增強T2*加權的血管成像在腦腫瘤術前評估中的價值

羅先富, 傅劍雄, 胡曉華, 陳文新, 孫　駿, 葉　靖

(江蘇省蘇北人民醫院/揚州大學臨床醫學院, 江蘇 揚州, 225001)

江蘇省蘇北人民醫院院級課題(yzucms201132)

磁共振成像已常規應用于腦腫瘤的術前評估。常規MR掃描能夠了解腫瘤的邊界、周圍水腫、內部結構, 完成對膠質瘤惡性程度的分級診斷，但是對神經外科醫生最關心的腫瘤內是否合并出血以及血供情況的判斷準確性尚待提高。磁敏感加權成像序列目前主要應用于腦內血管性病變的診斷，而對腦腫瘤的運用較少[1]。文獻[2]報道，磁敏感加權成像有助于術前對高、低級別膠質瘤鑒別診斷。本研究采用新型的磁敏感成像技術及增強T2*加權的血管成像(ESWAN)顯示顱內常見腫瘤形態學特征，探討膠質瘤磁敏低信號在術前分級診斷中的價值，現報告如下。

1　資料與方法

1.1　一般資料

采用前瞻性研究方法，選取2015年6—12月本院CT平掃發現顱內單發占位的患者68例，其中男38例，女30例，年齡23～68歲，平均年齡為(43.7±11.6)歲。所有病例均為初診病例, MR掃描前未經過手術或者放化療。所有病例的病理結果均為手術病理結果。

1.2　MR檢查

采用3.0T超導型MR成像儀(Signa HDx, 美國GE公司)，掃描線圈為8通道頭頸聯合線圈，掃描序列包括常規掃描序列、MR對比劑增強序列、ESWAN磁敏感序列。常規MR成像檢查: 平掃層厚6.0 mm, 層間距 0.5 mm, 視野大小(FOV) 24 cm×24 cm。主要掃描序列及參數: T1WI (TR/TE=2 400 ms/25 ms); T2WI(TR/TE=4 200 ms/120 ms); T2flair(TR/TE=7 002 ms/162 ms); DWI(TR/TE=6 000 ms/90 ms, b值為1 000/mm2)。T1WI增強檢查(TR/TE=2 500 ms/20 ms)。增強掃描采用的對比劑為馬根維顯(Gd-DTPA), 注射劑量0.1 mmol/kg, 經肘靜脈注射對比劑，延遲40 s后進行掃描。ESWAN掃描序列在增強掃描前進行，在完成三平面定位掃描和并行成像校準掃描后，進行ESWAN的掃描，基本掃描參數: TR/TE=56 ms/5.5 ms, 8個回波，翻轉角20°, 矩陣356×258, 層厚2 mm, 層間距2 mm。掃描時要采用并行采集、流動補償技術，減少掃描采集時間及偽影。

1.3　圖像后處理

ESWAN圖像后處理: 采用GE公司的工作站(ADW 4.5)及GE公司開發的ESWAN后處理軟件進行圖像分析及參數獲取。首先將ESWAN掃描的原始圖像選中進入Functool軟件后選用ESWAN進入分析界面，閾值設置中移動水平滾動條，使得綠色斜線區域覆蓋整個腦部，選擇相位濾波器的大小，用來過濾掉背景引起的相位慢變化，進一步選擇不加入計算的回波圖像(僅用于相位和重T2*像)，去除T2*權重很輕的前幾個回波以及最后幾個由于衰減過度而信噪比很差的回波。核對計算參數后，進行運算，選擇保存為功能圖。最后將獲得的幅度圖采用層厚為20 mm, 進行最小信號強度投影(MIP)處理。將所有患者的多個序列MR圖像導入GE ADW4.5工作站，將常規T1WI、T2WI、T2flair、增強T1WI圖像和ESWAN圖像采用對比分析瀏覽模式進行比較評分。

1.4　圖像評價

圖像評價均由2名具有5年以上中樞神經系統放射診斷經驗的醫師共同完成，評價結果有差異時共同商量最后確定。各序列間評價內容及標準: 腫瘤的邊界、瘤周水腫、腫瘤的內部特征、腫瘤內的出血及血管結構，按0～3分進行評價。

① 腫瘤邊界的評分標準: 0分，無法識別; 1分，識別范圍<50%; 2分，識別范圍≥50%; 3分，完整識別。② 瘤周水腫評分標準: 0分，指無水腫成分或無法識別; 1分，識別范圍<50%; 2分，識別范圍≥50%; 3分，完整識別。③ 腫瘤內部結構主要包括腫瘤內部出現的壞死及囊變成分，評分標準: 0分，指無法識別或無壞死結構; 1分，識別范圍<50%; 2分，識別范圍≥50%; 3分，指完整識別。④ 出血及血管結構是指腫瘤內部的磁敏感低信號區域，結合常規MR圖像符合出血成分，代表腫瘤內不同時期出血成分，血管結構則表現為ESWAN圖及常規MR圖像上連續多個層面出現的管狀低信號影，評分標準: 0分，指無出血成分或無法識別的出血及血管結構; 1分，識別范圍<50%; 2分，識別范圍≥50%; 3分，指可完整識別。

為了進一步定量分析磁敏感低信號對膠質瘤的術前評估價值，首先對的膠質瘤內磁敏感低信號的面積進行分級評分，并對進一步對磁敏感低信號比率進行評分[2]。對腫瘤內磁敏感低信號的面積評分的標準: 0分，無明顯低信號; 1分，低信號最大徑小于0.5 cm; 2分，低信號最大徑在0.5～1 cm; 3分，低信號最大徑大于1 cm, 腫瘤邊緣的靜脈低信號小計入評級。磁敏感低信號比即腫瘤內磁敏感低信號面積與腫瘤病灶區面積的比值，評分標準: 0分，指ESWAN圖像上腫瘤內沒有觀測到低信號區; 1分，指ESWAN圖像上所有層面的腫瘤內低信號面積小于腫瘤病變區的1/2; 2分，指ESWAN圖像上至少有一個層面的腫瘤內低信號面積大于腫瘤病變區的1/2。

1.5　統計學分析

采用SPSS 17.0統計軟件進行分析，采用多組有序變量秩和檢驗(Kruskal-Wallis 檢驗)分析MR各常規序列以及ESWAN序列在顯示腫瘤形態學特征，包括腫瘤的邊界、瘤周水腫、腫瘤的內部特征、出血及血管結構是否存在差異進行比較。進一步采用Mann-WhitneyU檢驗，對各個序列完成兩兩比較。根據手術病理結果，匯總所有膠質瘤病例，按照WHO膠質瘤惡性程度分類標準，將WHO Ⅰ～Ⅱ級納入低級別組, WHO Ⅲ～Ⅳ級納入高級別組，采用WilcoxonT檢驗分析高低級別膠質瘤內磁敏感低信號的大小及比率的差異。

2　結　果

2.1　一般結果

本研究共收集顱內腫瘤患者68例，其中膠質瘤51例，腦膜瘤8例，室管膜瘤2例，血管母細胞瘤1例，少突膠質細胞瘤1例，轉移瘤5例。膠質瘤按照WHO分級，其中WHO Ⅰ級6例, WHO Ⅱ級13例, WHO Ⅲ級9例, WHO Ⅲ～Ⅳ級10例, WHO IV 級13例。按照WHO膠質瘤分類標準, 19例納入低級別組, 32例納入高級別組。68例患者中, 1例患者由于掃描不配合未完成T2flair及ESWAN掃描被排除, 1例患者由于腫瘤位于前顱窩周圍磁敏感偽影較重亦被排除，最終66例患者納入本次研究。

2.2　ESWAN與常規MR序列在顯示腫瘤形態學

特征方面進行比較

五種序列對腫瘤的形態特征進行評分，結果見表1。所有序列腫瘤邊界評分差異無統計學意義。腫瘤的瘤周水腫、內部特征、出血及血管結構的評分五種序列差異有統計學意義，其中T2WI、T2-flair顯示瘤周水腫效果最好，增強T1WI顯示腫瘤內部特征最好, ESWAN顯示腫瘤內出血及血管結構最好。

2.3　膠質瘤內磁敏感信號與膠質瘤病理分級

的相關性

19例低級別膠質瘤腫瘤內無磁敏感低信號為5例，所占比率為26.32%, 低級別膠質瘤的磁敏感低信號大小的平均評分為(1.63±1.16)分, 95%可信區間為1.07～2.19。32例高級別膠質瘤中均發現了磁敏感低信號區域，其中評分為2分的數量最多為18例，占56.25%, 高級別膠質瘤的磁敏感低信號大小的平均評分為(2.12±0.66)分, 95%可信區間為1.88～2.36。進行兩樣本比較的秩和檢驗，差異無統計學意義(U=240.50,P>0.05)。低級別膠質瘤磁敏感信號比率(即磁敏感低信號區占腫瘤病灶區的比率)的平均評分是(0.89±0.66)分, 高級別膠質瘤磁敏感信號比率的平均評分是(1.72±0.45)分, 低級別膠質瘤磁敏信號比率顯著低于高級別膠質瘤(P<0.05)。見表2。

表1　不同MR序列對腫瘤形態特征評分

表2　膠質瘤內磁敏感低信號與膠質瘤病理分級的相關性

3　討　論

3.1　ESWAN序列的基本原理及臨床運用

ESWAN是一種建立在磁敏感加權成像技術(SWI)序列理論基礎上開發的磁敏感加權成像序列，但ESWAN序列的圖像后處理技術不同于與傳統的磁敏SWI序列。ESWAN采集多回波的幅度和相位圖計算多回波幅度平均值，而SWI采用的是用相位蒙片加權的方法獲取順磁性物質的對比度差異。多回波幅度平均計算模式提升了圖像的信噪比，腫瘤內的出血成分含有含鐵血紅素以及腫瘤內的靜脈結構也含豐富的脫氧血紅蛋白，含鐵血紅素及脫氧血紅蛋白均勻為順磁性物質，因此能夠與腦組織結構形成對比差異[3]。ESWAN目前已經廣泛用于中樞神經系統疾病的診斷，比如顱腦外傷、血管畸形、神經退行性疾病等[4], 例如對彌漫性軸索損傷ESWAN較常規的SWI序列對小出血灶更加敏感，檢出病灶數量顯著增多，研究[5]證實ESWAN能夠精確評估微出血灶，與患者的臨床指標有顯著的相關性，是提示患者臨床預后的可靠的影像學方法。另外ESWAN對顱內彌漫性疾病如多發性硬化及血管淀粉樣變性方面也具有優勢，還可以用于對多發性硬化的定量評估。由于采用了多回波采集技術，能夠利用不同的回波重建出顱內動脈及靜脈，與磁共振TOF-MRA對具有較高一致性[6]。

3.2　ESWAN序列在顯示顱內腫瘤形態學特征方面的情況

MR對顱內腫瘤的形態學顯示具有獨特的優勢，在常規MR檢查基礎上，加做ESWAN序列，分析腫瘤內部磁敏感低信號的形態學特點，可以更加精確的在術前對腫瘤進行評估[7]。ESWAN采用三維擾相梯度回波重T2技術，尤其是采用高分辨率的掃描可提高微小病灶的檢出率，可以有效減少部分容積效應的偽影，有利于精確判讀是順磁性物質的形態; 由于掃描采集三維模式采集圖像，可獲得空間分辨率各向同性影像原始數據，可進行多平面重建，多角度定量觀察微細成分或結構。因此, ESWAN圖像能較常規MR圖像更好地顯示病灶內部出血成份以及血管結構。研究結果表明, ESWAN圖像除顯示腫瘤內部的出血成分外，還能夠了解腫瘤的供血動脈及引流靜脈。這與其他學者報道的磁敏感加權成像序列應對顱內腫瘤特征顯示相一致。Sehgal等[8]早在2005年就報道磁敏感成像能更好地顯示腫瘤內部的出血成分，靜脈血管，結合其他常規MR檢查序列對腫瘤內部及周圍的形態學特征提供更全面的信息，可以作為顱內腫瘤MR檢查的較好的補充序列。

3.3　ESWAN對膠質瘤術前分級診斷的意義

MR檢查是膠質瘤術前檢查的重要手段，通過MR平掃常規序列能夠判別腫瘤的邊界，腫瘤的內部信號，采用釓劑增強掃描，觀察腫瘤血供特點，利用形態學特征來推測膠質瘤級別，另外高級功能成像例如波譜成像、彌散成像、灌注成像的定量影像參數能夠更加精確的對膠質瘤進行術前分級。早在1997年, Bagley等[9]就采用梯度回波的重T2磁敏感技術對23例膠質瘤患者進行成像，提出磁敏感低信號同膠質瘤分級具有一定相關性，在膠質瘤術前分級診斷具有潛在運用價值。Pinker等[10]研究發現，高分辨率磁敏感成像獲取腫瘤內的低信號與PET及病理證實的腫瘤的分級具有相關性，磁敏感成像有望成為膠質瘤術前分級的無創新技術。Li等[11]對32例腦膠質瘤患者采用磁敏感成像與動態對比劑灌注成像研究發現，腫瘤內磁敏感低信號同灌注參數Ktrans具有中度相關性，膠質瘤中的低信號比率是膠質瘤分級診斷中最常用的一種輔助診斷方法, SWI序列可能是分析膠質瘤結構特點和評估其病理分型的一種有用的方法。Park等[12]在對41例膠質瘤患者采用磁敏感成像技術與灌注技術對比研究發現，腫瘤內磁敏感低信號同灌注測定的最大腦血流量高度相關，在對膠質瘤分級診斷效能上同動態灌注成像具有相當的診斷價值。本研究結果顯示，高級別膠質瘤的腫瘤內的磁敏感低信號比率大于低級別膠質瘤的比率，這對膠質瘤的臨床術前分級診斷有重要價值，提示腫瘤內磁敏感低信號成分與膠質瘤分級具有相關性，于文獻研究結果相吻合。惡性程度越高的腫瘤內的磁敏感低信號成分越多，究其形成原因推測有以下幾個方面[13-15]: ① 腫瘤新生血管為不成熟血管與膠質瘤級別有相關性，腫瘤細胞的惡性程度越大，其生長速度越快，不成熟腫瘤血管易出現出血; ② 腫瘤新生血管數量與膠質瘤級別有關。膠質瘤級別越高，其新生血管數量越多，密度越大，以滿足腫瘤快速生長的需要。與高級別膠質瘤比較，低級別膠質瘤微血管密度明顯降低。因此其ESWAN圖像間接的反應了腫瘤內新生血管的質和量的情況, ESWAN圖像評價膠質瘤內磁敏感低信號的比率，為術前膠質瘤的分級診斷提供重要的補充信息。

3.4　ESWAN對顱內腫瘤術前評估的局限性

ESWAN序列比較適用于接近顱頂磁敏感偽影較少的部位腦腫瘤的顯示，對于接近顱底磁敏感偽影較重的地方，具有一定的局限性。ESWAN作為一種磁敏感加權成像序列，對磁場的不均勻尤為敏感，尤其在顱底部位，由于組織結構復雜，存在很多含氣的結構如額竇、蝶竇、中耳乳突氣房。臨近這些部位腦組織的磁敏感偽影較重，影響結構的觀察[16-18]。因此，對于發生在顱底部位的占位性病變，進行ESWAN掃描術前評估時，要考慮磁敏感偽影對病灶的干擾。另外, ESWAN序列進行全腦薄層3D掃描時，耗費時間較長，患者容易出現運動而產生偽影。因此，可以采用病灶局部范圍的ESWAN靶掃描的方法，這樣既可以縮短掃描時間，還能減少掃描范圍將磁敏感偽影較重部位排除在外或者盡量少包括，從而提高ESWAN對病灶特征的顯示[19-21]。

顱內腫瘤術前影像評估包括腫瘤的定位和定性，通過MR成像全方位顯示重要形態學特征對手術計劃制定具有重要意義。ESWAN序列作為一種新的磁敏感加權成像序列，突出顯示腫瘤的內部出血及血管結構，對磁敏感低信號的量化分析，為顱內腫瘤尤其是膠質瘤的術前分級診斷提供重要依據。因此ESWAN序列可作為顱內腫瘤MR掃描的良好補充序列，尤其是對膠質瘤分級診斷具有一定價值。

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