脑肿瘤病变增强后磁敏感加权成像的临床价值

詹茸婷 和 鸿 黄雪莹 王明磊 王 鹏 张 伟 郭玉林 王晓东

临床实际工作中脑肿瘤性病变的患者磁共振增强扫描结束后有时需行磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI）以明确肿瘤内的血管情况及是否有出血，或发现对比剂注射前SWI图像出现伪影需再次行SWI序列检查，但此时已经给患者注射了对比剂，对比剂对增强后SWI图像质量以及颅内占位病变细小结构的显示到底有无影响？本研究通过分析58例脑肿瘤性病变实质区和正常脑组织增强前、后的对比噪声比和信噪比，病变增强前和增强后SWI显示的磁敏感信号，探讨脑肿瘤性病变增强扫描后SWI的临床应用价值。

方 法

1.临床资料

收集我院2011年12月～2013年8月经临床和病理确诊的颅内肿瘤性病变58例，其中男性33例，女性25例，年龄23 ～72岁，平均年龄47 岁。肿瘤中星形细胞瘤25例（低级别9例，高级别16例），转移瘤19例，脑膜瘤8例，颅内原发淋巴瘤4例，神经鞘瘤2例。纳入标准：所有患者颅内病变性质均为病理确诊；磁共振检查图像资料完整；磁共振检查前所有患者均未进行任何治疗；无磁共振检查禁忌证；无对比剂使用禁忌证；患者能够配合检查；SWI后处理图像清晰。

2.MRI扫描方法和图像后处理

采用GE SIGNA EXCITE 3.0T HDMR扫描仪8通道头线圈，每位患者行常规MRI平扫、SWI、增强及增强后SWI(对比剂注射T1增强扫描后以增强前SWI相同的参数)扫描。常规MRI扫描包括T1液体衰减反转恢复序列、T2液体衰减反转恢复序列和T2加权成像。各序列扫描参数如下：T1FLA IR:TR/TE=2072/26.7m s，T I=920m s；T 2FLA IR:TR/TE=8002/146.4m s，T I=2150.0m s；T2WI:TR/TE=4600/107m s；T1FLA IR、T2FLA IR和T2WI序列层厚6.0mm，间隔0.5mm。SWI采用3D SPGR 序列，TR/TE=36/20m s，矩阵448×384，NEX＝0.75，带宽15.6kHz，FA＝20°，层厚3mm，间距0mm。对比剂为钆喷酸葡胺（Gd-DTPA)，其使用剂量为 0.1mmol/kg。采集的SWI和增强后SWI的原始图像在ADW 4.3工作站用Functool软件行SWI算法后，最后行最小信号强度投影（minimal intensity projection，min IP）。

3.图像分析和定量指标

两名有经验的神经影像诊断医师采用盲法分别观察同一病变增强前、增强后的磁敏感加权图像和常规扫描图像，并对磁敏感加权后处理图像进行分析。图像分析内容：①分别计算SWI和增强后SWI图像病灶实质部分的对比噪声比(contrast-to-noise ratio，CNR)，分别计算SWI和增强后SWI图像病变健侧脑白质、正常脑灰质、正常神经核团的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)。CNR是相邻两种组织间的信号强度差与背影噪声标准差的比值。SNR是兴趣区内组织的信号强度值与背景噪声标准差的比值。病灶的ROI置于病灶实质区，避开液化坏死区和血管影，尽量在病灶最大层面进行测量，保证增强前、后兴趣区的位置和大小基本一致。选取相同层面相位编码方向上无组织结构的空气区域测量背景噪声信号值。每个兴趣区的信号强度值重复测量3次，取其平均值。CNR =CSE病变-SI健侧白质/SD背景噪声，SNR=SI/SD（SI表示兴趣区的信号强度平均值，SD表示相同层面背景噪声信号强度值的标准差）。②连续观察同一颅内占位病变增强前和增强后SWI后处理图像，分别对增强前和增强后图像病灶内的点状或细线状的磁敏感低信号半定量分级，0级是病变内无磁敏感信号，1级是病变内的磁敏感信号计数为1～5，2级是病变内的磁敏感信号计数为6～10，3级是病变内的磁敏感信号计数大于10[1]。

4.统计学分析

整理后的数据用SPSS17.0统计学软件进行分析，CNR和SNR值用均数±标准差表示，增强前、后的SWI图像正常脑灰质、健侧脑白质、正常脑神经核团区的SNR和病灶实质区的CNR行配对t检验。增强前、后SWI图像病灶内的磁敏感信号半定量分级行Wilcoxon符号秩检验，检验水准均为0.05。

结 果

SWI和增强后SWI图像正常脑组织及病变区定量指标见表1。

表1 正常脑组织和病变实质区增强前、后的CNR和SNR

58例病变，每例病变分别在SWI和增强后SWI后处理图像的磁敏感信号分级相等，其中41例病变增强后的SWI图像呈现强化征象(图1～3)。增强前和增强后的瘤内磁敏感分级0级16例，1级5例，2级14例，3级23例，Wilcoxon符号秩检验Z值为0.00，P值为1。

9例低级别星形细胞瘤的磁敏感信号分级均为0级，16例高级别星形细胞瘤的磁敏感信号分级为1级2例，2级11例，3级3例。19例转移瘤磁敏感信号分级均为3级。8例脑膜瘤磁敏感信号分级为0级5例、1级2例，2级1例。4例颅内淋巴瘤磁敏感信号分级均为0级2例，1级1例，2级1例。2例神经鞘瘤磁敏感信号分级为2级1例，3级1例。

图2 女性 31岁，星形细胞瘤(WHOⅡ级)。A. T1flair示左侧颞叶类圆形稍低信号，病灶周边可见水肿征象，左侧侧脑室前角受压，中线结构居中。 B. 增强后T1flair示病灶轻度强化。 C和D. 增强前SW Im inIP图示病灶内可见4个线状低信号，磁敏感信号分级为1级。 E和F. 增强后SWIminIP图示病灶实质部分轻度强化，病灶内磁敏感信号与平扫相同，分级为1级。

讨 论

控制和评价磁共振图像质量的因素主要有空间分辨率、CNR和SNR。磁共振系统的磁场强度、梯度磁场和体素的大小等决定图像的空间分辨率。信号噪声比和对比度噪声比，即信噪比和对比噪声比也是衡量图像质量的重要参数。信噪比是组织信号值与背景噪声标准差之比。在一定范围内，信噪比越高图像的质量越好[2]。对比噪声比是两种组织信号强度差值与背景噪声标准差的比值。CNR用于评估产生临床有用影像对比度的能力。影像对比度本身不能精确地衡量影像的质量，在一幅噪声程度较大的影像中即使对比度较高也不会清晰。人们区别两个物体的能力与噪声的增加成线性降低。CNR包含了这两个因素是有用对比度的客观测量指标。汪剑等[3]研究表明，增强后组织的信号强度不仅与对比剂的浓度相关，而且与组织增强前的信号强度和背景噪声有关。廖伟华等[4]对增强前和增强后扩散加权成像正常脑组织和不同病变部分的CNR、SNR和ADC值进行统计分析，结果表明正常脑组织与不同病变的CNR、SNR与ADC值增强前后无明显改变，注射对比剂4min后，扩散加权成像扫描是可行的。Hori等[5]对17例颅脑肿瘤的患者行SWI扫描、常规磁共振增强扫描和增强后SWI扫描，测量病变在T1增强图像和SWI增强图像的CNR，结果表明增强后T1图像的CNR优于增强后SWI图像的CNR，增强后SWI图像比增强T1图像能够显示更多肿瘤内部的结构。因为对比剂缩短血液T1弛豫时间，减少了扫描时间，所以一些国外学者提议SWI应该在对比剂注射后扫描[6]。本研究结果显示病变实质部分的CNR和正常脑组织的SNR在增强前、后磁敏感加权图像无显著差异性，提示对比剂注射前或后行脑磁敏感加权成像对图像的质量无明显影响。本研究还发现同一患者颅内肿瘤病变在增强前和增强后磁敏感加权图像的磁敏感信号半定量分级是相同的。总结以上学者的研究和本研究的结果，鉴于增强后T1图像的CNR优于增强后SWI的CNR，增强后SWI比增强T1WI显示更多肿瘤内部的结构，增强前和增强后SWI图像对肿瘤内磁敏感信号半定量分级无统计学差异。因此，笔者认为如果颅内占位病变患者行常规增强扫描和SWI扫描，出现对比剂注射前扫描的SWI原始图像有运动伪影不能满足影像医师的诊断要求或者其他原因需行SWI扫描，但已经给患者注射了对比剂，此时行SWI扫描是可行的，增强后SWI图像依然能够显示肿瘤病灶内的细小结构。

磁共振增强检查一方面增强了图像的对比，使病变显示更加清晰；另一方面，临床影像医师可以对病变进行精确的定位并了解病变与邻近组织结构的关系，从而有利于定性诊断。本研究还发现增强后SWI图像不仅能够显示病变的强化征象，而且能够显示病灶内部的小血管和微出血，这与国内外一些学者的研究结果是一致的。钆喷酸葡胺(Gd-DTPA) 是由稀土三氧化二钆和二乙三胺五酸为原材料合成。因为它含有7个未成对电子，所以是顺磁性物质[7]。正常情况下，血管内对比剂Gd-DTPA不能通过血脑屏障进入血管外的组织间隙[8]。当某些肿瘤细胞破坏血脑屏障后，顺磁性的对比剂Gd-DTPA就可以进入血管外组织间隙。因为Gd-DTPA未成对电子与原子核质子的偶极-偶极作用，组织的T1纵向弛豫时间缩短，所以出现增强效应[9]。病变组织的强化程度与其破坏血脑屏障的程度、该病变组织的微环境和细胞外间隙容量存在一定关系。一般肿瘤病变的新生血管和微脉管系统发育不成熟，血管壁弹性、通透性及压力等不同于正常的脑血管。注射入患者体内的对比剂通过血液循环，穿过受损的血脑屏障，最后到达肿瘤内的新生血管和微脉管系统形成的血管池。因为新生血管和微脉管系统压力大、血管通透性高等特点，对比剂泄漏到肿瘤细胞的组织间隙[10]。在这两个因素的共同作用下，增强后SWI图像能够观察到一部分肿瘤病变内出现强化征象。Haacke等[11]研究表明，磁敏感加权成像能够显示肿瘤内的小血管和微出血，在后处理图像上呈现为低信号。一般恶性肿瘤，尤其是高级别的星形细胞瘤，病灶内更易观察到新生血管、微脉管系统及微出血。高级别星形细胞瘤比低级别星形细胞瘤内的小血管更多且出血的面积更大[12]。孙琳琳等[13]研究表明，随着星形细胞瘤恶性程度的增强，磁敏感加权图像肿瘤内的磁敏感信号分级也在增加。良性肿瘤如脑膜瘤，在SWI后处理图像观察到的线状或点状的低信号较少。因此，磁敏感加权成像不仅有助于星形细胞瘤的初步分级诊断，而且有助于判断颅内肿瘤的性质。

本研究也存在一些局限性，病例数相对较少，各种不同性质的肿瘤的构成比不均衡。大多数情况下，恶性程度较高的肿瘤易出血，当出血面积较大时可能掩盖瘤灶内部分小血管结构，多个微出血灶相连在一起时也无法精确计数，因此对瘤灶内磁敏感信号准确的定量还存在一些困难。但是，能够肯定的是增强后SWI图像不仅可以显示部分病变的强化征象，而且可以显示病灶内磁敏感信号。增强扫描后行SWI扫描是可行的，增强后SWI图像对脑肿瘤病变的分级和鉴别诊断存在一定的临床应用价值。

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