磁共振灌注成像技術(shù)在腦膠質(zhì)瘤診療中的應(yīng)用進(jìn)展

劉江濤 綜述 陳謙學(xué) 審校

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見(jiàn)的原發(fā)性腫瘤，占顱內(nèi)腫瘤的40%～50%[1]。惡性膠質(zhì)瘤侵襲性較強(qiáng)，手術(shù)難以完全切除，治療后易復(fù)發(fā)。近年磁共振灌注加權(quán)成像（magnetic resonance perfusion weighted imaging，MR-PWI）在腫瘤診斷、鑒別診斷、預(yù)測(cè)分級(jí)、指導(dǎo)治療方案等方面得到了廣泛的應(yīng)用[2]。本文就近年P(guān)WI 在腦膠質(zhì)瘤臨床診療中的應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 MR-PWI的基本原理

MR-PWI 采用外源性或內(nèi)源性對(duì)比劑，通過(guò)快速成像手段檢測(cè)組織的信號(hào)變化，進(jìn)而檢測(cè)組織血流灌注及滲透情況。根據(jù)成像原理，PWI 可分為基于外源性對(duì)比劑和非對(duì)比劑灌注成像兩種方法[3]。基于外源性對(duì)比劑的PWI可依據(jù)對(duì)比劑效應(yīng)分為動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比（dynamic susceptibility contrast，DSC）-MRI 與動(dòng)態(tài)增強(qiáng)（dynamic contrast-enhanced，DCE）-MRI。非對(duì)比劑PWI 常用動(dòng)脈自旋標(biāo)記（arterial spin labeling，ASL）、體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（intravoxel incoherent motion，IVIM）和化 學(xué) 交 換 飽 和 轉(zhuǎn) 移（chemical exchange saturation transfer，CEST）技術(shù)。

1.1 非對(duì)比劑灌注MRI 是利用磁場(chǎng)改變血液中水分子的磁化矢量，使其成為“內(nèi)源性對(duì)比劑”，通過(guò)監(jiān)測(cè)血流中帶有磁化標(biāo)簽的水分子在微血管內(nèi)外的遷移過(guò)程評(píng)估微血管。ASL 結(jié)合擴(kuò)散加權(quán)成像，根據(jù)擴(kuò)散速度不同，區(qū)分不同空間內(nèi)水分子，計(jì)算慢擴(kuò)散時(shí)血管內(nèi)標(biāo)記水分子與組織內(nèi)水分子的交換率，從而反映微血管的情況，同時(shí)通過(guò)ASL 成像可獲得腦血流量（cerebral blood flow，CBF）參數(shù)[4]。與擴(kuò)散加權(quán)ASL相比，IVIM可區(qū)分快慢擴(kuò)散成分的水分子，并且可以避免擴(kuò)散加權(quán)ASL中擴(kuò)散加權(quán)序列產(chǎn)生的額外的實(shí)驗(yàn)誤差，簡(jiǎn)化操作步驟。與ASL 和IVIM 不同，CEST 是通過(guò)氫質(zhì)子飽和轉(zhuǎn)移間接影響水分子的磁化矢量，目前最常用的是，利用葡萄糖進(jìn)行CEST 成像又稱為動(dòng)態(tài)葡萄糖增強(qiáng)MRI。由于非對(duì)比劑灌注MRI 不需要對(duì)比劑，安全性高，病人接受度好，并可以反復(fù)多次操作，有著較廣闊的發(fā)展前景。

1.2 基于外源性對(duì)比劑的PWI

1.2.1 DSC-MRI 通過(guò)動(dòng)態(tài)分析對(duì)比劑在首過(guò)組織循環(huán)過(guò)程中引起的周圍組織T2/T2*信號(hào)強(qiáng)度改變，以此為基礎(chǔ)繪制時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線，分析運(yùn)算并得到灌注參數(shù)，包括腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、CBF、達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）、平均通過(guò)時(shí)間（mean transit time，MTT）等[5]。DSC-MRI具有分辨力高、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，是最常用的MR-PWI技術(shù)。

1.2.2 DCE-MRI 通過(guò)靜脈注射對(duì)比劑引起周圍組織T1信號(hào)改變，對(duì)目標(biāo)位置行反復(fù)動(dòng)態(tài)掃描，測(cè)量T1信號(hào)隨時(shí)間變化特征，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)血流灌注分析。DCE-MRI 的分析方法包括半定量分析方法與定量分析法兩種，其中半定量分析方法基于時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線，測(cè)量指標(biāo)包括起始強(qiáng)化時(shí)間、最大梯度、最大信號(hào)強(qiáng)度、TTP等；定量分析法是將已知的藥代動(dòng)力學(xué)模型引入，定量分析對(duì)比劑的滲透與回流，以及其在血管內(nèi)外的占比，從而監(jiān)測(cè)病變組織內(nèi)血管灌注和滲透情況。常用的指標(biāo)包括容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)（Ktrans）、速率常數(shù)（kep）、細(xì)胞外間隙分?jǐn)?shù)（Ve）等。

2 MR-PWI在顱內(nèi)腫瘤的臨床應(yīng)用

2.1 腦膠質(zhì)瘤術(shù)前診斷及分級(jí) 在2007年版WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)中，Ⅰ～Ⅱ級(jí)為低級(jí)別膠質(zhì)瘤（low grade glioma，LGG），Ⅲ～Ⅳ級(jí)為高級(jí)別膠質(zhì)瘤（high grade glioma，HGG）。腦膠質(zhì)瘤的級(jí)別與其治療方案選擇和預(yù)后有密切關(guān)系，因此術(shù)前正確診斷及分級(jí)有重要臨床意義。方靖琴等[5]研究表明相對(duì)CBV 值能較準(zhǔn)確地反映腫瘤微血管的動(dòng)態(tài)變化，可以作為術(shù)前評(píng)估腦膠質(zhì)瘤微血管生成情況的指標(biāo)。研究顯示DCE-MRI中Ktrans和Ve以及DSC-MRI中相對(duì) CBV、相對(duì) CBF 可用于區(qū)分 HGG 和 LGG[6，7]。DCE-MRI 聯(lián)合DSC-MRI 可以提高腦膠質(zhì)瘤分級(jí)診斷的準(zhǔn)確度。朱記超等[8]研究顯示，ASL 與DSC 的rCBF 參數(shù)具有較好的相關(guān)性，用于HGG 與LGG 鑒別診斷的敏感度和特異度可分別為97.4%和95.2%。總體而言，MR-PWI為顱內(nèi)膠質(zhì)瘤的診斷及分級(jí)提供了良好的評(píng)估工具。

2.2 腦膠質(zhì)瘤的鑒別診斷 常規(guī)MRI 平掃與增強(qiáng)掃描無(wú)法反映與腫瘤惡性程度正相關(guān)的血管生成情況。與常規(guī)MRI不同的是，PWI可以直觀地、無(wú)創(chuàng)地反映腫瘤血流動(dòng)力學(xué)信息，可以進(jìn)一步為腦膠質(zhì)瘤的鑒別診斷提供準(zhǔn)確的信息。原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤與腦膠質(zhì)瘤在MRI平掃與增強(qiáng)上表現(xiàn)具有較高的相似性。PWI可為二者的鑒別診斷提供較好的依據(jù)，原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤血供相對(duì)匱乏，容易破壞血腦屏障；PWI 參數(shù)與血腦屏障的浸潤(rùn)無(wú)關(guān)[9]。Xing等[10]研究顯示，相對(duì)CBV用于腦膠質(zhì)瘤與原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤鑒別診斷的敏感度、特異度分別為96.2%、90%。此外，腦內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤與腦膠質(zhì)瘤在常規(guī)MRI檢查中無(wú)法根據(jù)其強(qiáng)化程度進(jìn)行鑒別[11]。Nesks-Matuszewskam 等[12]研究顯示 腦 轉(zhuǎn)移瘤為膨脹性生長(zhǎng)，瘤周腦組織無(wú)腫瘤細(xì)胞和血管浸潤(rùn)，瘤周rCBV減少；而HGG為浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，腫瘤內(nèi)及瘤周正常腦組織內(nèi)都含有豐富的腫瘤血管，瘤周rCBV值明顯高于對(duì)側(cè)正常腦組織。腦膿腫在常規(guī)MRI表現(xiàn)的邊緣強(qiáng)化灶是由于纖維囊，無(wú)明顯血管增生，而膠質(zhì)瘤邊緣增強(qiáng)灶含有腫瘤細(xì)胞和微血管存活[13]。Toh等[13]研究顯示，腦膿腫邊緣強(qiáng)化灶平均相對(duì)CBV（1.45±1.17）明顯低于膠質(zhì)瘤（3.85±2.19；P＜0.001）。

2.3 膠質(zhì)瘤的手術(shù)治療 腦部膠質(zhì)瘤目前還是以手術(shù)治療為主。因腦膠質(zhì)瘤多呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，手術(shù)治療會(huì)造成一定的神經(jīng)功能損傷，同時(shí)腫瘤的切除是否徹底與病人預(yù)后直接相關(guān)。有些腦膠質(zhì)瘤影像學(xué)表現(xiàn)為彌漫而且無(wú)強(qiáng)化，常規(guī)MRI 掃描不能提供腫瘤的微血管生長(zhǎng)及分布情況，所以術(shù)中對(duì)于腫瘤與正常腦組織的鑒別相對(duì)困難。而PWI可以提供腫瘤的可量化信息，對(duì)于術(shù)中腫瘤及腫瘤殘余能夠更好顯示并指導(dǎo)切除，可以避免盲目擴(kuò)大切除范圍。Ulmer等[14]研究，術(shù)中PWI可以提供病變組織邊界的信息，為術(shù)者能夠客觀的判斷手術(shù)程度并作出調(diào)整提供有效信息，使得腫瘤切除更加徹底。

2.3.1 治療效果評(píng)估 腦膠質(zhì)瘤治療后準(zhǔn)確的療效評(píng)估是制定術(shù)后補(bǔ)充治療方案及監(jiān)測(cè)隨訪的基礎(chǔ)[15]。常規(guī)MRI評(píng)估方法無(wú)法準(zhǔn)確反映腫瘤的微生態(tài)生長(zhǎng)及血流灌注特征，PWI 則較好克服了這一缺點(diǎn)[16]。Kim 等[17]采用 DSC-MRI 評(píng)估 38 例伽瑪?shù)吨委煹哪X膠質(zhì)瘤，結(jié)果顯示治療反應(yīng)較好的病人術(shù)后相對(duì)CBV 值顯著下降。Schmainda 等[18]對(duì)治療后復(fù)發(fā)的腦膠質(zhì)瘤進(jìn)行DSC-MRI掃描，結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)CBV與抗血管生長(zhǎng)藥物治療的腦膠質(zhì)瘤無(wú)進(jìn)展生存期及總生存期具有良好的相關(guān)性。

在腦膠質(zhì)瘤效果評(píng)估指標(biāo)中，最重要的是手術(shù)切除程度及對(duì)功能區(qū)的影響。術(shù)后早期MRI增強(qiáng)掃描對(duì)效果評(píng)價(jià)及后續(xù)補(bǔ)充治療方案具有重要意義[19]。然而，PWI對(duì)血管顯示及血流灌注的評(píng)估優(yōu)勢(shì)，對(duì)殘留病灶可實(shí)現(xiàn)良好顯示，可區(qū)分病理性強(qiáng)化與術(shù)后反應(yīng)性強(qiáng)化[20]。因此，PWI 技術(shù)是手術(shù)切除的效果評(píng)估的重要手段，可作為病灶切除情況及術(shù)后補(bǔ)充治療的基礎(chǔ)，對(duì)改善病人預(yù)后具有重要價(jià)值。

2.3.2 復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè) 腦膠質(zhì)瘤具有較高的復(fù)發(fā)率，因此，采用適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)技術(shù)，早期發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移，早期進(jìn)行補(bǔ)充治療，可有效改善病人預(yù)后。腦膠質(zhì)瘤局部病灶復(fù)發(fā)與放射性腦損傷在常規(guī)MRI上均表現(xiàn)為環(huán)狀或結(jié)節(jié)狀強(qiáng)化，但兩者的處理方式完全不同，如不及時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別，可影響病人預(yù)后。研究顯示，腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)病灶相對(duì)CBV 值和相對(duì)CBF 值顯著高于放射性損傷[21]。另外，膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)病灶rKtrans、Ve均顯著高于放射治療損傷[22～24]。

總之，影像學(xué)檢查是腦膠質(zhì)瘤診斷、鑒別診斷、制定手術(shù)方案、術(shù)中引導(dǎo)、術(shù)后評(píng)估的重要輔助方法。MR-PWI 對(duì)病變位置血供的定量評(píng)價(jià)，能更好地診斷腦膠質(zhì)瘤并分級(jí)，輔助手術(shù)切除。今后，有待進(jìn)一步建立MR-PWI 惡性病變的診斷參數(shù)，并提高其對(duì)手術(shù)治療的指導(dǎo)價(jià)值。