动态磁敏感对比增强灌注技术在脑星形细胞瘤分级诊断中的价值

杨向丽,张 辉,梁 丽,张锁旺,王 乐

星形细胞瘤是中枢神经系统最常见的原发肿瘤之一,其恶性程度不同,临床治疗方案及预后亦有很大差别,因此准确对胶质瘤进行术前分级非常重要。动态磁敏感对比增强灌注成像(dynamic susceptibility contrast enhancing,DSC)可反映局部组织的血流分布及灌注情况,从分子水平对肿瘤血流情况进行评价。因此DSC灌注技术可为其分级诊断提供重要的参数信息,笔者探讨了DSC灌注成像在星形细胞瘤中的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 搜集2009年7月—2010年7月山西医科大学第一医院经术后病理证实或随访证实的星形细胞瘤患者共25例,男14例,女11例,年龄32岁～59岁,平均45.5岁。按世界卫生组织2007年分级标准,其中Ⅰ级2例,Ⅱ级 9例,Ⅲ级11例,Ⅳ级3例。

1.2 MR检查方法及扫描参数 使用Simens Avanto 1.5T MR扫描仪,常规扫描包括 T1WI轴位、矢状位,T2WI轴位,FLAIR轴位及常规T1WI增强扫描。常规扫描参数为:患者平静状态,仰卧位,正交头颅线圈;GRE T1WI轴位(TR=195.0 ms,TE=4.8 ms),FSE T2WI轴位(TR=4 000 ms,T E=98.0 ms),FLAIR轴位(TR=8 200 ms,TE=84.0 ms),SE T1WI矢状位(TR=550.0 ms TE=8.4 ms),T1WI增强扫描(TR=550.0 msTE=8.4ms),层厚6.0mm,层间隔1.2mm,层数19层,视野230×230,矩阵 512×512。DSC灌注扫描采用 SE-EPI序列,扫描参数为:T R 1 410 ms,TE 30 ms,翻转角 90°,激励次数1,视野230×230,矩阵128×128,以层厚6.0mm,层间隔1.2 mm,层数 19层,扫描时间为1 min 18 s。每位患者检查前静脉内置入留置针,行常规平扫后行DSC预扫描,在扫描完成4个时相后使用高压注射器,经肘静脉以4.5 mL/s的流速快速团注对比剂Gd-DTPA,然后以相同的流速注射等量生理盐水,团注同时进行灌注扫描,共扫描50个时相,共得到950幅灌注原始图[1,2]。

1.3 图像后处理 将采集的灌注原始图像传送至西门子专用后处理工作站进行图像的后处理,根据CBV图,选择肿瘤灌注最大层面,选取肿瘤实质及瘤周水肿区1 cm范围内的最大灌注区为感兴趣区(ROI)。根据肿瘤实质ROI的rCBV值=肿瘤实质(瘤周水肿区)CBV值/对侧正常脑白质CBV值,即得到实质区及水肿区的最大rCBV值。使用Mean Curve软件绘制出肿瘤实质、瘤周水肿ROI区、对侧正常脑白质及脑灰质的时间、信号曲线图,进行图像的分析。

1.4 统计学处理 使用SPSS17.0软件包处理,进行两独立样本的t检验。数据以均数±标准差(±s)表示。

2 结 果

2.1 星形细胞瘤的常规MR和灌注伪彩图特点 25例星形细胞瘤中(Ⅰ级2例,Ⅱ级9例,Ⅲ级11例,Ⅳ级3例)MR平扫时,有22例表现为囊实性占位,2例为实性占位,1例为囊性占位;其中1例Ⅲ级的为多发,其余均为单发,低级别胶质瘤中3例肿瘤周围无明显水肿,7例伴轻度水肿,1例明显水肿;高级别胶质瘤中有8例伴明显水肿,4例轻度水肿,2例无明显水肿;常规增强扫描显示:低级别中肿瘤实质无强化的有4例,轻度强化为4例,中重度强化3例;高级别中1例肿瘤实质无明显强化,4例呈轻中度强化,9例呈明显不均质强化。DSC灌注CBV伪彩图中,低级别中有8例肿瘤实质呈轻度灌注(浅蓝色),2例低灌注(深蓝色),1例高灌注(黄色～红色),其中 7例瘤周水肿区灌注与对侧正常脑白质相似,1例灌注低于正常脑白质。高级别中有8例呈不均匀轻中度灌注(浅蓝～黄色),5例呈不均匀中～重度灌注(黄色～红色),其中7例瘤周水肿区灌注较对侧正常脑白质减低,4例相似、1例略高。

2.2 星形细胞瘤的灌注曲线特点 低级别胶质瘤中有5例肿瘤实质最大灌注区的曲线下降幅度与对侧正常脑白质下降幅度相近或略高,瘤周水肿区灌注略低于对侧脑白质;有3例接近对侧正常脑灰质下降幅度,瘤周水肿区接近对侧正常脑白质;此外,2例囊性星形细胞瘤低于对侧正常脑白质,1例实质明显高于对侧正常脑灰质,水肿区略高于脑白质。高级别胶质瘤中,有12例肿瘤实质最大灌注区曲线下降幅度超过对侧正常脑灰质,其中1例瘤周水肿区略高于对侧脑白质,8例略低于脑白质,3例无明显下降峰;此外,还有2例高级别肿瘤实质与对侧脑灰质相接近,瘤周水肿区下降幅度接近对侧正常脑白质。

2.3 星形细胞瘤的rCBV值特点 低、高级别星形细胞瘤实质区的最大rCBV值(t=-3.367,P＜0.05)分别为1.966±1.778、4.674±2.148,高级别胶质瘤实质区的灌注明显高于低级别胶质瘤(t=-3.367,P＜0.05);低、高级别星形细胞瘤水肿区的最大rCBV值分别为0.993±0.501、0.654±0.209,低级别的瘤周水肿区较高级别的灌注高(t=2.103,P＜0.05)。

3 讨 论

3.1 MR灌注成像在星形细胞瘤中的价值 肿瘤的恶性程度主要由肿瘤细胞的侵袭性和肿瘤血管的生成决定,其中后者起关键作用[3]。这是应用磁共振灌注成像对胶质瘤进行分级的基础。DSC法通过团注对比剂引起局部磁场不均匀,使 T1、T2均缩短,其T2缩短效应＞T1缩短效应,对比剂首过期间,主要存在于血管内,血管外极少,血管内外浓度梯度最大,信号变化瘦弥散因素的影响很小,故能反映组织血液灌注的情况,间接反映组织的微血管分布情况[4]。常规MR增强扫描主要反映的是对比剂在肿瘤组织间隙的聚集情况,即肿瘤血脑屏障破坏的情况,并不能真实反映肿瘤内血流分布及灌注情况,因此对于胶质瘤的分级具有一定的局限性,而DSC技术能反映肿瘤内微循环分布情况,能够为胶质瘤的分级提供更多功能信息。

3.2 星形细胞瘤的rCBV图像及数值特点 由于星形细胞瘤容易囊变、坏死,因此14例囊实性肿瘤在CBV图上均表现为不均匀灌注,囊变区常呈低灌注(深蓝色),实质区也常呈欠均匀的灌注表现(绿色、黄色、红色),这种不均质的表现在高级别胶质瘤中变现更明显,这可能与其病理变化复杂性相关。低级别胶质瘤实质区的rCBV值明显低于高级别胶质瘤,瘤周水肿区的最大rCBV值大于高级别胶质瘤,表明高级别胶质瘤实质区血管增生程度大于低级别胶质瘤,瘤周水肿区的血流灌注小于低级别的原因可能是高级别胶质瘤瘤周水肿区肿瘤占位推压作用致水肿区血管受压、血流量减少的缘故,其中高级别中有1例灌注增高,笔者认为可能是肿瘤细胞向周围水肿区浸润,水肿区新生血管形成所致。有关本研究中高级别胶质瘤瘤周水肿区的灌注低于低级别的结果,与相关文献得出的结果不太一致[5]。笔者认为,原因可能是本研究中Ⅳ级的胶质瘤例数少,大多是Ⅲ级,其肿瘤细胞向瘤周水肿区浸润的趋势小,反而使水肿区的受压趋势占主导,从而显示出以上结果。本研究中有1例Ⅲ级星形细胞瘤常规MR增强未见强化,术前误诊为低级别,而在rCBV图上肿瘤实质呈较高灌注,这说明增强MR强化不等同于rCBV图上的脑血容量增加,DSC灌注更能反映肿瘤血供情况。还有1例在常规平扫时瘤体内可见短T1、长T2信号影,增强实质呈明显强化,灌注CBV图实质呈不均质明显高灌注区,术前诊断是高级别伴出血,术后病理证实为星形细胞瘤Ⅱ级伴钙化。由于DSC灌注成像扫描易受颅内磁敏感伪影的影响,可能是肿瘤内的钙化的影响导致了灌注的失真,也可能是由于病理切片时所切瘤体组织并非肿瘤最大灌注区,并不能真实反映肿瘤的恶性度。由于此病例数据偏差较大,在统计计算时将其排除。

3.3 星形细胞瘤的时间-信号曲线特点 低级别中,肿瘤实质区最大灌注区下降幅度大多与对侧脑白质相仿,很少接近或超出脑灰质区,说明低级别肿瘤血管增生程度并不十分丰富,瘤周水肿区多等于对侧正常脑白质,说明瘤周水肿区血管灌注与非病变区并无明显差异。高级别中,肿瘤实质最大灌注区下降幅度大多高于对侧正常脑灰质,说明高级别肿瘤内血管增生异常丰富,瘤周水肿区灌注多低于对侧正常脑白质,可能是由于瘤周水肿区受肿瘤推压作用使水肿区血管受压,血流减少所致。其中3例首过后超出基线水平,2例低于基线水平,前者是由于对比剂外渗出到细胞外间隙,造成血管内-外对比剂浓度梯度,积聚在细胞外间隙的对比剂可缩短T1弛豫时间,增加信号导致曲线在首过后超出基线水平[6-8];后者可能是由于对比剂首过后受对比剂外渗到细胞外间隙致信号上升不到基线水平;两者均表明肿瘤内存在血脑屏障的破坏,系肿瘤新生血管不成熟、血管壁结构不完整所引起[9]。

DSC灌注成像技术扫描时间短,操作性强,与常规MR联合应用可提高星形细胞瘤分级的准确性,能够提供更多的功能信息,是常规MR的有益补充。

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