与皮层相关脑转移瘤的分型及定义——应用3D MPRAGE双倍Gadobutrol剂量延迟增强扫描技术

李虹易，段　阳，常灿灿，李延锋，杨本强，刘文源，刘　宇，徐　猛

（1.辽宁医学院研究生学院，辽宁 锦州　121000；2.沈阳军区总医院放射诊断科，辽宁 沈阳　110016）

与皮层相关脑转移瘤的分型及定义
——应用3D MPRAGE双倍Gadobutrol剂量延迟增强扫描技术

李虹易1，段阳2，常灿灿1，李延锋1，杨本强2，刘文源2，刘宇2，徐猛1

（1.辽宁医学院研究生学院，辽宁 锦州121000；2.沈阳军区总医院放射诊断科，辽宁 沈阳110016）

目的：应用3D MPRAGE双倍Gadobutrol延迟增强扫描技术对与皮层相关脑转移瘤的分型及定义。方法：回顾性分析经本院病理证实脑转移瘤患者25例，所有患者均行常规轴位T1WI、T2WI和FLAIR及3D MPRAGE序列延迟增强扫描。在3D MPRAGE增强扫描图像上对转移瘤进行分型及定义，分三型：Ⅰ型为转移瘤完全位于脑皮层内，瘤体直径小于皮层宽度。Ⅱ型转移瘤边缘紧邻脑皮层边缘。Ⅲ型为转移瘤横跨在脑皮髓交界区，侵入髓质内。结果：应用3D MPRAGE双倍剂量Gadobutrol延迟增强技术发现与皮层相关转移瘤121个，Ⅰ型病灶6个，Ⅱ型病灶10个，Ⅲ型病灶105个，Ⅲ型占总比例的95.7%，转移瘤直径与分型呈正相关rs=0.441，P＜0.05。结论：根据3D MPRAGE双倍Gadobutrol延迟增强扫描技术可以显示脑皮层与转移瘤的关系，与皮层有关的转移瘤分为三型。Ⅲ型明显多于Ⅰ和Ⅱ型。

脑肿瘤；肿瘤转移；磁共振成像

脑内肿瘤40%为转移瘤，25%的肿瘤患者出现脑转移［1］。以往临床上只注重其发生的个数，没有关注其发生的部位及与皮层的关系。有学者认为脑转移瘤早期常常发生于脑组织皮髓交界区域，但是也有微小病灶可能会发生于皮层内［2-3］。研究脑转移瘤与皮层间关系及发生部位更便于临床提高检出率和鉴别诊断，尤其在对脑部单发转移病灶进行鉴别（未发现原发病变）时，关注病灶起源部位有一定临床意义。采用Gadobutrol新型对比剂，其含钆浓度高于常规MR对比剂，具有高稳定性、高安全性等特点能更清楚地显示转移瘤病灶［4-5］。

1　资料与方法

1.1临床资料

收集我院2011年8月—2012年6月收治的28例临床上怀疑为脑转移瘤的患者，经手术病理证实其中1例为脑胶质瘤复发，而2例患者MRI增强扫描未发现脑转移病灶，最终本研究选定25例经病理证实为脑转移瘤的患者进行回顾性分析，包括男8例，女17例，年龄39～80岁，平均59岁，原发肿瘤：肺癌19例，乳腺癌4例，肾癌1例，直肠癌1例。25例中包括单发病灶2例，多发病灶23例，共发现141个转移病灶，其中位于脑皮层及皮髓交界区121个，脑髓质（白质）内病灶3个，其余的18个属于脑膜转移病灶。本研究旨在对与脑皮层相关转移瘤的分型和定义进行初步研究。

1.2MRI检查方法

采用Siemens Magnetom Verio 3.0T磁共振扫描仪，8通道头颅专线控阵线圈。先进行常规轴位T1WI、T2WI和FLAIR序列扫描，随后进行三维磁化准备快速梯度回波（3D MPRAGE）序列延迟增强扫描。扫描参数：SE序列横断位T1WI（TR 440 ms/TE 8.4 ms）；FSE T2WI（TR 6 000 ms/TE 96 ms）；FLAIR序列：TR 8 800，TE 94 ms，TI 2 500 ms，视野（FOV）220 mm×220 mm，层厚4 mm。3D MP RAGE序列扫描参数：TR 1 900 ms，TE 2.45 ms，NEX 2，FOV 200 mm×200 mm，层厚1.0 mm，翻转角9°，体素1 mm×1 mm×1 mm，采集时间为258 s。扫描所获得的所有原始数据均上传到同一工作站进行分析与测量。

在进行平扫后，3D MPRAGE序列Gadobutrol增强扫描方法：①进行与MR平扫MR相同参数的第一次3D容积增强扫描（静脉注射，以1.5 mL/s的速率注入 0.1 mmol/kg的Gadobutrol造影剂）；②（10±1）min后进行延迟的3D容积第二次增强扫描。

1.3判定标准

在延迟增强3D MPRAGE序列的VRT技术三维重建图像上将位于脑皮层的脑转移瘤分成3种类型，分型标准为：Ⅰ型为转移瘤完全位于脑皮层内，瘤体直径小于皮层宽度。Ⅱ型转移瘤边缘紧邻脑皮层边缘。Ⅲ型为转移瘤横跨在脑皮髓交界区，侵入髓质内。

图1　脑转移瘤的分型。Ⅰ型为转移瘤完全位于脑皮质中，瘤体直径小于皮层宽度；Ⅱ型为转移瘤边缘紧邻脑皮层边缘；Ⅲ型为转移瘤横跨在脑皮髓交界区，侵入髓质内。Figure 1.TyPes of the intracranial metastasis.TyPeⅠ located in the cerebral cortex.TyPeⅡ located at the edge of the cerebral cortex.TyPeⅢ located at the corticomedullary junction.

图2～4　女，54岁，肺腺癌脑转移，增强MPRAGE序列的VRT技术三维重建图像清晰显示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型病灶即瘤体位于皮质、皮髓质交界区，图a，b，c分别代表病灶矢状位、冠状位及横轴位的MR图像，d图为相应模式图。图2：Ⅰ型病灶大小为0.24cm×0.22 cm，瘤体位于大脑皮层内未突破髓质，病灶直径小于皮层宽度。图3：Ⅱ型病灶大小为0.22 cm×0.22 cm，瘤体边缘邻近脑皮层边缘。图4：Ⅲ型病灶大小为0.31 cm×0.30 cm，瘤体横跨在脑皮髓交界区并侵入髓质内。Figure 2～4.Female，54 years old，Pulmonary adenocarcinoma and brain metastases，the VRT of delayed contrast-enhancement 3D MPRAGE clearly showed the focus of TyPeⅠ～Ⅲ.Figure a:the sagittal image，b: the coronal image，c:the axial image，d:ideograPh.Figure 2:TyPeⅠ，the lesion（0.24 cm×0.22 cm）was found totally in the cerebral cortex.Figure 3:TyPeⅡ，the lesion（0.22 cm×0.22 cm）was found close to the edge but still in the cerebral cortex.Figure 4:TyPeⅢ，the lesion（0.31 cm×0.30 cm）was found at the corticomedullary junction，invading medulla.

1.4MRI图像评价方法

所有扫描数据均由两位未参加本研究的资深放射诊断医师同时进行数据统计完成，如有争议时则进行讨论分析达成一致意见，确保准确记录3D MPRAGE增强图像上脑皮层小转移瘤的直径（cm）及其所在脑皮层位置的分型。

1.5结果测定

在3D MPRAGE增强图像上测定某一个脑转移瘤的直径，判断其位于脑皮层内、脑皮髓交界区、脑白质内或是脑内其它部位，对位于脑皮层内和皮髓交界区内的病灶按脑转移瘤分型标准进行分型。1.6统计学分析

本研究所有研究数据均采用SPSS 17.0统计软件进行统计学分析，计量资料以（均数±标准差）表示，脑皮层转移病灶的直径大小与所在皮层位置分型的关系采用秩和相关分析，若P＜0.05则定义为差异具有统计学意义。

2　结果

2.1瘤直径与分型之间的关系

见表1。

表1　瘤直径与分型之间的关系

25例患者中，通过3D MPRAGE增强扫描图像分析，共发现了121个转移病灶，其直径大小介于0.22～4.42 cm之间。其中Ⅰ型病灶6例，直径在0.22～0.62 cm，Ⅱ型病灶10例，直径在0.38～0.65 cm；Ⅲ型病灶105例，直径在0.23～4.42 cm。秩相关分析显示，转移瘤大小与分型呈正相关 （rs=0.441，P= 0.000），即随着转移瘤的生长，越易突破大脑皮层往髓质浸润成为Ⅲ型病灶。

3　讨论

脑转移瘤一般是肿瘤细胞经血行、淋巴或直接入侵的方式侵入颅内所致，也可由脑脊液种植形成。脑转移瘤多发生在大脑中动脉分布的皮层及皮髓交界区，大脑中动脉相当于颈内动脉的直接延续，是大部分大脑半球及岛叶的营养动脉。其分布在皮髓交界区的穿通支动脉多且细，更易使瘤细胞易于停留在此处，进而形成转移病灶［2-3］。

对于脑结构而言，大脑皮质由神经元的胞体、神经胶质细胞以及神经纤维组成；其神经元呈纵向柱状的排列方式，并与皮质表面形成垂直状态，称为垂直柱结构，这种结构是脑皮质结构及生理功能的基本单位。其内神经元相互之间形成的神经元回路，对进入脑皮质的各种信息进行分析、整合和贮存，从而产生多种高级别的神经活动［6］。

提高脑皮质与白质在MRI图像上的对比度和提高小病灶检出的研究是影像学研究的热点和难点。常规T1WI增强序列对中枢神经系统疾病诊断的价值已经得到认可，但对皮层区小转移灶的显示有一定的困难。

近年来，液体衰减翻转恢复序列MRI（Fluid-attenuated inversion recovery MRI，FLAIR）逐渐被应用于临床，它抑制了正常脑脊液的信号，增加了病灶与周围组织的对比，进而增加了皮层转移灶的检出率［7］；同时脑皮层的微小血管在该序列上表现为流空信号，这使得在常规增强T1WI上被误诊为转移灶的皮层微小血管易于辨别，减低了误诊率［8-9］。但是，在不增强的FLAIR序列上对脑转移瘤病灶数目、大小的显示则低于常规增强T1WI序列，国外文献亦有类似的报道即当病灶有较大水肿时，增强FLAIR扫描对病灶的显示程度远不如常规的增强扫描［9］。

当前，影像学上对脑皮层的研究已经开始，如脑灰质成像TSE-IR序列或MR双反转恢复 （DIR），其成像过程中抑制脑白质及脂肪和水的信号，只显示脑灰质结构的信号。不利于显示白质结构和病灶关系。

T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列（T1WI-3D MPRAGE）是运用180°预备反转脉冲和小角度激发梯度回波快速获得的三维磁共振扫描序列［10］。这种扫描方式可减小颅后窝伪影的干扰，利于显示小病灶及其周围细微的结构［11］，同时具有较高的空间分辨力、时间分辨力和高信噪比［12］，根据原始数据图像可行任意角度的重建处理，实现对人脑精细解剖结构的三维成像［13-15］。

本研究在高场强3.0T磁共振扫描仪上应用T1WI-3D MPRAGE增强扫描技术行脑皮层与脑转移瘤关系的研究，既达到对脑皮层影像方面的完美显示，又达到提高脑皮层小转移灶检出率。

本研究从影像学的角度进一步证实了脑转移瘤的好发部位和皮层关系。T1WI-3D MPRAGE序列不仅具有常规T1WI序列上的优势，还拥有三维显示脑皮层、血管与瘤体之间空间关系的特点，可避免误诊和漏诊，弥补常规增强T1WI、增强FLAIR序列的缺点。

采用先单倍剂量后双倍剂量的延迟增强扫描，旨在增加皮层病灶造影剂剂量和血管对比度，便于显示病灶。应用Gadobutrol双倍造影剂可以提高病灶对比度，国外文献报道Gadobutrol增强延迟扫描更有助于脑转移瘤的探测［16］。

本研究结果显示肿瘤直径与病灶分型呈正相关，即病灶直径越大，越可能成为Ⅲ型病灶（病灶位于脑皮质和白质交界区）。具有肿瘤病史的患者，若脑内出现病灶与皮层密切相关，尤其是具有Ⅲ型病灶特征时应高度怀疑转移瘤。我们认为判定转移性病灶时应以皮层为中心，这样更易发现病灶、更好地为临床制定治疗计划及单发脑转移瘤的鉴别诊断提供一定的依据。

基于大脑皮层与转移瘤具有密切关系，对转移瘤重新定义和分型可以给临床的治疗提供丰富信息，具有一定临床意义。我们认为转移瘤病灶有可能通过皮层表面的血管网，跳跃性转移到其它皮层部位，我们认为这可能是本研究看到较多Ⅲ型病灶的原因之一。精确他们关系为临床在放疗、化疗或手术治疗时，可以考虑治疗方法是否对脑皮层产生影响，进而选择更精确的治疗方案，避免或减少不必要损伤，保护重要脑功能区域。

目前，脑转移瘤治疗方案有多种选择，如外科手术切除治疗、放疗与化疗相结合的疗法以及分子靶向治疗［17］。全脑放疗（Whole brain radiation theraP，WBRT）和立体定向放射治疗（SRT，伽马刀治疗）是最常用手段之一。3D MPRAGE技术应用和开发便于显示出早期小病灶，明确病灶与皮层的精确关系，对颅脑肿瘤的术前定位、定性诊断及术后疗效的判断均具有重要意义［18］，对分辨转移病灶与大脑皮层之间的位置关系有重要的价值。能否在此研究基础上进一步进行精确地制定疗前计划尚需更深入的研究和比较。

本研究只针对与皮层相关的脑转移瘤进行了初步探索研究，而脑转移瘤还可发生在脑脊膜上［19］，同时脑转移瘤通常都伴有瘤周水肿，水肿对病灶分型的影响还有待进一步的研究。

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Classification and definition of intracranial metastasis associating with cerebral cortex：double-dose Gadobutrol and delayed contrast-enhancement 3D MPRAGE

LI Hong-yi1，DUAN Yang2，CHANG Can-can1，LI Yan-feng1，YANG Ben-qiang2，LIU Wen-yuan2，LIU Yu2，XU Meng1
（1.Liaoning Medical University，post-graduate Academy，Jinzhou Liaoning 110016，China；2.Department of Radiology，the General Hospital of Shenyang Military Region，Shenyang 110016，China）

Objective：To investigate the classification and definition of intracranial metastasis associating with cerebral cortex by double-dose Gadobutrol and delayed contrast-enhancement of MR scanning using 3D MPRAGE sequences.Methods：Twenty-five Patients with susPected intracranial metastases were retrosPectively analyzed.All Patients underwent MRI examination，which included T1WI，T2WI，FLAIR and delayed contrast-enhancement of MR scanning using 3D MPRAGE sequences.The intracranial metastases were classified and defined according to the images of 3D-MPRAGE.The metastasis，located in the cerebral cortex，at the edge of the cerebral cortex and at the corticomedullary junction，was taken as TyPeⅠ，TyPeⅡ，TyPeⅢ，resPectively.Results：121 metastatic lesions（6 in tyPeⅠ，10 in tyPeⅡ，105 in tyPeⅢ）associating with cerebral cortex were found using 3D MPRAGE sequences.TyPeⅢ account for 95.7%of 121 metastatic lesions.There was a Positive correlation between the tumor size and tumor tyPing（rs=0.441，P＜0.05）.Conclusion：Delayed and double-dose Gadobutrol contrast-enhancement of MR scanning using 3D MPRAGE sequences can clearly disPlay the relationshiP between intracranial metastasis and cerebral cortex.The intracranial metastasis associating with cerebral cortex were divided into three tyPes and most intracranial metastasis are seen at the corticomedullary junction.

Brain neoPlasms；NeoPlasm metastasis；Magnetic resonance imaging

R739.41；R445.2

A

1008-1062（2015）09-0616-04

2015-02-02

李虹易（1989-），女，辽宁抚顺人，在读硕士研究生。

段阳，沈阳军区总医院放射科，110016。