MRI对脑转移瘤伽马刀放疗的定位及术后评估的研究进展

刘中冲，钱学江

综述与讲座

MRI对脑转移瘤伽马刀放疗的定位及术后评估的研究进展

刘中冲，钱学江＊

伽马刀放射治疗是脑转移瘤的有效治疗手段之一，近年来随着磁共振技术的不断发展，利用MRI图像作为伽马刀定位图像的研究越来越多，MRI不仅可以为脑转移瘤的放射治疗提供精准的定位图像，还可以对放疗术后的效果进行评估。故综述了MRI定位技术及放疗术后相关评估技术。

伽马刀；脑转移瘤；MRI

脑转移瘤（brain metastasis）中约40%是由恶性肿瘤患者发生的脑转移［1］，是恶性肿瘤患者死亡的重要原因之一。如果临床不加干预，患者病程只有1～3个月，中位生存（median survival time，MST）仅有1～2个月［2］。伽马刀放射治疗可以减轻患者的临床症状，延长患者的生存期限［3］。对比增强的MRI图像作为伽马刀定位图象具有良好的组织对比，可以精确的显示转移瘤数目，提高放疗计划的精确度。胡朝芬等［4］对脑转移瘤放射治疗的效果进行MRI评估发现，MRI可以对脑转转移瘤的放疗效果进行有效的评估，并提出放射治疗后1个月和3个月复查为优的概念。

1 脑转移瘤

脑转移瘤指原发恶性肿瘤细胞通过血液、淋巴或脑内直接播散的方式入侵正常脑组织。脑转移瘤的原发比例中肺癌约占64%（鳞癌30%、腺癌和小细胞癌各17%）、乳腺癌约14%、其他约占22%，其中70%为多发脑转移。

转移瘤的新生血管可以为肿瘤细胞的生长提供氧和营养［5］，同时新生血管和浸润血管所造成渗漏度是衡量肿瘤潜在恶性程度的重要指标［6］，转移的恶性细胞破坏血脑屏障的内皮细胞，从而引起肿瘤相关内皮细胞渗透性的改变，在此微环境内未成熟的新生血管、较高的组织间隙压与肿瘤细胞向微血管的靠近造成肿瘤细胞的增殖迅速，脑也由于缺乏淋巴循环进入脑内的T细胞数量少，存在免疫缺陷，可以使转移瘤可以产生免疫逃避，脑组织间液性的高氯环境也是有利于转移瘤生长的因素之一。脑转移瘤在以上条件下，临床不加控制，其生长速率快，是造成患者死亡的重要原因之一。

2 伽马刀放射治疗

伽马刀放射治疗是利用高能的X射线聚焦在转移瘤范围，从而达到杀死肿瘤细胞及周边间质使其达到坏死的目的。伽马刀放射治疗方式主要分为立体定向放射治疗 （stereotactic radiotherapy，SRT）和全脑放射治疗（whole brain radiotherapy，WBRT），SRT和WBRT单独或联合应用可以延长脑转移患者的MST［7］。SRT主要用单个或于直径≤3 mm脑转移瘤，其对单个脑转移瘤的有效率可达70%～90%，在联合WBRT时效果更好，SRT优势可以对多发脑转移瘤患者提高局部的治疗效果，缺点不能延长生存时间，其副作用主要因为高剂量照射局部病灶而导致的放射性损伤、惊厥、瘤周水肿；WBRT是多发脑转移瘤的主要治疗方式，多用于直径＞3 mm的多发脑转移瘤，此方法主要优势可使患者的中位生存年龄延长3～4个月，全脑放射治疗对重要脑功能区引起损伤，现今一般不单独应用。

3 MRI定位及相关研究

3.1 定位序列 对比增强的T1WI是显示转移瘤的金标准，顾勇坚［8］、管宇珩等［9］利用对比增强的SE-T1WI和T1 3D-VIBE（3D volume tric-interpolatedbreath-hold examination）作为定位序列，取得良好的定位效果，此方法现在临床中应用最广泛。在实际应用中MRI的3D TIWI序列在1.5T下主要为GRE序列，3T MRI下为GRE和SPACE序列。我们在1.5T MRI下针对3D梯度回波（GRE）序列和2D自旋回波（SE）序列对比研究中发现，3D FLASH（fast low angle shot）定位序列明显优于SE序列［10］；Miriam等［11］在3T MRI下对3D T1WI SPACE与3D MP-RAGE序列的 CNR （contrast-to-noise）、SNR（signal-to-noise）研究中发现，应用SPACE序列优于MP-RAGE序列；而Yoichi等［12］分别在3.0T和1.5T MRI下对3D FLASH和3D MP-RAGE（magnetization-prepared rapid acquisition gradient echo）定位精度进行对比研究，发现3D-FLASH定位精度最高，1.5T磁共振定位精度优于3.0T。同时笔者在对3D序列的各向同性与各向异性的对比研究中发现，各向同性扫描优于各项异性扫描。

3.2 相关对比技术 MT（magnetization transfer）在成像脉冲到达前应用饱和脉冲使脑组织的结合水饱和，在回波采集时刻结合水信号传递给自由水，使自由水信号衰减，增加了转移瘤的对比，应用MT技术结合3D FLASH序列对比研究中，发现应用MT技术的组织对比优于不使用MT技术的序列，但是组织的空间分辨率有所下降［13］。

反转恢复技术（inversion recovery，IR）、BLADE技术：FLAIR主要通过反转脉冲选择性的压水，来提高组织的对比，增强的FLAIR可以有效地显示脑转移瘤，尤其对颅底及浅表皮质转移瘤的检出；BLADE技术是一种K空间的放射状填充形式，对于决定组织对的信息多采集，而决定组织细节的空间分辨信息采集减少，增加了组织的对比，但是空间分辨率下降，BLADE结合TIWI FLAIR增强扫描对比常规SETI WI序列研究，结果发现BLADE结合TIWI FLAIR增强扫描对颅底及皮层脑面的病灶显示良好，并且可以避免轻度运动伪影［14］。

3.3 对比剂的剂量 脑转移瘤大剂量对比剂的使用可以增加脑转移瘤的检出［15］，但是同时增加了患者的身体负担，尤其是肾功能不全患者，对0.2 mmol/ kg双倍剂量和 0.1 mmol/kg对比研究发现，T1 FLASH3D单倍剂量SNR组织的均值为62.98±5.28、SNR转移瘤的均值为106.50±15.92、CNR转移瘤的均值为41.68±15.51；双倍剂量SNR组织的均值为61.66± 17.14、SNR转移瘤的均值为119.92±54.54、CNR转移瘤的均值为58.20±40.95，结论显示双倍剂量造影剂对微、小转移瘤的显示清晰，优于常规的0.1 mmol/kg剂量；张顺镇等［16］对钆剂延迟扫描研究发现，延迟增强扫描较常规增强扫描对脑转移瘤的发现更敏感，更能提高微小转移瘤的检出率。

4 放射治疗后的MRI评估

4.1 组织水平评估 以TIWI、T2WI、T2WI-FLAIR及T1WI增强扫描为主；大多数脑转移瘤放疗术后，TIWI转移瘤和囊变坏死呈长T1低信号，转移瘤与水肿分界不清；T2WI呈长T2高信号，能够对转移瘤的水肿界限清晰显示，坏死、水肿分界不清。T2WIFLAIR呈长T2高信号，能够清晰区分囊变坏死、瘤周水肿的进展情况；T1WI增强扫描可以清晰显示转移瘤的大小、范围、囊变，应当作为放疗后复查的常规序列［17］。总之TIWI、T2WI、T2WI-FLAIR及T1WI增强扫描可以对放疗后出血、坏死、瘤周水肿范围、治疗的宏观效果可以提供组织水平的有效参考。

4.2 分子水平 磁共振波谱 （magnetic resonance spectrum，MRS）检测可以无创地检测放疗术后转移瘤相关的代谢产物变化，郭琪等［18］对脑转移瘤放疗后1个月及4个月后与治疗前对比研究，发现肿瘤的nCho、CHO/Cr、Cho/NAA及Cho/cNAA值之间的差异具有统计学意义，说明MRS可以对伽马刀放射治疗的早期效果进行评价。

DWI（diffusion weighted imaging）、DTI（diffusion tensor imaging）可以显示放疗术前、后的水分子扩散变化，且能够通过分析ADC、FA、MD等值的变化达到定量评估的效果；高燕等［19］对脑转移瘤的实质部分、瘤周水肿的ADC值对比研究发现，它们之间的差异具有统计学意义，ADC值能够反应转移瘤的微观结构变化；然而DWI的b值大小不同对转移瘤的显示率不同，韩博等［20］对DWI的低b（1000 s/ mm2）值和高b（3000 s/mm2）进行对比研究，发现高b值的对转移瘤显示优于低b值的DWI，DTI是DWI的延伸，DTI拥有更多的评价参数，能够客观分析放疗后水分子的扩散状态及脑白质纤维束的走行状态，DTI在脑肿瘤对比研究中，发现DTI的ADC值、FA可以定量评估和鉴别不同肿瘤的区别［21］。

PWI（perfusion-weighted imaging）可以检测血流动力学，获得脑血流量（CBF）、脑血容量（CBV）、达峰时间（TTP）、平均通过时间（MTT），这些参数可以半定量的评估放疗效果［22］，基于PWI的DSE方式可以评估肿瘤状态，预测肿瘤行为；基于PWI的DCE方式，其Ktrans值能够评估放疗前后的渗透状态，颅内的Ktrans和治疗效果密切相关［23］；基于PWI的ASL能够预测血管的密度，血管密度与肿瘤有极强的相关性，而且比DCE的方式结果更稳定［24］。

SWI（susceptibility-weighted imaging）是一种利用组织磁化不同而产生图像对比的一项新序列，SWI可以评估肿瘤的新生血管及肿瘤内的血氧饱和状态，确诊肿瘤内的特异磁敏感物质（脱氧血红蛋白、放疗后出血、钙化等）崔恒武等［25］对脑转移瘤的放疗术前后的SWI对比研究发现SWI对评估放疗效果具有一定的价值。

fMRI（functional magnetic resonance imaging）是基于氧和血红蛋白和脱氧血红蛋白比值的一种功能成像方式，它可以评估GKS（gamma knife surgery）后瘤周功能区是否损伤及半定量的测定损伤的程度［26］。

综上所述，脑转移瘤的MRI定位方式和术后MRI评估多样化，MRI可以为GKS提供精准的定位图像和治疗术后评估，但是至今没有系统化的标准方案，有待更深一步研究。

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［2016－05－19收稿，2016－06－17修回］ ［本文编辑：韩仲琪］

Current research on the MRI positioning technology for Gamma knife surgery of metastasis brain neoplasm，and the postoperative evaluation methods

LIU Zhong-chong，QIAN Xue-jiang.Dept.of Radiology，the 89th Hospital of PLA，Weifang，Shandong 261021，China

The Gamma knife radiosurgery is a very important method which in the treatment of brain neoplasm metastasis.As time fly，MRI technique has been developing more and more faster.The study on MR imaging also used in Gamma knife positioning has been increasingly.MRI can not only offer the accurate imaging of Gamma knife positioning，but also can evaluate the effect after radiosurgery for brain metastasis neoplasms.This article summarizes the technique of MRI positioning and the relevant evaluation on the effect after radiosurgery.

Gamma knife；Brain neoplasm metastasis；MRI

R739.41：R730.56

A

10.14172/j.issn1671-4008.2016.12.036

261021山东潍坊，解放军89医院放射科（刘中冲，钱学江）

钱学江，Email：qxj89yy@163.com