DWI和MRS对脑转移瘤瘤周水肿的诊断价值

刘 鑫，付俊淇，孟凡荣

（1.佳木斯大学附属第一医院医学影像中心，黑龙江 佳木斯 154002；2.佳木斯市中心医院骨科，黑龙江 佳木斯 154002；3.佳木斯大学第一附属医院影像科，黑龙江 佳木斯 154002）

脑转移瘤（metastatic tumor of brain）是成年人常见的颅内恶性肿瘤，为单发脑转移瘤时，其临床及常规影像学与多发转移瘤较为相似，难以鉴别[1]，且这两种肿瘤的处理方式存在差异，因此明确诊断对于改善患者预后具有重要价值。常规磁共振成像，对于大多数典型特征脑转移瘤具有较高的敏感度和特异度[2]，但部分脑转移瘤临床特征和影像学征象缺乏特异性，与脑部肿瘤具有一定的相似性，增加了临床鉴别难度[3]。随着MRI 技术的不断发展，脑功能成像技术日渐成熟和完善，扩散加权成像（DWI）、扩散张量成像（DTI）、磁共振波谱成像（MRS）等脑功能成像技术逐渐应用于临床，特别是DWI 和MRS 对中枢神经系统疾病的诊断与鉴别诊断价值具有显著优势[4]。本研究结合2018 年6 月～2021 年1 月佳木斯大学附属第一医院进行检查并经手术病理证实的80 例脑转移瘤患者临床资料，探讨DWI 和MRS 对脑转移瘤瘤周水肿的鉴别诊断价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2018 年6 月～2021 年1 月佳木斯大学附属第一医院进行检查并经手术病理证实的脑转移瘤患者80 例为研究对象，其中男45 例，女35 例；年龄49～63 岁，平均年龄（52.10±2.01）岁；脑转移瘤原发病灶中肺癌21 例、乳腺癌16 例、肝癌15 例、结肠癌10 例、卵巢癌17 例、膀胱癌3 例、2 例未找到原发部位。本研究经过医院伦理委员会批准，患者自愿参加本研究，并签署知情同意书。

1.2 纳入及排除标准

1.2.1 纳入标准 ①均符合脑转移瘤诊断标准[5]；②均经手术病理确诊[6]；③均伴有头晕、头痛、肢体乏力、记忆力减退、嗜睡、呕吐、癫痫发作等表现。

1.2.2 排除标准 ①合并肝、肾、心血管等严重系统疾病者；②接受过化疗或放疗、合并脑外伤或脑部手术史者；③依从性较差，不能配合者；④随访资料不完善者。

1.3 方法

1.3.1 检查方法 先行常规MR 扫描，包括轴位T1、T2、T2-FLAIR、T2矢状位、DWI 序列冠状位，增强扫描。在进行常规MR 扫描后，采用Siemens 公司3.0T机，采用8 通道的头线圈进行1H-MRS 成像常规MR 成像序列及参数，扫描范围为全颅顶至枕骨大孔[7]。1H-MRS 成像扫描参数：采用单体素的点分辨波谱序列（PRESS）进行定位，进行匀场，水抑制及信号采集均为自动完成。TR=1700 ms，TE=135/40 ms，Averages=3 次，采集时间约为4 min 50 s。1H-MRS检查首先选择感兴趣区（ROI），ROI 包括水肿区及对侧镜面正常脑组织区。

1.3.2 图像后处理及数据测量 肿瘤实质周围区（瘤周区）定义为T1WI 图像上呈现均匀低信号、T2WI 图像上呈现均匀高信号，未见确切明显强化且尽量靠近肿瘤实质边缘的区域。DWI 的图像后处理及数据测量：将所得原始数据导入到西门子工作站，利用后处理软件得到b 值相应的ADC 图，对照平扫及增强图像，选择瘤周区最大层面，根据病变信号均质性、位置及大小在每个区域取1～3 个ROI，在对应正常脑质区取1 个ROI。在b=1000 s/mm2时，DWI 所对应的ADC 图上画好瘤周区及对侧正常脑质区的所有圆形ROI，面积均为20 mm2，然后记录下ROI 的ADC 值[8]。1H-MRS 图像后处理及数据测量：将原始数据导入西门子后处理工作站，通过波谱分析软件对原始数据进行时间域预处理、傅里叶转换、频率域预处理、谱线的定量计算等步骤后生成拟合谱线。对照平扫及增强图像，在波谱图像层面分别于肿瘤实质周围区及对应正常脑组织区2 个部位选择谱线质量良好的体素作为ROI，主要观测指标包括NAA、Cho、Cr、、Lac 代谢物浓度，反应在曲线上表现为峰值的改变[9]，并记录相应ROI 的NAA、Cho、Cr值，计算Cho/Cr 值、NAA/Cr 值。

1.4 统计学方法 采用统计软件包SPSS 21.0 版本对数据进行处理，计量资料以（）表示，采用t检验；计数资料以[n（%）]表示，采用χ2检验；采用Pearson相关性分析脑转移瘤ADC 值与Cho/Cr 比值的关系，以P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 单发脑转移瘤瘤周水肿与对侧正常脑组织ADC、Cho/Cr、NAA/Cr 比值比较 单发脑转移瘤瘤周水肿ADC 大于对侧正常脑组织，Cho/Cr、NAA/Cr 比值低于对侧正常脑组织（P＜0.05），见表1。

表1 单发脑转移瘤瘤周水肿与正常脑组织ADC、Cho/Cr、NAA/Cr 比值比较（）

表1 单发脑转移瘤瘤周水肿与正常脑组织ADC、Cho/Cr、NAA/Cr 比值比较（）

2.2 多发脑转移瘤瘤周水肿与对侧正常脑组织ADC、Cho/Cr、NAA/Cr 比值比较 多发脑转移瘤瘤周水肿ADC、Cho/Cr 大于对侧正常脑组织，NAA/Cr 低于对侧正常脑组织（P＜0.05），见表2。

表2 多发脑转移瘤瘤周水肿与对侧正常脑组织ADC、Cho/Cr、NAA/Cr 比值比较（）

表2 多发脑转移瘤瘤周水肿与对侧正常脑组织ADC、Cho/Cr、NAA/Cr 比值比较（）

2.3 瘤周水肿ADC 值与Cho/Cr 比值相关性 多发脑转移瘤瘤周水肿ADC 值与Cho/Cr 比值呈负相关（r=-0.678，P=0.025）；建立回归方程为Y（Cho/Cr 值）＝-0.717X（ADC 值）＋2.712（图1）；单发脑转移瘤瘤周水肿ADC 值与Cho/Cr 比值无相关性（r=-0.126，P=0.956）。

图1 瘤周水肿ADC 值与Cho/Cr 比值相关性

3 讨论

DWI 值能敏感、准确地反映更加微小的水分子运动。水分子在活体组织内的扩散与组织的空间结构有关，细胞膜、基底膜等膜结构的分布均可影响组织内水分子的扩散。有研究指出[10]，肿瘤细胞会阻碍水分子的运动，扩散受限，导致瘤周水肿ADC 值也会发生相应变化。而转移瘤瘤周水肿区域无肿瘤细胞浸润，其主要受肿瘤因子，如肿瘤坏死因子、血管内皮生长因子等以及瘤体压迫引流静脉所致的血管源性水肿，水肿时细胞外液和组织间液增多，水分子扩散，ADC 值发生变化。而瘤周水肿是由于毛细血管通透性增高，血脑屏障结构、功能受损，血液内蛋白质等大分子物质渗透到细胞外间隙，从而引起过多的液体在脑肿瘤周围脑组织间隙积聚及细胞外液容量的增多，是颅内肿瘤的一种继发性病理改变，也是肿瘤的生物学效应之一，其形成是一个十分复杂的过程，对颅内肿瘤的临床表现、诊断、治疗及预后有着重要影响[11]。临床关于其发生机制和相关因素也进行了很多研究，尽管仍未能完全阐明其发生机理，但研究表明多种因素参与了瘤周水肿的形成，而且在不同类型的脑肿瘤中，瘤周水肿发生机制也有所不同[12]。

ADC 值是反映水分子平均弥散能力大小的参数，水分子的弥散特性较为复杂，与脑组织含水量的增加呈明显的线性关系，是评价血管源性脑水肿的重要参数[13]。以上这些功能信息的改变并不能被常规MRI 所显示[11]，因此通过对瘤周水肿ADC 值的测量来辅助鉴别转移瘤，特别是对单发和多发转移瘤瘤周水肿的研究，对部分难以鉴别的单发转移瘤与多发转移瘤中可发挥作用[14]。瘤周水肿区的MRS 曲线不同，高级别脑转移瘤瘤周区可见Cho 峰异常增高，经代谢物测定，可对单发和多发脑转移瘤进行鉴别诊断。但DWI 和1H-MRS 对脑转移瘤诊断的具体价值尚未完全明确，有待临床进一步探索。本研究结果显示，单发脑转移瘤瘤周水肿ADC 大于对侧正常脑组织，Cho/Cr、NAA/Cr 比值低于对侧正常脑组织（P＜0.05），提示与正常对侧脑组织比较，单发脑转移瘤瘤周水肿ADC 值增大，而Cho/Cr、NAA/Cr 比值降低，该结论可为临床鉴别单发和多发脑转移瘤提供一定的参考依据，可一定程度缩小筛查范围。因为单发脑转移瘤周水肿区神经代谢降低，Cho 含量降低，从而造成Cho/Cr、NAA/Cr 比值的降低。而多发脑转移瘤瘤周水肿ADC、Cho/Cr 大于对侧正常脑组织，NAA/Cr 低于对侧正常脑组织（P＜0.05），提示多发脑转移瘤瘤周水肿ADC、Cho/Cr 升高，NAA/Cr 降低，与钟林花[15]研究报道一致，进一步表明瘤周水肿区ADC 值对鉴别单发和多发脑转移瘤有一定的诊断价值，分析认为多发脑转移瘤瘤周区存在异常增殖肿瘤细胞，局部细胞膜代谢异常旺盛，导致局部Cho 含量增加，促进Cho/Cr 升高。此外，多发脑转移瘤瘤周水肿ADC 值与Cho/Cr 比值呈负相关（P＜0.05），单发脑转移瘤瘤周水肿ADC 值与Cho/Cr 比值无相关性（P＞0.05），提示多发和单发转移瘤周水肿ADC 值与Cho/Cr 比值存在差异，且多发与其呈负相关，这为其病理学基础提供了分子影像学依据，可进一步提高单发和多发脑转移瘤的鉴别诊断准确性。

综上所述，DWI 联合MRS 测定ADC 对脑转移瘤瘤周水肿的鉴别诊断价值具有重要价值，尤其多发脑转移瘤周水肿ADC 值与Cho/Cr 比值密切相关，可为鉴别单发和多发脑转移瘤提供影像学依据。