3D-ASL与DSC对颅脑肿瘤血流灌注评估的相关性研究

张文妍，李 丽，谢元忠，李慎江，李常城(通讯作者)

（1中国人民解放军第960医院＜泰安院区＞ 山东 泰安 271000）

（2泰安市中心医院 山东 泰安 271000）

磁共振动脉自旋标记示踪法(ASL)对颅内肿瘤的影像诊断和临床治疗后随访有着重要的意义[1]，能提供脑部肿瘤组织血流灌注的依据。肿瘤血管的生成情况和灌注程度与肿瘤的分级有着密切的联系，通过3D-ASL测量脑肿瘤的血流量已被证明在肿瘤的分级中有着极重要的临床意义[2]。动态增强扫描是快速注射对比剂的同时进行快速成像，获得对比剂在毛细血管网和组织间隙内分布状态，从而反映病变的小血管微循环、血流灌注和毛细血管通透性的变化[3]，本文通过对颅脑肿瘤同时进行3D-ASL和DSC灌注成像，分析3D-ASL在颅脑肿瘤诊断中的价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取32例颅内占位住院患者,男性14例，女性18例，年龄21～71岁,中位年龄62岁。所有患者经手术病理或电话随访证实,其中胶质瘤8例(5例间变型星形胶质细胞瘤，3例胶质母细胞瘤)，转移瘤9例,脉络膜丛乳头状瘤1例，血管母细胞瘤3例,脑膜瘤11例。

1.2 检查方法

3D-ASL扫描：GE DISCOVERY 3.0T采用平面回波交替反转恢复序列(echo planar imaging flow sensitive alternainversion recovery,EPI FAIR)。标准8通道头颅相控阵线圈，行常规MRI平扫及3D-ASL扫描后，在图像手动测量ASL异常区大小,后处理器自动分析灌注程度。增强扫描是通过肘静脉团注对比剂钆喷酸葡胺，总剂量15ml，流速1.5ml/s，然后行T1WI增强扫描。普通MRI扫描方案：横断位T1WI：TR 1850ms，TE 30.0ms，TI 750ms：横断位T2WI：TR 4315ms，TE 107.7ms：轴位 T2-FLAIR：TR 7370ms，TE 127.5ms，TI 2210ms：24cm×24cm，激励次数（NEX）1。

1.3 图像分析

ASL法的总血流量（total blood flow,TBF)、CBF脑血流量（cerebral blood flow,CBF）图由随机后处理软件自动算出。在不同层面中选出相对总血流量（total blood flow,TBF)最大的层面并在其中设定4个感兴趣区(region of interest,ROI)：TBF显示最大区、对侧白质区、对侧灰质以及整个对侧半球层面。动态增强MRI将T1增强图像上的高信号区域指定为ROI,避免坏死和非肿瘤区域，所有ROI复制到对侧正常白质区域，以获得灌注参数正常比值：ASL CBF、DSCrTBV、rTBF、Tmax、MTT。

1.4 统计学分析

数据采用SPSS20.0统计学软件分析处理，计数资料采用率（%）表示，行χ2检验，计量资料用均数±标准差（）表示，行t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

两种检查方法都显示了不同类肿瘤间血流灌注的差别,3D-ASL法及DSC法中,TBF/对侧半球CBF、TBF、对侧白质CBF以及TBF/对侧灰质CBF在不同肿瘤之间差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 25例患者磁共振灌注扫描结果（）

表1 25例患者磁共振灌注扫描结果（）

诊断疾病 患者人数 实性区rCBF 近瘤周区rCBF胶质瘤 8 3.642±0.03 1.256±0.05脑膜瘤 11 3.791±0.13 2.102±0.07血管母细胞瘤 3 4.023±0.05 0.779±0.12转移瘤 9 3.123±0.11 0.703±0.22脉络丛乳头状瘤 1 2.235±0.31 1.356±0.16 f 3.256 1.683 P＜0.01 ＜0.05

脑膜瘤：11例脑膜瘤的CBV均高于正常脑组织的CBV（脑血容量）(图3B),CBV病变/CBV正常的平均值均在3.10以上,而且在DSC的增强灌注曲线上,流出曲线与基线的距离很大,很难达到基线水平。血管母细胞瘤：1例，明显强化结节呈高灌注（图1A，B）。脉络膜丛乳头状瘤：1例,其CBV均高于正常脑组织的CBV,CBV病变/CBV正常的平均值分别为1.55、2.62。胶质瘤：5例胶质母细胞瘤呈不均匀高灌注，灌注程度高于间变性星形细胞瘤，CBV病变/CBV正常的平均值均在4.10以上。转移瘤：9例转移瘤增强后表现为环形或结节状强化（图2A）,中央为坏死区无强化。肿瘤壁的CBV均高于正常脑组织CBV,中间坏死区CBV均低于正常脑组织CBV,肿瘤周围水肿区CBV水肿及CBV正常都低于0.35，其范围比动态增强扫描范围略大。

3 讨论

在本研究中，我们观察到在各种颅内肿瘤中，血管与TBF以及血管数目与TBF之间存在显著的正相关。这提示3D-ASL灌注成像能准确反映不同类型颅脑肿瘤的组织病理学血管分布。既往的DSC-PWI研究显示，脑胶质瘤[4]的组织学血管分布与脑血容量呈正相关。以前很少有研究评估TBF和动态对比增强磁共振之间的相关性。磁共振灌注成像ASL是目前评价活体组织的微血管分布及血流灌注情况的新技术，可以显示肿瘤内部微血管分布情况而且能量化，能用来补充常规磁共振成像方法,从而评估脑肿瘤内微血管程度及对周围侵袭情况[5]。灌注技术一般按照是否使用对比剂分为2类：一是使用外源性示踪剂，即对比剂首过磁共振灌注成像法，常用动态磁敏感对比增强；二是使用内源性示踪剂，即利用动脉血中的水质子作为内源性示踪剂的动脉ASL[6]。3D-ASL的监测载体是内源性水分子，SNR低，图像质量差，依赖于水质子的自由弥散，能准确反映组织灌注过程。注入人体的Gd-DTPA为顺磁性物质，降低组织的T1值，而3D-ASL不要标记容积和原始容积组织的T1值差距尽量大，如果增强扫描之后做3D-ASL，则影响ASL的信噪比[7]。正常血管供血无法满足其快速生长的需要,肿瘤的新生血管分化程度是评估肿瘤级别的重要因素[8]。常规影像学检查对肿瘤的诊断主要依靠对病灶的形态学改变，但是无法评估肿瘤血管生成程度。肿瘤的良恶性程度与肿瘤细胞增殖速度及其微血管分化程度密切相关，能否客观准确评价肿瘤血供情况及微循环分布对正确诊断脑肿瘤级别意义重大[9]。测量TBF值对预测肿瘤分级具有重要的临床意义。高度恶性肿瘤的最大相对总血流量(relative total blood flow,rTBF)值明显高于低恶性肿瘤，有报道指出髓母细胞瘤表现出高的血管分布。在这项研究中，我们能够使用ASL来区分高级别和低级别肿瘤。图2示左侧额叶转移瘤，ASL呈明显高灌注结节(图2B)，较增强扫描T1WI范围略大。本文回顾分析表明脑膜瘤和恶性胶质瘤的rCBF较比正常脑组织的rCBF高，对肿瘤周围水肿区灌注成像测量表面胶质瘤的rCBF明显高于脑膜瘤，结合病理结果分析胶质瘤周围高灌注是因为同时存在血管源性水肿和肿瘤细胞不同程度的浸润，血流量较正常增加[10]。血管母细胞瘤灌注成像范围大于动态增强扫描图像,图1示左侧小脑半球血管母细胞瘤，其内可见明显强化结节，在灌注上呈明显高信号。说明血管母细胞瘤结节周围还存有大量微血管有更为丰富的血供。脑膜瘤的灌注明显增高区经手术病理证实是肿瘤实质区,后处理显示信号强度时间曲线示rCBV值增高；囊变液化区、出血及坏死区呈灌注减低或无灌注，图3示间变型脑膜瘤，rCBV伪彩图是不均匀(图3B)。脑膜瘤病理类型较多，各亚型间rCBV比值存在明显差别，其中血管瘤型rCBV 比值最高，高于其他亚型。将这两种序列结合起来进行准确诊断是非常有用和实用的。我们这项研究有几个局限性。首先本研究的样本量非常小；其次我们人为放置ROI，避免囊肿、坏死、出血；这个过程可能会带来误差。

从本组回顾性研究中可以得出,3D-ASL法与DSC法测量的肿瘤灌注情况是高相关的。肿瘤微血管生成情况和灌注程度与肿瘤的分化程度及分级有着密切的关系，利用3D-ASL测定脑肿瘤血流量灌注情况对肿瘤的临床分级有很重要的参考价值，ASL灌注成像为颅脑肿瘤的影像诊断提供了一项新技术，当DSC-MRI不能用于肾衰竭患者、需要反复检查的患者和儿童时，3D-ASL可作为另一种有效评估方法。

图1 女，40岁，头晕呕吐入院。图1A示左侧小脑半球明显强化结节，周围可见无强化低信号区，图1B 3D-ASL CBF示强化结节呈明显高灌注，范围大于增强扫描范围。图2 女，47岁 乳腺癌脑转移。增强T1WI图2A示左侧基底节区明显均匀强化结节；图2B 3D-ASL CBF伪彩图示一类圆形明显高灌注区，周围灌注未见明显增高。图3 男，57岁，脑膜瘤。增强T1WI图3A示双侧额部明显不均匀强化，以左侧为重，图3B 3D-ASL CBF伪彩图示双侧额部斑片状高灌注区，左额部明显。