磁共振彌散成像應用于腦膜瘤中的研究進展

劉元元（綜述），肖新蘭（審校）

（南昌大學第二附屬醫院磁共振室，南昌 330006）

腦膜瘤是顱內第2常見的腫瘤［1］，大部分腦膜瘤影像學檢查診斷不困難，CT和磁共振在腦膜瘤的診斷中起著關鍵的作用。典型的腦膜瘤在CT和磁共振圖像上都有典型的表現，但是鑒別良惡性仍存在一定的困難，良性和惡性腦膜瘤的各種亞型，在常規磁共振和CT中很難做出準確的診斷。

磁共振擴散加權成像 （diffusoion weighted imaging，DWI）反映的是水分子的布朗運動［2］，在腦部急性缺血中的診斷作用已經得到公認，在評價腦部腫瘤的細胞結構和分級中發揮著非常重要的作用。筆者就磁共振DWI在腦膜瘤中的應用作如下綜述。

1 磁共振DWI的原理

DWI是利用特殊的磁共振序列觀察活體組織中水分子的微觀擴散運動，是一種對水分子運動敏感的成像技術。DWI是目前在活體上對水分子運動進行測量與成像的唯一無創性方法，能反映人體組織的空間組成信息及病理生理狀態下各組織之間的水分子交換的功能狀況。影響DWI的因素較多，主要有擴散敏感系數（b值）、擴散系數（D）、T2透過效應(T2 Shine-through effect)及各向異性［3］。 b 值體現了MR成像序列對擴散運動表觀的敏感程度，隨著b值的增高，DWI的權重增大，但是圖像信噪比會降低。DWI信號除了受水分子擴散的影響外，還受到多種生理因素的影響，如運動、呼吸、灌注等，所以常用表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）來描述活體的擴散狀況。ADC值與DWI信號的關系可用公式:ADC=［In（Sl/S2）］/（b2-b1)來表示，其中Sl、S2分別為與bl、b2值相對應的DWI信號強度，若ADC值增加，則DWI信號降低，反之亦然。當受檢組織T2信號增高時，在DWI上可殘留明顯的T2圖像對比，這種現象稱為T2透過效應，它可造成擴散受限的假陽性，因此消除T2透過效應是必須的，常用的方法是形成ADC圖，可以對組織水分子擴散作定量的評價。

對腫瘤的診斷，病理學依據是腫瘤組織學上的特征，包括細胞密度、核異型性、有絲分裂行為、細胞核變形、血管增生以及壞死等。DWI和病灶的細胞密度相關聯，包括間質成分，如血管增生和纖維細胞密集程度等［4］。DWI反映組織的水分子布朗運動，通過測量ADC值可以定量的評價水分子運動。有研究［5］表明，病灶的ADC值和病灶的組織細胞的致密程度有很強的相關性，高ADC值，一般表示病灶細胞致密性較低、壞死或者囊變，反映細胞間隙增開，水分子擴散自由度增加；低ADC值，反映病灶細胞致密度高，也就是說，細胞致密度高的病灶ADC值低，細胞致密度低的病灶ADC值高。

DWI最早應用于急性腦梗死，后在顱內其他疾病應用也逐漸開展［6］。DWI在鑒別表皮樣囊腫和蛛網膜囊腫中發揮重要的作用。表皮樣囊腫因為其內容物對水分子擴散的限制，DWI呈高信號，而蛛網膜囊腫內容物和腦脊液相同，DWI呈低信號［7］。DWI鑒別膿腫比較敏感，膿腫由于膿液是一種黏稠、厚實的液體，包含了大量的炎性細胞、細菌、消化后的蛋白質和纖維蛋白［8］，這些液體黏稠的性狀，限制了水分子的自由擴散，因此DWI顯示高信號，ADC值較低。

2 腦膜瘤的臨床分級和組織病理學

腦膜瘤為僅次于膠質瘤的第2種常見的顱內腫瘤，91%～95%為良性，起病慢，病程長［1］。腫瘤來源于蛛網膜內皮細胞，常見于富含蛛網膜顆粒與蛛網膜絨毛的地方，以上矢狀竇旁、大腦凸面及大腦鐮多見，其次為蝶骨嵴、鞍結節、嗅溝、小腦橋腦角及小腦幕等部位［9］。腦膜瘤多有頸內及頸外動脈雙重血供，因此腦膜瘤的血供常較豐富。外科腫瘤切除仍是最有效的治療方法。

根據2006年11月的德國海德堡會議上通過的 《2007年WHO CNS腫瘤分類》［10］， 腦膜瘤有 15種病理分型，3種（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）分級。WHO對腦膜瘤進行分級的病理標準為:瘤細胞的豐富程度、細胞生長活躍狀態、核異型情況、核分裂像多少、瘤組織壞死、有無腦組織浸潤等。Ⅰ級腫瘤增生傾向小，僅手術全切可能治愈；Ⅱ級腫瘤有向更高惡性腫瘤進展的傾向；Ⅲ級腫瘤一般有惡性組織學證據，包括腫瘤細胞核不典型和活躍的核分裂，大多數情況下Ⅲ級腫瘤都應輔以放療和化療。腫瘤的組織學級別是臨床上用于推測預后和預測療效較為重要的一項指標，不論其他指標如何，Ⅱ級腫瘤的存活期一般都＞5年，而Ⅲ級腫瘤的存活期一般為2～3年。腦膜瘤較常見的5種分型:纖維型腦膜瘤、上皮型腦膜瘤、血管瘤型腦膜瘤 （WHO I），非典型腦膜瘤（WHOⅡ）以及間變型腦膜瘤（WHOⅢ）。1）纖維型腦膜瘤是腦膜瘤的常見亞型，屬于較少機會復發和侵襲的腦膜瘤，WHO分級Ⅰ級。瘤細胞及其核均呈長梭形，膠質纖維較多，瘤細胞排列成疏松的同心漩渦狀，包膜完整，瘤體內膠原纖維玻璃樣變及鈣化的出現使其自由水含量減少，間質成分增多［11］。2）上皮型腦膜瘤也是腦膜瘤常見的亞型，WHO分級Ⅰ級，病理切片上可見均勻分布的卵圓形腦膜瘤上皮細胞，中等致密排列，間質成分少見，血液供應比較豐富，質地中等偏軟，有明確的腫瘤腦組織界面。3）血管型腦膜瘤為WHOⅠ級腫瘤，病理上腫瘤組織為增生豐富發育完好的厚壁、薄壁血管，其間有散在分布的腦膜瘤上皮細胞組成小巢，可有一定程度的異型細胞，但是往往缺乏核分裂象［12］。血管型腦膜瘤多數質地偏軟，沒有明確的蛛網膜間隙，不侵犯腦組織生長，與周圍腦組織存在很多穿支供血，此類腫瘤手術難度大，若能全切則可治愈，若不能全切，應用γ刀治療效果較好，因此準確的術前分型，對血管瘤型腦膜瘤術前準備有著重要的臨床意義［13］。4）非典型性腦膜瘤為 WHO Ⅱ級，其組織學表現為細胞豐富、核分裂活躍、胞核與胞質比例增加，胞核有一定異形性、連續而無一定形態的生長，且無明顯間變。2007年版“WHO中樞神經系統腫瘤的病理分類”參考過去A.Perry等［14］對大組診斷為“惡性腦膜瘤”病例的組織病理表現行多變數分析研究，將腦浸潤新增加為確定非典型腦膜瘤的診斷標準之一，僅根據腦浸潤一項就可以確定非典型性腦膜瘤的診斷。5）間變型腦膜瘤為WHOⅢ級，血供豐富，腫瘤與腦組織界限不清楚，腫瘤浸潤腦組織生長，鏡下可見腫瘤細胞密集，異型性明顯，核分裂易見，間質少，中心壞死常見［15］。

3 常規磁共振和DWI應用于腦膜瘤的診斷

在常規MRI圖像上，腦膜瘤常表現為腦外占位，呈圓形、橢圓形，也有不規則形，TlWI序列:56%～94%的腦膜瘤表現為與腦皮質相近的信號強度。T2Wl序列:43%～52%的腦膜瘤與腦皮質相近的等信號，35%～44%呈現為高信號，低信號比較少見；增強后，常表現為明顯均勻強化，并可出現腦膜尾征［13］。關于常規 MRI在確定腦膜瘤的不同病理類型方面的價值，目前較為一致的看法是，T1WI信號表現與腦膜瘤的病理類型無關［9］。T2WI在確定腦膜瘤的病理類型方面，文獻報道結果不一。國內文獻［16］認為，不同組織類型之間T2WI信號有一定差別:上皮型、血管瘤型T2WI圖像上為高信號或稍高信號，纖維型以低信號或稍低信號為主，其差別顯著。腦膜瘤在T2WI上信號復雜程度與腫瘤的質地有關，信號強度低時，表示腫瘤質地較硬（如纖維型，由于水分含量少，間質成分多所致）；信號強度較高時，表明腫瘤質地比較軟(如血管瘤型)。國外文獻［17］報道，T2WI信號強度與腦膜瘤的病理類型無相關性，常規MR和CT可以對鑒別不同病理亞型的腦膜瘤提供重要信息，包括邊緣不規整、臨近骨質破壞、瘤周水腫等可能預示高級別腦膜瘤，但是，進一步做回歸分析提示這些征象和病理沒有明顯的聯系，其他病理亞型的腦膜瘤仍然會有上述的表現。筆者認為，腦膜瘤的病理類型仍舊需要其他影像序列來為提高診斷提供重要的信息。

DWI在不同病理亞型的腦膜瘤鑒別診斷的應用價值，不同的學者持有不同的觀點。B.Hakyemez等［18］根據病理結果，將腦膜瘤分為良性和惡性2個組，測量惡性腦膜瘤平均ADC值為（0.75±0.21）×10-3mm-2·s-1，良性腦膜瘤的平均 ADC值為1.17×10-3mm-2·s-1，惡性腦膜瘤和良性腦膜瘤的平均ADC比較差異有統計學意義（P＜0.01）。 V.A.Nagar等［19］認為，ADC和rADC在鑒別良性和惡性腦膜瘤上有重要的應用價值，他們測量了40余例良性和惡性腦膜瘤患者，惡性腦膜瘤的平均ADC值為（0.66±0.13）×10-3mm-2·s-1，良性腦膜瘤的平均 ADC 值為（0.88±0.08）×10-3mm-2·s-1， 兩者比較差異有統計學意義（P＜0.01）。將腫瘤平均ADC比正常白質ADC，得到 rADC，惡性腫瘤 rADC 值為 0.91。 G.Parlisa等［20］則認為，良性和惡性腦膜瘤的ADC值和rADC值沒有統計學意義。而國內的一些學者通過一些小樣本腦膜瘤病例研究，認為ADC值對鑒別Ⅰ級和Ⅱ、Ⅲ級有統計學意義，但仍舊需要一些大樣本病例研究［1，17，20］。而且ADC值是否能術前鑒別腦膜瘤的病理分型也是以后學者們可以擴展的領域。

［1］Filippi C G，Edgar M A，Ulu A M，et al.Appearance of meningiomas on diffusion-weighted images:correlating diffusion constants with histopathologic findings［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2001，22（1）:65-72.

［2］Finelli D A.Diffusion-weighted imaging of acute vertebral compressions:specific diagnosis of benign versus malignant pathologic fractures［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2001，22（2）:241-242.

［3］Herneth A M,Philipp M O,Naude J,et al.Vertebral metastases:assessment with apparent diffusion coefficient［J］.Radiology，2002，225（3）:889-894.

［4］李少武，田勝勇，李子孝，等.擴散張量成像在星形細胞瘤術前分級的應用研究［J］.放射學實踐，2007，22（5）:234-237.

［5］杜笑松，劉起旺，薛雁山，等.腦膜瘤幾種亞型MRI表現與病理學對照研究［J］.中國臨床醫學影像學雜志，2005，16（3）:121-124.

［6］易自生，劉一平.腦膜瘤MR表現與病理舟型的關系［J］.中國醫學影像學雜志，2006，14（4）:312-314.

［7］張永革，張宏遠，王志紅，等.腦膜瘤的磁共振表現與病理學分型相關性研究［J］.醫學影像學雜志，2002，12（5）:353-355.

［8］Yamasaki F,Kurisu K,Satoh K,et al.Apparent diffusion coefficient of human brain tumors at MR imaging ［J］.Radiology,2005,235（3）:985-991.

［9］呂俊峰，黃薩，孫戈新.DWI及ADC值在鑒別良惡性腦膜瘤中的初步應用［J］.中國誤診學雜志，2006，6（18）:3536-3537.

［10］Tropine A，Dellani P D，Glaser M，et al.Differentiation of fibroblastic meningiomas from other benign subtypes using diffusion tensor imaging ［J］.J Magn Reson lmaging；2007，25（4）:703-708.

［11］洪汛寧，沈天真，陳星榮.磁共振彌散成像在腦膜瘤診斷中的應用［J］.中國醫學計算機成像雜志，2003，9（3）:212-219.

［12］張衛東，李家堯，梁碧玲，等.彌散張量成像對顱腦腫瘤與相鄰腦白質纖維束解剖關系的評價［J］.中國醫學影像學雜志，2007，15（1）:1-4.

［13］李萍,李威,張云亭.腦膜瘤的MRI表現與病理分級的相關性［J］.醫學影像學雜志,2002,12（5）:341-344.

［14］Perry A,Scheithauer B W,Stafford S L,et al.Malignancy in meningioma:a clinicopathologic study of 116 patients,with grading implications［J］.Cancer,1999,85（9）:2046-2056.

［15］Ogura A,Hayakawa K,Miyati T,et al.The effect of susceptibility of gadolinium contrast media on diffusionweighted imaging and the apparent diffusion coefficient［J］.Acad Radiol，2008，15（7）:867-872.

［16］Toh C H,Castillo M,Wong A M,et al.Differentiation between classic and atypical meningiomas with use of diffusiontensorimaging ［J］.AJNRAmJNeuroradiol，2008,29（9）:1630-1635.

［17］Santelli L，Ramondo G，Della Puppa A，et al.Diffusinweighted imaging does not predict histological grading in meningiomas ［J］.Acta Neurochir （wien），2010，152（8）:1315-1319.

［18］Hakyemez B,Yildirim N,Gokalp G,et al.The contribution of diffusion-weighted MR imaging to distinguishing typical from atypical meningiomas［J］.Neuroradiology，2006,48（8）:513-520.

［19］Nagar V A,Ye J R,Ng W H,et al.Diffusion-weighted MR imaging:diagnosing atypical or malignant meningiomas and detecting tumor dedifferentiation［J］.AJNR Am J Neuroradiol,2008,29（6）:1147-1152.

［20］Pavlisa G,Rados M,Pazanin L,et al.Characteris of typical and atypical meningiomas on ADC maps with respect to schwannomas［J］.Clinical Imaging,2008,32（1）:22-27.