动脉自旋标记与动态磁敏感对比增强灌注成像在脑胶质瘤术前评价中应用价值

郑国清

[摘 要] 目的：比较研究动脉自旋标记（ASL）与动态磁敏感对比增强灌注成像（DSC）在脑胶质瘤术前评价中的应用价值。方法：术前对21例脑胶质瘤患者使用ASL和DSC灌注扫描，测量最大肿瘤血流量（TBFmax）以及对侧白质、灰质和大脑半球的血流量（CBF）。结果：ASL与DSC获得的TBFmax/对侧白质CBF、TBFmax/对侧灰质CBF、TBFmax/对侧半球CBF比值之间并无显著性差异（P>0.05），而在低级别和高级别胶质瘤中的差异均有统计学差异（P<0.05），两种方法均有较高的敏感性和特异性。结论：ASL与DSC同样可以显示脑胶质瘤的血流灌注变化，术前可对脑胶质瘤进行分级判断，ASL不需注射对比剂且无创，是脑胶质瘤术前评价较好方法。

[关键词] 动脉自旋标记；动态磁敏感对比增强；脑胶质瘤

中图分类号： R739.41 文献标识码： A 文章编号：2095-5200（2014）06-004-03

胶质瘤是临床常见的颅脑原发性肿瘤，如何在术前对肿瘤进行准确的分级，对其治疗方案的设计和预后情况判断有重要意义[1]。而肿瘤的分级与血管增生情况有紧密联系，因此通过观察肿瘤血管情况可进行分级判断[2]。目前使用较广的磁共振灌注成像方法是动态磁敏感对比增强（dynamic susceptibility contrast-enhanced， DSC），通过静脉注射对比剂引起的信号改变来显示组织中的灌注信息，能够较为有效地对胶质瘤进行分级[3]。近年来，动脉自旋标记（arterial spin labeling， ASL）作为一种新方法，通过动脉血质子作为示踪剂来进行胶质瘤分级判断，其优点在于不需注射对比剂，无创，且可重复性高[4]。但对于其在脑胶质瘤术前评价中的应用价值并无太多研究。本研究对动脉自旋标记与动态磁敏感对比增强灌注成像在脑胶质瘤术前评价中应用价值进行比较研究，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究患者资料来源于我院2011年10月至2012年10月间进行脑胶质瘤手术患者21例，其中男13例，女8例，年龄19-52岁，平均年龄（40.3±19.5）岁。所有患者均经病理检查确诊为脑胶质瘤。按照WHO 2007年制定的中枢神经系统肿瘤分类标准进行诊断，低级别胶质瘤5例，其中I级2例，II级3例；高级别16例，其中III级7例，IV级9例。除接受常规MRI平扫和增强扫描外，患者也进行ASL和DSC灌注成像检查。所有患者和家属均签署知情同意书。

1.2 检查方法

使用GE Signa HDXT 3.0 T MRI磁共振成像仪头部线圈检查，检查程序为：1. T1WI、T2WI；2. 液体衰减反转恢复序列；3. DWI扩散加权成像；4. ASL序列；5. 静脉注射对比剂Gd-DTPA后，DSC灌注成像和增强T1WI序列。

ASL的检查使用脉冲式动脉自旋标记（PASL），采用一次采集多个层面的薄层连续饱和技术的单减影灌注定量技术（Q2TIPS），参考已有文献中的参数如下：TR 2500 ms， TE 13ms， Inversion slab 100mm，Gap 10mm，TI1 700ms，TI1stop1600ms，TI2 1800ms，FOV 220mm×220mm，matrix 64×64，层数18，层厚5mm，层间隔1. 25mm，扫描时间 3min 52s。

DSC使用单次激发梯度回波-平面回波成像序列（GRE-EPI），参考已有文献中的参数如下：TR 1400ms、TE 32ms， FOV 230mm×230mm，matrix 128×128，层数18，层厚5mm，层间隔1. 25mm，扫描时间为1min 17s。对比剂使用的是0.2 mmol/kg的Gd-DTPA，使用高压注射器进行静脉注射，保持速度每秒4ml。

1.3 图像获取和分析

整理扫描原始数据，输入GE系统工作站进行分析，处理ASL获得的脑血流量图（CBF）；DSC获得的脑血流量图则使用Perfusion软件包进行处理。分析层面选取肿瘤灌注最为明显的层面，最大血流灌注的区域设为感兴趣（ROI）区域，同时获得最大血流量值（TBFmax）。此外，对照选取同一层面上对侧位置的白质和灰质以及对侧半球的灌注值，计算测量3次后的平均值。所有选取部位的大小均为5像素值。

1.4 统计学分析

获得的原始数据使用SPSS 12.0分析软件进行处理，计量资料以均数±标准差的形式表示，ASL与DSC的数值比较采用配对t检验，低级别和高级别胶质瘤数值比较采用两独立样本t检验，以P<0.05表示差异有统计学意义。通过受试者工作特征曲线来辨别低级别和高级别胶质瘤的分类阈值。

2 结果

2.1 ASL与DSC比值比较

对21例患者的ASL与DSC比值进行比较，发现两种方法获得的TBFmax/对侧白质CBF、TBFmax/对侧灰质CBF、TBFmax/对侧半球CBF比值之间并无显著性差异（P>0.05），说明ASL与DSC一样均可以显示脑胶质瘤的血流灌注变化。

2.2 ASL与DSC所得低级别与高级别胶质瘤比值比较

高低两种级别增强扫描图见图1，将ASL与DSC两种方法得到的低级别与高级别胶质瘤比值进行比较，发现两种方法得到的TBFmax/对侧白质CBF、TBFmax/对侧灰质CBF、TBFmax/对侧半球CBF比值在低级别和高级别胶质瘤中的差异均有统计学差异（P<0.05），说明ASL与DSC均能对脑胶质瘤进行评估和分级。

2.3 低、高级别胶质瘤判断中ASL与DSC的分类阈值、特异性和敏感性比较

3 讨论

目前磁共振灌注成像主要有DSC和ASL两种方法，DSC已被广泛应用于临床的脑胶质瘤术前分级中，而ASL还处于临床的初步应用和实验研究的阶段[5]。ASL技术通过反转脉冲对动脉血中的质子进行标记，将标记前后的图像进行减影，产生灌注加权CBF图像，并由此定量[6]。由于ASL不需注射对比剂，因此不受外源性药物的影响；无创，且可重复性高，在机体生理状态下获得血流动力学参数，被认为是可取代DSC用于脑胶质瘤分级的一种新方法[7]。

在本研究中，ASL与DSC同样可以显示脑胶质瘤的血流灌注变化；同时，ASL成像发现低级别与高级别脑胶质瘤患者呈现显著区别的血流灌注特点，而ROC曲线显示，ASL与DSC同样具有较高的敏感性和特异性，ASL得到的TBFmax/对侧白质CBF、TBFmax/对侧灰质CBF、TBFmax/对侧半球CBF比值阈值分别为3.05、0.47和1.32，敏感性分别为100%、87.3%和100%，特异性分别为83.4%、83.4%和100%。因此可以认为ASL能够用来对术前的脑胶质瘤进行分级判断。此外，本次研究选取了3个指标，从ROC曲线来看，TBFmax/对侧半球CBF比值的敏感性和特异性都达到100%，有可能成为最佳的分级观察指标。当然，由于患者例数有一定限制，还需要进一步的观察才能最终选取最佳指标。

同时研究中也发现，虽然统计时显示低级别与高级别胶质瘤的血流量值呈现显著的差异性，但个别低级别胶质瘤的血流量绝对值大于高级别胶质瘤。这说明ASL在判断胶质瘤的级别时可能存在某一临界值，还有待于今后的研究进一步观察。

目前的研究证实，ASL与DSC技术均能反映肿瘤组织的血流动力学情况[8]，在脑胶质瘤病理级别的评估中得以应用[9]，然而相比DSC，ASL法空间分辨率较低，且获得的参数较少[10]。而且通过时间多变不易确定、静脉和脑脊液的污染、磁化传递效应以及可能同时伴发的BOLD效应等都可能会影响ASL灌注的测量，从而造成对局部低血流区域灌注的低估[11]。本研究测量中，我们注意到部分病例脑白质区测量值会出现负值情况，是由于较低的图像分辨率以及白质较长的通过时间所致的信号缺失所造成的。因此我们在评价ASL应用价值方面要客观、全面。

然而，作为一种无创且有效的新方法，ASL在临床和基础研究中具有非常广阔的研究前景与价值，对脑胶质瘤患者的治疗方案设计及预后有重要意义[12]，除此之外，对儿童或对比剂过敏的人群也有很高的应用价值。

参 考 文 献

[1] 王敏，王德杭，洪汛宁，等.3.0T MR动脉自旋标记与动态磁敏感对比增强灌注技术在脑胶质瘤术前分级中的对照研究[J].医学影像学杂志，2011，21（7）：954-959.

[2] 温洋，戴建平，高培毅，等.MR动脉质子自旋标记与动态磁敏感对比增强灌注技术在脑胶质瘤分级中的价值[J].中华放射学杂志，2007，41（4）：363-365.

[3] 陈发军，周东.动脉自旋标记技术在脑胶质瘤中的应用进展[J].广东医学，2011，32（8）：1064-1065.

[4] 王建利，闫家余，来佃刚，等.动态磁敏感对比增强灌注技术和扩散加权成像在脑胶质瘤分级诊断中的价值[J].健康必读（中旬刊），2011，（12）：358.

[5] 王蕊，李飒英，张晨，等.磁共振动脉自旋标记技术对阿尔茨海默病脑血流量的初步研究[J].中华老年医学杂志，2009，28（9）：725-728.

[6] 陈发军，周东，黄飚，等.脑胶质瘤分级诊断的新方法：动脉自旋标记技术[J].中华神经外科疾病研究杂志，2010，9（1）：27-30.

[7] 吴冰，王晶，郭佳，等.血管编码动脉自旋标记MR脑灌注成像初步研究[J].中华放射学杂志，2008，42（11）：1151-1154.

[8] 杨向丽，张辉，梁丽，等.动态磁敏感对比增强灌注技术在脑肿瘤鉴别诊断中的价值[J].中西医结合心脑血管病杂志，2011，09（3）：319-321.

[9] 季学满，卢光明，张宗军，等.原发性脑淋巴瘤与高级别脑胶质瘤的MR灌注成像对照研究[J].临床放射学杂志，2008，27（9）：1155-1158.

[10] 张灵艳，李绍林，陈燕萍，等. 3.0T动态磁敏感对比增强磁共振成像在鉴别脑胶质瘤复发与放射性脑损伤中的价值[J].实用放射学杂志，2010，26（10）：1405-1409，1413.

[11] 朱记超，娄明武，张方璟，等.动态磁敏感对比增强磁共振成像在脑肿瘤术前评估中的应用[J].实用放射学杂志，2009，25（12）：1698-1702.

[12] 章瑜，靳二虎.低级别胶质瘤：动态磁敏感对比增强磁共振灌注成像预测肿瘤恶变和病人临床反应[J].临床和实验医学杂志，2008，7（1）：65-66.

目前磁共振灌注成像主要有DSC和ASL两种方法，DSC已被广泛应用于临床的脑胶质瘤术前分级中，而ASL还处于临床的初步应用和实验研究的阶段[5]。ASL技术通过反转脉冲对动脉血中的质子进行标记，将标记前后的图像进行减影，产生灌注加权CBF图像，并由此定量[6]。由于ASL不需注射对比剂，因此不受外源性药物的影响；无创，且可重复性高，在机体生理状态下获得血流动力学参数，被认为是可取代DSC用于脑胶质瘤分级的一种新方法[7]。

在本研究中，ASL与DSC同样可以显示脑胶质瘤的血流灌注变化；同时，ASL成像发现低级别与高级别脑胶质瘤患者呈现显著区别的血流灌注特点，而ROC曲线显示，ASL与DSC同样具有较高的敏感性和特异性，ASL得到的TBFmax/对侧白质CBF、TBFmax/对侧灰质CBF、TBFmax/对侧半球CBF比值阈值分别为3.05、0.47和1.32，敏感性分别为100%、87.3%和100%，特异性分别为83.4%、83.4%和100%。因此可以认为ASL能够用来对术前的脑胶质瘤进行分级判断。此外，本次研究选取了3个指标，从ROC曲线来看，TBFmax/对侧半球CBF比值的敏感性和特异性都达到100%，有可能成为最佳的分级观察指标。当然，由于患者例数有一定限制，还需要进一步的观察才能最终选取最佳指标。

同时研究中也发现，虽然统计时显示低级别与高级别胶质瘤的血流量值呈现显著的差异性，但个别低级别胶质瘤的血流量绝对值大于高级别胶质瘤。这说明ASL在判断胶质瘤的级别时可能存在某一临界值，还有待于今后的研究进一步观察。

目前的研究证实，ASL与DSC技术均能反映肿瘤组织的血流动力学情况[8]，在脑胶质瘤病理级别的评估中得以应用[9]，然而相比DSC，ASL法空间分辨率较低，且获得的参数较少[10]。而且通过时间多变不易确定、静脉和脑脊液的污染、磁化传递效应以及可能同时伴发的BOLD效应等都可能会影响ASL灌注的测量，从而造成对局部低血流区域灌注的低估[11]。本研究测量中，我们注意到部分病例脑白质区测量值会出现负值情况，是由于较低的图像分辨率以及白质较长的通过时间所致的信号缺失所造成的。因此我们在评价ASL应用价值方面要客观、全面。

然而，作为一种无创且有效的新方法，ASL在临床和基础研究中具有非常广阔的研究前景与价值，对脑胶质瘤患者的治疗方案设计及预后有重要意义[12]，除此之外，对儿童或对比剂过敏的人群也有很高的应用价值。

参 考 文 献

[1] 王敏，王德杭，洪汛宁，等.3.0T MR动脉自旋标记与动态磁敏感对比增强灌注技术在脑胶质瘤术前分级中的对照研究[J].医学影像学杂志，2011，21（7）：954-959.

[2] 温洋，戴建平，高培毅，等.MR动脉质子自旋标记与动态磁敏感对比增强灌注技术在脑胶质瘤分级中的价值[J].中华放射学杂志，2007，41（4）：363-365.

[3] 陈发军，周东.动脉自旋标记技术在脑胶质瘤中的应用进展[J].广东医学，2011，32（8）：1064-1065.

[4] 王建利，闫家余，来佃刚，等.动态磁敏感对比增强灌注技术和扩散加权成像在脑胶质瘤分级诊断中的价值[J].健康必读（中旬刊），2011，（12）：358.

[5] 王蕊，李飒英，张晨，等.磁共振动脉自旋标记技术对阿尔茨海默病脑血流量的初步研究[J].中华老年医学杂志，2009，28（9）：725-728.

[6] 陈发军，周东，黄飚，等.脑胶质瘤分级诊断的新方法：动脉自旋标记技术[J].中华神经外科疾病研究杂志，2010，9（1）：27-30.

[7] 吴冰，王晶，郭佳，等.血管编码动脉自旋标记MR脑灌注成像初步研究[J].中华放射学杂志，2008，42（11）：1151-1154.

[8] 杨向丽，张辉，梁丽，等.动态磁敏感对比增强灌注技术在脑肿瘤鉴别诊断中的价值[J].中西医结合心脑血管病杂志，2011，09（3）：319-321.

[9] 季学满，卢光明，张宗军，等.原发性脑淋巴瘤与高级别脑胶质瘤的MR灌注成像对照研究[J].临床放射学杂志，2008，27（9）：1155-1158.

[10] 张灵艳，李绍林，陈燕萍，等. 3.0T动态磁敏感对比增强磁共振成像在鉴别脑胶质瘤复发与放射性脑损伤中的价值[J].实用放射学杂志，2010，26（10）：1405-1409，1413.

[11] 朱记超，娄明武，张方璟，等.动态磁敏感对比增强磁共振成像在脑肿瘤术前评估中的应用[J].实用放射学杂志，2009，25（12）：1698-1702.

[12] 章瑜，靳二虎.低级别胶质瘤：动态磁敏感对比增强磁共振灌注成像预测肿瘤恶变和病人临床反应[J].临床和实验医学杂志，2008，7（1）：65-66.

目前磁共振灌注成像主要有DSC和ASL两种方法，DSC已被广泛应用于临床的脑胶质瘤术前分级中，而ASL还处于临床的初步应用和实验研究的阶段[5]。ASL技术通过反转脉冲对动脉血中的质子进行标记，将标记前后的图像进行减影，产生灌注加权CBF图像，并由此定量[6]。由于ASL不需注射对比剂，因此不受外源性药物的影响；无创，且可重复性高，在机体生理状态下获得血流动力学参数，被认为是可取代DSC用于脑胶质瘤分级的一种新方法[7]。

在本研究中，ASL与DSC同样可以显示脑胶质瘤的血流灌注变化；同时，ASL成像发现低级别与高级别脑胶质瘤患者呈现显著区别的血流灌注特点，而ROC曲线显示，ASL与DSC同样具有较高的敏感性和特异性，ASL得到的TBFmax/对侧白质CBF、TBFmax/对侧灰质CBF、TBFmax/对侧半球CBF比值阈值分别为3.05、0.47和1.32，敏感性分别为100%、87.3%和100%，特异性分别为83.4%、83.4%和100%。因此可以认为ASL能够用来对术前的脑胶质瘤进行分级判断。此外，本次研究选取了3个指标，从ROC曲线来看，TBFmax/对侧半球CBF比值的敏感性和特异性都达到100%，有可能成为最佳的分级观察指标。当然，由于患者例数有一定限制，还需要进一步的观察才能最终选取最佳指标。

同时研究中也发现，虽然统计时显示低级别与高级别胶质瘤的血流量值呈现显著的差异性，但个别低级别胶质瘤的血流量绝对值大于高级别胶质瘤。这说明ASL在判断胶质瘤的级别时可能存在某一临界值，还有待于今后的研究进一步观察。

目前的研究证实，ASL与DSC技术均能反映肿瘤组织的血流动力学情况[8]，在脑胶质瘤病理级别的评估中得以应用[9]，然而相比DSC，ASL法空间分辨率较低，且获得的参数较少[10]。而且通过时间多变不易确定、静脉和脑脊液的污染、磁化传递效应以及可能同时伴发的BOLD效应等都可能会影响ASL灌注的测量，从而造成对局部低血流区域灌注的低估[11]。本研究测量中，我们注意到部分病例脑白质区测量值会出现负值情况，是由于较低的图像分辨率以及白质较长的通过时间所致的信号缺失所造成的。因此我们在评价ASL应用价值方面要客观、全面。

然而，作为一种无创且有效的新方法，ASL在临床和基础研究中具有非常广阔的研究前景与价值，对脑胶质瘤患者的治疗方案设计及预后有重要意义[12]，除此之外，对儿童或对比剂过敏的人群也有很高的应用价值。

参 考 文 献

[1] 王敏，王德杭，洪汛宁，等.3.0T MR动脉自旋标记与动态磁敏感对比增强灌注技术在脑胶质瘤术前分级中的对照研究[J].医学影像学杂志，2011，21（7）：954-959.

[2] 温洋，戴建平，高培毅，等.MR动脉质子自旋标记与动态磁敏感对比增强灌注技术在脑胶质瘤分级中的价值[J].中华放射学杂志，2007，41（4）：363-365.

[3] 陈发军，周东.动脉自旋标记技术在脑胶质瘤中的应用进展[J].广东医学，2011，32（8）：1064-1065.

[4] 王建利，闫家余，来佃刚，等.动态磁敏感对比增强灌注技术和扩散加权成像在脑胶质瘤分级诊断中的价值[J].健康必读（中旬刊），2011，（12）：358.

[5] 王蕊，李飒英，张晨，等.磁共振动脉自旋标记技术对阿尔茨海默病脑血流量的初步研究[J].中华老年医学杂志，2009，28（9）：725-728.

[6] 陈发军，周东，黄飚，等.脑胶质瘤分级诊断的新方法：动脉自旋标记技术[J].中华神经外科疾病研究杂志，2010，9（1）：27-30.

[7] 吴冰，王晶，郭佳，等.血管编码动脉自旋标记MR脑灌注成像初步研究[J].中华放射学杂志，2008，42（11）：1151-1154.

[8] 杨向丽，张辉，梁丽，等.动态磁敏感对比增强灌注技术在脑肿瘤鉴别诊断中的价值[J].中西医结合心脑血管病杂志，2011，09（3）：319-321.

[9] 季学满，卢光明，张宗军，等.原发性脑淋巴瘤与高级别脑胶质瘤的MR灌注成像对照研究[J].临床放射学杂志，2008，27（9）：1155-1158.

[10] 张灵艳，李绍林，陈燕萍，等. 3.0T动态磁敏感对比增强磁共振成像在鉴别脑胶质瘤复发与放射性脑损伤中的价值[J].实用放射学杂志，2010，26（10）：1405-1409，1413.

[11] 朱记超，娄明武，张方璟，等.动态磁敏感对比增强磁共振成像在脑肿瘤术前评估中的应用[J].实用放射学杂志，2009，25（12）：1698-1702.

[12] 章瑜，靳二虎.低级别胶质瘤：动态磁敏感对比增强磁共振灌注成像预测肿瘤恶变和病人临床反应[J].临床和实验医学杂志，2008，7（1）：65-66.