MR功能成像在高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤中的應用現狀

陳立堅++楊薇

【關鍵詞】膠質瘤；轉移瘤；擴散成像；灌注成像；波譜成像

中圖分類號：R730.264文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2014.05.030

膠質瘤和腦轉移瘤是腦內最常見的惡性腦腫瘤，腦轉移瘤通常表現為多發病灶與小病灶大水腫，分布于腦灰白質交界區，邊界比較清楚，可合并出血、壞死，增強掃描瘤灶呈結節狀或環狀強化，結合患者腫瘤病史不難診斷。但對于一些原發病史不明確的單發腦轉移瘤和高級別膠質瘤，兩者在臨床表現及MR常規檢查表現相似，由于兩者的治療及預后均不同，明確診斷十分重要。近年來隨著MR新技術的不斷發展，MRI能夠對病灶內水分子的布朗運動、組織內微血管及組織代謝物化學成分進行分析，從而實現了從對病變的形態學到功能學診斷的飛躍，如彌散成像技術、磁共振波譜分析、磁共振灌注成像在腦腫瘤診斷及鑒別診斷上得到了越來越多的認可，筆者就MR功能成像在單發腦轉移瘤和高級別膠質瘤鑒別中的應用予以綜述。

1彌散加權成像（diffusionweighted imaging，DWI）

1.1DWI基本原理

DWI是目前反映人體活體組織空間組成信息及病理狀態下各組織成分之間水分子交換功能狀況的唯一檢查方法，能夠對活體中水分子運動進行成像與測量，通過觀察DWI圖及表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）圖并測量ADC值。ADC值越高，DWI信號則越低，表示組織內所含自由水分的擴散運動越強，反之亦然。研究已經證明 DWI 能夠對實性、有活性腫瘤及囊性、壞死區域進行鑒別，并且顯示了腫瘤水分子運動與腫瘤細胞結構的相互關系[1]。不同部位進行DWI掃描時采用的b值不同，腦組織常采用b=1 000 s/mm2。低b值DWI常用于觀察速度較快的擴散運動，而高b值DWI對T2信號變化較不敏感，多用于觀察速度較慢的擴張散運動，能夠比較真實地反映組織水分子的擴散情況。

1.2DWI在高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤鑒別中的應用

國內外的研究均認為，用DWI測定腫瘤實質及瘤周水腫帶ADC值對鑒別高級別膠質瘤和腦轉移瘤有重要意義。以往認為轉移瘤瘤體強化區域ADC值明顯高于高級別膠質瘤強化區域，是由于腦轉移瘤病灶區域細胞內、外水分子增多且多于高級別膠質瘤引起的。宋莉等人[2，3]則認為ADC值本身不能鑒別轉移瘤和膠質瘤。Server等[4]用最小ADC（ADCmin）值和平均ADC（ADCmean）值及最小相對表觀擴散系數（rADC）值和平均rADC值對腦轉移瘤瘤體進行測量，4個參數均低于高級別膠質瘤瘤體，認為最佳的單用參數為最小rADC值。但是一些研究[5，6]則認為高級別膠質瘤和腦轉移瘤的腫瘤囊變壞死中心ADCmin和ADCmean無明顯差異。根據組織病理學顯示，轉移瘤病灶周圍是血管源性水腫，是組織位移無腫瘤細胞浸潤，而高級別星形細胞瘤的瘤周水腫區除有血管源性水腫外，還有腫瘤細胞浸潤。因此目前大多數研究[7～10]重點放在瘤灶區域的ADC值的測定，沈金丹等[11]以瘤周1 cm為界，將高級別膠質瘤和腦轉移瘤的瘤周水腫劃分為近瘤區和遠瘤區，通過測定ADC值計算rADC，結果為高級別膠質瘤近瘤區rADC值明顯低于腦轉移瘤近瘤區，二者遠瘤區rADC值間差異無統計學意義，認為近瘤區rADC值有助于幕上高級別膠質瘤與腦轉移瘤的鑒別診斷。Pavlisa等[9]研究結果也表明膠質瘤瘤周l cm區域ADC值明顯低于2 cm處，轉移瘤瘤周ADC值則與距離無關。Lee等[10]認為ADCmin和rADC對鑒別腫瘤類型更加敏感，研究得出應用ADCmin=1.302×10-3 mm2/s作為鑒別多形性成膠質細胞瘤和單發腦轉移瘤截點的敏感度和特異度分別為82.9%和78.9%。但也有部分研究者持否定觀點，Server等[4]對59例高級別膠質瘤和23例腦轉移瘤病人進行研究，測量其最小ADC值、最大ADC值、平均ADC值及最小rADC值、最大rADC值、平均rADC值，認為均不能鑒別瘤周區域腫瘤浸潤和血管源性水腫。

盡管學者們對應用擴散信號和ADC值進行瘤周和瘤體的鑒別作用持不同看法，但是DWI和ADC值的應用還是為惡性膠質瘤和腦單發轉移瘤的鑒別診斷提供了重要的信息。隨著MR技術的不斷更新及進步，DWI及ADC值對于高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤的鑒別作用將會越來越大。

2灌注成像（perfusion weighted imaging，PWI）

2.1PWI基本原理

PWI是一種無創性研究組織內微血管及血流灌注特征的檢查手段。根據是否注射造影劑將灌注分為外源示蹤劑灌注成像（DSCMRI和DCEMRI）和內源性示蹤劑灌注成像（ASL）[12]。目前臨床上腦部PWI多采用動態增強磁敏感加權（T2*加權）回波平面成像（EPI）技術，利用對比劑在快速首次通過組織時引起的磁敏感效應，通過一定的數學模型計算出局部腦血流量（rCBV）等血流灌注參數，從而評估組織的血管容積以及腫瘤血管的增生情況。

2.2PWI在高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤鑒別中的應用

研究表明腫瘤血管形成是腫瘤生長的形態學基礎，無論是原發還是轉移的惡性腫瘤，均以新生血管生成為特征。在腫瘤生長的同時都存在顯著的血管化過程：一方面是破壞了原來正常的腦血管網絡及血腦屏障，另一方面新生了大量結構上不成熟、形態扭曲且通透性很高的腫瘤血管[13]。在瘤周區：轉移瘤邊緣以外水腫區無腫瘤細胞浸潤，毛細血管床正常；高級別膠質瘤邊緣可見微血管增生，瘤周水腫區內有腫瘤的微浸潤。分析高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤灌注各功能相對數值可對兩者不同血供特點進行量化鑒別研究。陳鑫等人[14]選取18例單發腦轉移瘤和16例惡性膠質瘤的瘤體相對高灌注區內各測量ROI的平均值代表病灶的rCBV進行對比研究，結果表明瘤灶區和瘤周區rCBV值轉移瘤均低于惡性膠質瘤，分別為（1.07±0.62）、（2.68±1.22）和（0.38±0.23）、（1.11±0.61），差異均顯著（P<005）。張皓等人[15]則選取10例單發轉移瘤和15例惡性膠質瘤瘤體實質部分的最大rCBV值進行對比，其結果與上述研究基本相同，說明膠質瘤比轉移瘤血供豐富，腫瘤血管密集增殖程度高，認為轉移瘤的rCBV低于高級別膠質瘤的rCBV具有鑒別價值。黃文才等[16]研究結果為轉移瘤與高級別膠質瘤的rCBV接近，但高級別膠質瘤瘤旁及瘤周rCBV值明顯高于轉移瘤，認為可能與高級別膠質瘤細胞的侵襲、新生腫瘤血管的分化增值程度及浸潤性生長方式有關。而轉移瘤瘤周區低灌注是由于血管源性水腫造成周圍血管受壓所致，對瘤周水腫區的研究能更準確地反映腫瘤的性質，進一步說明對瘤周水腫的研究具有一定的理論基礎。馮輝[17]及朱起超[18]等的研究結果也表明膠質瘤邊界較遠區域的灌注值低于較近區域的灌注值，而轉移瘤則相反，這可能與遠離膠質瘤水腫區腫瘤浸潤較少及鄰近轉移瘤的水腫帶對引流靜脈壓迫導致回流受阻有關。而不同來源腦轉移瘤的MR灌注成像特點趨于一致[19]。endprint

大量的研究表明，測量瘤體、瘤周的rCBV值在單發腦轉移瘤和高級別膠質瘤的鑒別診斷中具有重要的價值，但PWI也有其不足之處，如外源性對比劑外漏因素會引起rCBV值的低估或高估，因此在臨床中要客觀對待各項灌注參數。隨著MR新技術的出現、磁共振場強提高、聯合其他MR功能技術，PWI將提供更多更全面的腫瘤信息，對于高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤的鑒別作用將會越來越大。

3氫質子磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，1HMRS）

3.11HMRS的基本原理

1HMRS是目前能夠檢測活體組織器官能量代謝和生化改變的一種無創性檢查方法。它是利用化學位移原理檢測體內不同代謝物的變化。1HMRS探測到的代謝物主要有以下幾種：①N乙酰天門冬氨酸（NAA，2.0 ppm）：NAA被認為是神經元的標志，神經元受破壞時，其濃度降低；②肌酸（Cr，3.03 ppm）：Cr是能量代謝中高能磷酸鍵的緩沖儲備物，其分布相對恒定，在波譜分析中用作參照物；③膽堿（Cho，3.2 ppm）：Cho是細胞膜磷脂代謝的成分之一，其改變反映膠質細胞數量的變化，被認為是顱內腫瘤最特異的標記物；④谷氨酰胺（Glun，2.3～2.5 ppm）：Glun是一種興奮性氨基酸，存在于神經元及神經膠質細胞中；⑤乳酸（Lac，1.32 ppm）：Lac是糖酵解的終產物，它的出現提示有氧呼吸不再有效進行；⑥移動脂肪（Lip，0.9～1.3 ppm）：Lip在正常腦組織中不可見，細胞膜結構破壞后脂滴游離可觀察到。1HMRS成像有單體素和多體素成像，多體素波譜成像的優勢在于可以將腫瘤本身、周圍區域、對稱正常腦組織同時包含在感興趣區域內，以研究不同部位的1HMRS，更有利于腫瘤的診斷及鑒別診斷，注射對比劑增強前、后1HMRS的各代謝峰值變換不明顯[20，21]。

3.21HMRS在高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤鑒別中的應用

目前對腫瘤的波譜研究主要在于研究腫瘤實質及瘤周水腫區的波譜特征。鄧治強等[22]的報道提示高級別膠質瘤瘤體Cho/Cr變化大于腦轉移瘤，認為瘤體內Cho/Cr比值可以作為腦轉移瘤和高級別腦膠質瘤的鑒別診斷依據之一。病理基礎學上高級別腦膠質瘤和腦轉移瘤均屬惡性腫瘤，Cho值均會明顯增高，理論上，轉移瘤缺乏神經元，NAA明顯下降或檢測不到，但由于部分容積效應的存在，所以常能檢測到弱的NAA峰，兩者均表現為NAA/Cho，NAA/Cr下降，Cho/Cr升高。因此部分學者認為通過腫瘤強化區的波譜不能可靠地鑒別兩者。王廷昱等[23]對16例膠質瘤與19例單發轉移瘤增強后腫瘤強化邊緣區多體素1HMRS研究結果為膠質瘤Cho/Cr比值>1，單發轉移瘤Cho/Cr<1，膠質瘤NAA/Cho比值<1，單發轉移瘤NAA/Cho比值>1，膠質瘤的rCho比值大于8，與轉移瘤重疊較少。認為腫瘤強化邊緣區的NAA/Cho、Cho/Cr、rCho在膠質瘤與單發轉移瘤的鑒別診斷中更有特異性。周高峰等[24]對35例孤立性腦轉移瘤的MRS進行分析，得出瘤體組織NAA下降率為94%，Cr上升率為52%，Cho上升率為68.5%，認為有鑒別意義。由于高級別腦膠質瘤和腦轉移瘤瘤周區水腫發病機制不同，高級別膠質瘤瘤周水腫區常有腫瘤細胞浸潤，引起NAA、Cr、Cho異常改變，在腦轉移瘤瘤周水腫NAA、Cr、Cho變化不大。唐雯等人[25]認為高級別膠質瘤瘤周水腫區的NAA/Cho比值大于轉移瘤有鑒別價值。也有學者認為當瘤周水腫區Cho濃度高出正常腦組織標準差的2倍、NAA濃度低于正常腦組織標準差的1/2時，病理標本上100%可見有腫瘤侵犯可幫助判斷。

通過對高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤腫瘤實質及瘤周水腫區的1HMRS波譜特征的研究，國內外的研究均認為1HMRS能夠比較可靠地鑒別高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤，但在目前的技術條件下，如采集體素的大小受限，代謝物的濃度必須大于1 mmol才可判讀出譜線、容易出現偽影影響譜線質量等均限制了1HMRS在臨床中的廣泛應用。

4展望

綜上所述，MRI各項功能成像在高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤鑒別診斷中的應用上取得了較大的發展，并顯示出了巨大的潛力，DWI檢查提供腫瘤病理改變，PWI顯示腫瘤的微血管及血流改變，MRS反映腫瘤的生化代謝改變。雖然目前還有一定的局限性和不足，相信隨著MRI技術的迅猛發展，這些技術的聯合應用將能準確、可靠地鑒別高級別膠質瘤和單發腦轉移瘤。

參考文獻

[1] Barajas RF Jr，Rubenstein JL，Chang JS，et al.DiffusionweightedMR imaging derived apparent diffusion coefficient is predictive of clinical outcome in primary central nervous system lymphoma[J].AJNR，2010， 31（1）：6066.

[2] 宋莉，王霄英，謝晟，等.DWI以及ADC值測量在腦腫瘤鑒別診斷中的價值[J].中國醫學影像技術，2005，21（3）：354357.

[3] Bulakbasi N，Guvenc I，Onguru o，et al.The added value of the apparent diffusion coefficient calculation to magnetic resonance imaging in the differentiation and grading of malignant brain tumors[J].J Comput Assist Tomogr，2004，28（6）：735746.

[4] Server A，Kulle B，Maehlen J，et a1.Quantitative apparent diffusion coefficients in the characterization of brain tumors and associated peritumoral edema[J].Acta Radiol，2009，50（6）：682689.endprint

[5] Ohba S，Ushioda T，Nakagawa T，et a1.Diffusion magnetic resonance imaging for enhanced visualization of malignantcerebral tumorsand abscesses[J].Neural India，2011，59（5）：674678.

[6] Mikami T，Saito K，Kato T，et al.Detection and characterization of the evolution of cerebral abscesses with diffusionweighted magnetic resonance imaging-two case reports[J].NeurolMed Chir， 2002，42（2）：8690.

[7] Muccio CF，Esposito G，Bartolini A，et a1.Cerebral abscesses andnecrotic cerebral tumours：differential diagnosis by perfusionweighted magnetic resonance imaging[J].Radiol Med，2008，113（5）：747757.

[8] 黃飚，梁長虹，劉紅軍，等. 高級別星形細胞腫瘤與腦轉移瘤瘤周區擴散張量成像[J].中國介入影像與治療學，2008，5（3）：183186.

[9] Pavlisa G，Rados M，Pavlisa G，et a1.The differences of water diffusion between brain tissue infihrated by tumor and peritumoral vasogenic edema[J].Clin lmaging，2009，33（2）：96101.

[10] Lee EJ，terBrugge K，Mikulis D，et a1.Diagnostic value of peritumoral minimum apparent diffusion coefficient for differentiation of glioblastomamuhiforme fromsolitarymetastaticlesions[J].AJR，2011，196（1）：7176.

[11] 沈金丹，范光明，沈桂權，等.磁共振擴散加權成像在幕上高級別膠質瘤及腦轉移瘤瘤周水腫區的應用價值[J].實用放射學雜志，2009，25（8）：10911093.

[12] 劉燦，高燕華，徐效文，等.磁共振灌注成像的原理及其在腦腫瘤診斷與分級中的應用[J].中國醫學影像學雜志，2012，20（12）：953957.

[13] Petrella JR，Provenzale JM.MR perfusion imaging of the brain：techniques and applications[J].AIR，2010，175（1）：207219.

[14] 陳鑫，張永利，唐震，等. MR彌散、灌注、波譜成像在單發腦轉移瘤與惡性膠質瘤鑒別診斷中的價值[J].實用放射學雜志，2008，24（11）：14501453.

[15] 張皓，沈天真，陳星榮，等.MR灌注成像在鑒別單發腦轉移瘤與高級別膠質瘤中的價值[J].中華放射學雜志，2006，40（4）：393396.

[16] 黃文才，陸建平.單發腦轉移瘤與高級別膠質瘤MR灌注加權成像鑒別診斷[J].中國臨床醫學影像雜志，2010，21（9）：609612.

[17] 馮輝，沈桂權.磁共振動脈自旋標記灌注成像在膠質瘤及腦轉移瘤診斷中的應用[J].貴陽醫學院學報，2013，38（1）：4449.

[18] 朱記超，婁明武，張方璟，等.動態磁敏感對比增強磁共振成像在腦腫瘤術前評估中的應用[J].實用放射學雜志，2009，25（12）：16981701.

[19] 張皓，沈天真，陳星榮，等.腦轉移動態增強磁化率MR灌注成像特點的研究[J].中華放射學雜志，2006，40（9）：903907.

[20] 戴建平，沈慧聰，李少武. 磁共振脈沖序列在中樞神經系統中的應用[J].磁共振成像， 2010，1（4）： 305310.

[21] 肖翔，吳元魁.MRI新技術在癲癇中的應用進展[J].磁共振成像，2013，4（1）：6470.

[22] 鄧治強，沈桂權，朱良旭，等.高級別膠質瘤和腦轉移瘤的二維多體素氫質子磁共振波譜[J].四川醫學，2009，30 （7）： 11541155.

[23] 王廷昱，史克珊，韓向君，等.增強后多體素1H-MRS對腦膠質瘤、單發轉移瘤和腦膿腫的鑒別診斷價值[J].醫學影像學雜志，2009，19（7）：793797.

[24] 周高蜂，王小宜，廖偉華，等.氫質子磁共振波譜鑒別孤立腦轉移瘤與高級別腦膠質瘤的臨床應用價值[J].實用放射學雜志，2007，23（1）：15.

[25] 唐雯，凌雪英，黃力.應用多體素磁共振波譜成像鑒別腦膠質瘤與單發腦轉移瘤[J].暨南大學學報（醫學版），2012，33（6）：615619.

（收稿日期：2014-07-21修回日期：2014-10-12）endprint