磁共振增强CUBET1WI序列检出肺癌脑转移微小病灶效能的研究

李丽红 朱华勇 李欣 吴玲 李杨飞 林双翔 丁建荣

肺癌在我国恶性肿瘤中发病率居首位，癌细胞容易从病灶上脱落进入血流，因肺血管与椎静脉相连，而椎静脉无静脉瓣不能防止血液反流，故相对于其它恶性肿瘤，肺癌更容易发生脑转移，预后差，死亡率高，其5年生存率仅18%[1-2]。肺癌患者脑部转移病灶的早发现、早诊断及早治疗对延长患者生存时间及提高生存质量有着非常重要的意义[3]。目前磁共振颅脑增强扫描是诊断肺癌有无脑转移的有效常规检查方法[4]，但因常规增强序列一般层厚为5.0 mm，层间距为1.0 mm，易漏诊一些微小转移病灶[5-6]。近年来，随着磁共振功能成像在临床上广泛应用，关于如何提高肺癌脑转移小病灶显像的影像学研究日益增多[7]。本研究采用磁共振各向同性三维快速自旋回波脉冲（CUBE）T1WI序列对临床怀疑肺癌脑转移患者进行颅脑增强扫描，旨在探讨该序列对提高肺癌患者脑转移微小病灶检出效能，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 收集浙江省台州医院2018年1月至2019年12月临床考虑肺癌脑转移患者20例，男9例，女11例，年龄35～87岁，平均60岁；临床表现为头痛、头晕、呕吐。所有患者均行颅脑磁共振平扫+增强检查。纳入标准：（1）肺部原发肿瘤经过临床细胞学、穿刺或术后病理检查证实；（2）在肺部原发肿瘤病理检查证实后6个月内进行颅脑磁共振检查随访观察；（3）颅内肿瘤没有经过手术治疗，但在随访中有新进展。排除标准：（1）在确诊肺癌之前有颅内占位史；（2）肺部原发肿瘤合并其它部位恶性肿瘤病史；（3）肺癌脑转移患者已行颅脑外科手术治疗。本研究经本院医学伦理委员会批准，所有患者均知情同意。

1.2 方法 使用GE Discovery MR 750 3.0T扫描仪和8通道相控阵头部专用线圈完成图像采集。先行常规颅脑平扫序列（Ax T2WI、T1WI、T2FLAIR、Sag T1FLAIR）扫描，随后右肘静脉高压注射对比剂钆喷酸葡胺注射液0.2 mmol/kg（北京北陆药业股份有限公司），注射完毕后行颅脑常规增强SE T1WI序列扫描（横断位、矢状位、冠状位），最后行颅脑CUBE T1WI序列扫描。相关序列扫描参数见表1。

表1 颅脑平扫+增强扫描序列参数

1.3 图像观察与分析 由2位从事神经影像学诊断5年以上的放射科主冶医师进行图像分析。本研究定义脑转移病灶的标准如下：（1）患者有肺癌病史且经组织病理检查证实并排除其他神经系统疾病；（2）病灶部位位于脑转移瘤的好发部位，转移病灶在增强T1WI序列上表现为高信号。2位医师独立按5分制[8]对颅脑常规增强SE T1WI、增强 CUBE T1WI序列图像进行主观评价：1分，图像有伪影，不能显示正常组织、转移病灶，影响诊断；2分，图像有较重伪影，但能显示正常组织、转移病灶50%；3分，图像局部轻度伪影，能清晰显示正常组织、转移病灶60%～80%；4分，不受伪影影响，组织和转移病灶能显示100%；5分，无伪影，组织和转移病灶能显示100%，图像清晰。客观评价：分别记录颅脑常规增强SE T1WI序列、CUBE T1WI序列图像中发现脑转移的病例数、病灶个数、转移病灶直径，当转移病灶个数存在分歧时，由2位医师共同协商后确定，转移病灶直径取2位医生测量平均值。转移病灶按直径分为＜3 mm、3～8 mm和＞8 mm，并分别记录病灶个数。

1.4 统计学处理 采用SPSS 25.0统计软件。非正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验；采用Wilcoxon秩和检验比较颅脑常规增强SE T1WI序列和增强CUBE T1WI序列所检测的转移病灶个数。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2位医师对两种增强序列图像质量评价结果的比较 2位医师对颅脑常规增强增强SE T1WI、CUBE T1WI序列图像质量评价差异均无统计学意义（P=0.825、0.275），见表2。常规增强SE T1WI序列图像上明显出现血管搏动伪影，出现率达90%（18/20），血管搏动伪影主要位于双侧小脑半球近乙状窦区、双侧颞叶内侧面，容易造成误诊，假阳性率为2.8%（4/141）。增强CUBE T1WI序列3例患者配合欠佳，图像显示稍微运动模糊，但不影响病灶显影，20例图像均无血管搏动伪影出现，能清晰显示病灶。

表2 2位医师对两种增强序列图像质量评价结果的比较

2.2 两种增强序列检测不同直径转移病灶个数的比较 20例肺癌患者颅脑内无转移病灶1例，其余19例均见多发转移病灶；增强CUBE T1WI序列共检出173个转移病灶，明显多于增强SE T1WI序列检出的141个转移病灶，差异有统计学意义（P=0.007）。转移病灶直径＜3 mm组增强CUBE T1WI序列共检出52个转移病灶，增强SE T1WI序列共检出24个转移病灶，差异有统计学意义（P=0.007）；转移病灶直径3～8 mm组和＞8 mm组中两种增强序列的差异均无统计学意义（P=0.083、0.655）。见表 3。

表3 两种增强序列检测不同直径转移病灶个数的比较

2.3 转移病灶性质的诊断 肺癌脑转移病灶以多发结节状、实性为主，主要位于幕上脑实质灰白质交界处，额叶与顶叶最常见，小脑、脑干次之。磁共振平扫对肺癌脑转移的诊断上仍有一定的限制，磁共振平扫T1WI呈低、等信号，在T2WI上呈高信号，部分小结节病灶周边脑白质水肿广泛，病灶容易被掩盖，同时部分脑转移病灶进展快，易出现出血、囊变、坏死，呈混杂信号，特别是单发转移病灶时不易与脑出血、脑脓肿鉴别。增强扫描可以提高转移病灶显影的敏感性及准确性：增强CUBE T1WI序列可以显示1～3 mm转移病灶（磁共振平扫未显示转移病灶），增强后大部分实性转移病灶强化明显，呈均匀、环状强化；肺癌脑转移病灶伴出血，出血病灶在T1WI平扫呈高信号，增强强化不明显，但其血肿旁常伴异常信号，增强后异常信号强化可与常规脑出血鉴别；脑转移病灶伴坏死、囊变时，其增强表现为环行、不规则结节状强化，瘤体的境界清楚，可准确的区分周围脑水肿，但其环壁厚薄不一，环壁及壁结节呈中等程度强化，强化不均匀，环内内容物为坏死组织、出血、囊变等，增强后无强化。而脑脓肿增强表现显示脓肿壁强化明显、均匀壁薄，整个形态较转移瘤更圆，结合患者感染中毒的临床表现，易与脑转移病灶相鉴别。3例典型病例的磁共振图像见图1-3。

图1 46岁女性肺癌脑转移患者磁共振图像[a：增强SE T1WI序列箭头处考虑血管搏动伪影；b、c：增强各向同性三维快速自旋回波脉冲（CUBE）T1WI序列无血管搏动伪影，可清晰显示强化转移病灶；d：增强CUBE T1WI序列重建轴位像，与a图像对应，箭头处病灶可清晰显示转移病灶]

3 讨论

本研究为了提高颅脑内小转移病灶显影，使用的对比剂量为双倍剂量（0.2 mmol/kg）。戴敏红等[9]研究显示大剂量（3 mmol/kg）对比剂颅脑增强磁共振检查有利于脑部转移病灶显影，尤其是提高了小转移病灶的检出率，但其增加了患者的经济负担，限制肾功能不全患者的应用[10]。钱学江等[8]对磁共振增强扫描中使用对比剂单、双倍剂量对脑转移瘤显示的研究发现，双倍剂量对肿瘤组织信号强度、信噪比、对比噪声比高于单倍剂量，同时对大、小转移病灶的图像显示质量明显优于单倍剂量，而双倍剂量相对于大剂量可以减轻对患者肾功能的影响，并减轻患者的经济负担[11-12]。

CUBE技术是常规FSE的改进序列，包括两大技术改进：可变反转角回波采集技术和二维并行加速成像；常规FSE序列采集的信号强度会随着回波链增加而逐渐下降，造成图像信号不均，回波链越长，这种现象就越明显，可变反转角技术即最初的射频脉冲配合较小的反转角，当回波链的增加时候，反转角也随着增大，信号强度也跟随着提高，从而抵消因长回波链引起的信号下降问题[13-15]。CUBE采集技术与3D FSE序列采集技术也不相同，常规3D FSE序列采集信号时，信号强度会随着回波链的增加而降低，造成图像亮、暗度不均，而CUBE序列是将第一个回波时间固定，多次采集的信号因而更加稳定，使得扫描更有可靠性和重复性[15]。

图2 51岁男性肺癌脑转移患者磁共振图像[a：增强SE T1WI序列箭头处隐约“转移病灶”，与皮层区深部小血管不易区分；b：增强各向同性三维快速自旋回波脉冲（CUBE）T1WI序列与之对应能清晰显示强化的转移病灶]

增强CUBE T1WI序列扫描所得的图像优点为[16]：大范围容积扫描、图像信噪比高、对比噪声比高、图像可以任意角度观察。本研究增强扫描采用矢状位CUBE T1WI序列，采集全脑容积成像历时约4 min，与常规增强SE T1WI序列（三个方位序列扫描总时间）相比扫描时间稍短，其他方位可通过后处理任意角度及多种层厚重组图像，使转移病灶的检出率大幅度提高。本研究结果中显示增强CUBE T1WI序列对肺癌脑转移病灶的检出个数高于常规增强SE T1WI序列，尤其是直径＜3 mm的病灶。究其原因可能是常规增强SE T1WI序列扫描层厚较厚，一般为5 mm，一些贴近脑膜的2～3 mm微小转移病灶因周围缺少脑水肿的衬托易与血管断面混淆而被漏诊，因此很有可能漏掉较小转移病灶，造成对患者病情的误判而影响临床治疗方案的制定[17]。而CUBE T1WI序列采用薄层扫描，扫描层厚为1 mm，故其所采集的图像受部分容积效应影响小，图像连续性佳，可以有效地区分皮层深部结构中较小血管与微小转移病灶，提高了微小转移病灶的显影，这与闫昱竹等[18]研究结论相一致。本研究中常规增强SE T1WI序列与增强CUBE T1WI序列对病灶直径3～8 mm组和直径＞8 mm组病灶的检出效能虽无统计学差异，但回顾分析图像发现CUBE T1WI序列对转移病灶检出个数仍多于常规增强SE T1WI序列，在病灶直径位于3～8 mm组中可能是因为常规增强SE T1WI序列扫描层厚较厚，存在层间距，未扫到转移病灶的最大层，故把转移病灶归到直径＜3 mm组；在病灶直径＞8 mm组中增强CUBE T1WI序列比常规增强SE T1WI序列多检出1个转移病灶，因为这个转移病灶大小临界8 mm，CUBE序列图像显示转移病灶边界较清，测量大小较精确，因此将其归到直径＞8 mm组。本研究注意到常规增强SE T1WI序列所采集图像在使用了流动补偿的情况下还存在不同程度的血管搏动伪影，尤其在增强扫描时小脑乙状窦区、双侧颞叶内侧面搏动伪影特别明显，其发生率高达90%。血管搏动伪影出现在相位编码方向，是因为K空间在采集图像血管的形态和位置发生变化，使采集到的图像质量下降，使一些小转移病灶被掩盖容易漏诊，同时有些血管搏动伪影类表现为点状高信号，类似小转移病灶呈假阳性容易误诊。而增强CUBE T1WI序列未见明显血管搏动伪影，可清晰显示转移病灶，尤其是贴近脑沟早期的小转移病灶。

图3 52岁女性肺癌脑转移患者磁共振图像[a：增强SE T1WI序列，圆圈内箭头所指高信号区隐约见“病灶”；b：增强各向同性三维快速自旋回波脉冲（CUBE）T1WI序列，与之对应能清晰显示无强化病灶，考虑为血管搏动伪影]

本研究不足之处：因为肺癌脑转移患者一般情况欠佳，特别是转移病灶多发患者是不可能进行脑部手术获取病理组织[19-20]，因此缺乏脑内转移病灶病理诊断金标准，对转移病灶的认定缺少客观依据。

综上所述，颅脑增强CUBE T1WI序列较常规增强SE T1WI序列能更多地检出脑内转移病灶，尤其是对＜3 mm微小转移病灶的检出有统计学意义；增强CUBE T1WI序列所采集到图像信号信号高，空间分辨高，更能真实反映转移病灶的大小，对临床上尽早发现转移病灶及评估治疗后转移病灶个数、病灶大小变化有着较高的应用价值。因此建议临床怀疑肺癌脑转移患者行颅脑磁共振增强检查时，可将增强CUBE T1WI序列代替常规增强SE T1WI序列，提高小转移病灶检出的效能，具有一定的临床应用价值。