰質(zhì),記4分;信號(hào)輕度顯著高于灰質(zhì)、接近于腦脊液信號(hào),記5分。③瘤旁腦水腫(peritumoral brain edema,PTBE)信號(hào)強(qiáng)度:未見(jiàn)水腫信號(hào),記0度;水腫范圍<2 cm,記1度;2 cm≤水腫范圍<4 cm,記2度;水腫范圍≥4 cm,記3度。由本院2名影像科經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師雙盲閱片,意見(jiàn)不統(tǒng)一時(shí)共同協(xié)商。信號(hào)不均勻圖像以占據(jù)大部分組織結(jié)構(gòu)信號(hào)為準(zhǔn)。

1.5 MRI APT成像特征參數(shù)分析 導(dǎo)入MRI APT數(shù)據(jù)構(gòu)建偽彩圖,在瘤核心區(qū)隨機(jī)勾選5個(gè)感興趣區(qū)(ROI),避開(kāi)腫瘤血管、囊變壞死區(qū)域。腫瘤對(duì)側(cè)正常腦白質(zhì)區(qū)域勾選相同的感興趣區(qū)數(shù)予以對(duì)照。記錄瘤核心區(qū)APT強(qiáng)度最大值(APTmax)、最小值(APTmin)和均值[APTmean,(APT1+APT2+APT3+APT4+APT5)÷5]。

2 結(jié)果

2.1 不同病理亞型的常規(guī)MRI序列的信號(hào)強(qiáng)度和PTBE分析 不同病理亞型的低級(jí)別腦膜瘤T1WI信號(hào)、T2WI信號(hào)表現(xiàn)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);PTBE信號(hào)表現(xiàn)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 不同病理亞型的常規(guī)MRI序列的信號(hào)強(qiáng)度和PTBE分析(例)

2.2 不同病理亞型的MRI APT成像特征參數(shù)分析

不同病理亞型的APTmax、APTmin及APTmean比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 不同病理亞型的MRI APT成像特征參數(shù)分析

2.3 MRI APT成像特征參數(shù)聯(lián)合T1WI信號(hào)及T2WI信號(hào)診斷腦膜瘤亞型的效能分析 MRI APT成像特征參數(shù)聯(lián)合T1WI信號(hào)及T2WI信號(hào)診斷腦膜瘤亞型的AUC分別為0.938(95%CI:0.875～0.998)、0.880(95%CI:0.768～0.992)、0.917(95%CI:0.791～1.000)、1.000(95%CI:1.000～1.000)。見(jiàn)表3。

3 討論

上皮細(xì)胞型腦膜瘤病理特點(diǎn)以類腦膜上皮細(xì)胞為主,膠原纖維成分占比低,細(xì)胞排列致密[7-8]。理論上上皮細(xì)胞型腦膜瘤的T1WI信號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)相對(duì)較低,通常呈等或略低于灰質(zhì)信號(hào)。在磁共振成像中,對(duì)于上皮細(xì)胞型腦膜瘤,其T1信號(hào)通常是等于或略低于灰質(zhì)信號(hào),而接近于白質(zhì)信號(hào)[9-10];上皮細(xì)胞型腦膜瘤的T2WI信號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)通常呈中等到高信號(hào)。在T2WI成像中,腦膜瘤通常呈現(xiàn)出高信號(hào),而上皮細(xì)胞型腦膜瘤則是中等到高信號(hào),T2WI成像能夠顯示組織中的水分分布情況,上皮細(xì)胞型腦膜瘤通常含有較多的水分,因此T2WI信號(hào)比較明顯[11-12]。本研究中2例患者T1WI出現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng),分析可能與一小部分上皮細(xì)胞型腦膜瘤惡變風(fēng)險(xiǎn)有關(guān),即轉(zhuǎn)化為神經(jīng)-母細(xì)胞瘤。這種惡變可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤T1WI信號(hào)的異常增強(qiáng),使其表現(xiàn)為高信號(hào)。本研究中部分上皮細(xì)胞型腦膜瘤患者因與纖維型腦膜瘤患者的MRI信號(hào)表現(xiàn)一致,容易誤診為纖維型腦膜瘤,原因可能是強(qiáng)化后的病灶均勻性強(qiáng)化表現(xiàn)相當(dāng),導(dǎo)致誤診,提示針對(duì)上皮細(xì)胞型腦膜瘤的臨床診斷不可單一依賴MRI信號(hào)表現(xiàn),仍需結(jié)合臨床表現(xiàn)、病理學(xué)檢查進(jìn)行綜合評(píng)估和診斷。本研究結(jié)果中上皮細(xì)胞型腦膜瘤患者的APTmax、APTmin及APTmean偏高,研究分析在APT成像中,正常的腦部組織中的酰胺質(zhì)子含量較高,因此顯示出相對(duì)均勻和較弱的信號(hào)強(qiáng)度;而上皮細(xì)胞型腦膜瘤中的腫瘤細(xì)胞具有較高的核仁比率和核-漿比率,導(dǎo)致細(xì)胞核周圍的細(xì)胞質(zhì)區(qū)域較少,酰胺質(zhì)子含量相對(duì)較低。因此,與正常腦組織相比,在APT成像中上皮細(xì)胞型腦膜瘤通常表現(xiàn)為高信號(hào)強(qiáng)度區(qū)域。

纖維型腦膜瘤由成束的纖維組成,此類纖維多由纖維母細(xì)胞或成纖維細(xì)胞產(chǎn)生,腫瘤細(xì)胞相對(duì)密集,血流、血供匱乏,以成簇的彈性纖維為主[13-14]。理論上纖維型腦膜瘤的T1WI信號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)相對(duì)較低,通常呈等或略低于灰質(zhì)信號(hào),而接近于白質(zhì)信號(hào);纖維型腦膜瘤的T2WI信號(hào)正常信號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)通常呈中低信號(hào)[15-16]。在T2WI成像中,由于纖維型腦膜瘤主要由纖維所組成,且其水含量相對(duì)較低,因此在T2WI成像上通常呈現(xiàn)出中低信號(hào)[17-18]。本研究中4例患者T2WI信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng),研究認(rèn)為可能是腫瘤組織出現(xiàn)囊性壞死或出血導(dǎo)致,引起此纖維區(qū)域MRI信號(hào)增強(qiáng)。本研究結(jié)果顯示纖維型腦膜瘤患者的APTmax、APTmin及APTmean均偏低,研究認(rèn)為應(yīng)與纖維型腦膜瘤中腫瘤細(xì)胞所產(chǎn)生的膠原纖維和額外的結(jié)締組織所含有的酰胺質(zhì)子量較少有關(guān)。

過(guò)渡型腦膜瘤由纖維型和漿液型腦膜瘤混合所形成,細(xì)胞間含有較多的膠原纖維和小血管,血供豐富且呈強(qiáng)包膜型生長(zhǎng)[19-20]。過(guò)渡型腦膜瘤的T1WI信號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)通常呈等或稍低信號(hào),在T1WI成像中,過(guò)渡型腦膜瘤主要由纖維和漿液2種不同類型的細(xì)胞構(gòu)成,因其組織成分內(nèi)含有較少的液體,故在T1WI成像上呈等或稍低信號(hào)[21-22]。在T2WI成像中,過(guò)渡型腦膜瘤的細(xì)胞間有較多的液體和小血管,可導(dǎo)致T2WI信號(hào)呈現(xiàn)等或高信號(hào)表現(xiàn)[23]。本研究中1例T1WI信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng),患者腫瘤內(nèi)部出現(xiàn)囊性變形成了含水性組織,使信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)。本研究中2例患者T2WI信號(hào)呈等信號(hào),且可見(jiàn)不規(guī)則的囊性變和交錯(cuò)狀的短T2信號(hào),如同纖維母細(xì)胞型腦膜瘤,從而誤診為纖維型。本研究結(jié)果顯示過(guò)渡型腦膜瘤患者的APTmax、APTmin及APTmean均偏高,研究分析過(guò)渡型腦膜瘤中包含有大量的纖維組織和蛋白質(zhì)物質(zhì),此類物質(zhì)中含有豐富的酰胺質(zhì)子,從而出現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)表現(xiàn)。

血管瘤型腦膜瘤是一種以內(nèi)皮細(xì)胞增生形成血管為主要特征的良性腫瘤,血管周圍有一定量的纖維或脂肪組織,因血管瘤型腦膜瘤組織內(nèi)的血管和周圍的正常腦組織具有類似的T1信號(hào)強(qiáng)度,而瘤內(nèi)可能存在的纖維、脂肪、血塊等成分則使T1信號(hào)略低于正常腦組織[24];而正因?yàn)槟X膜瘤組織內(nèi)的纖維組織、水分較多的血栓和囊性變化等成分組成,導(dǎo)致血管瘤型腦膜瘤對(duì)T2信號(hào)比較敏感,正常病理狀態(tài)下可表現(xiàn)出明顯的高信號(hào)[25]。本研究結(jié)果顯示血管瘤型腦膜瘤患者的APTmax、APTmin及APTmean均偏高,研究分析血管瘤型腦膜瘤中含有大量血管形成,血管壁上富含酰胺基團(tuán),可能是導(dǎo)致MRI APT成像中顯示出高信號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)的原因[26]。

本研究ROC分析結(jié)果顯示,MRI APT成像特征參數(shù)聯(lián)合T1WI信號(hào)及T2WI信號(hào)診斷腦膜瘤亞型的AUC分別為0.938(95%CI:0.875～0.998)、0.880(95%CI:0.768～0.992)、0.917(95%CI:0.791～1.000)、1.000(95%CI:1.000～1.000),提示MRI APT成像特征參數(shù)及常規(guī)磁共振掃描參數(shù)可用于診斷低級(jí)別腦膜瘤的不同亞型,且診斷效能良好。

因MRI APT成像掃描的時(shí)間長(zhǎng)于常規(guī)磁共振檢測(cè)時(shí)間,同時(shí)需要高靈敏度的譜峰抑制脈沖以減少散射效應(yīng)的干擾,因此數(shù)據(jù)獲取成本較高,本研究未將醫(yī)療成本納入研究范圍,后續(xù)仍需完善。但MRI APT成像可以顯示分子水平的運(yùn)動(dòng)信息,因此后續(xù)研究可以提供新的生物標(biāo)記物,有助于疾病的早期診斷和治療。綜上所述,MRI APT成像特征參數(shù)及常規(guī)磁共振掃描參數(shù)在診斷低級(jí)別腦膜瘤的不同亞型中效能良好。