磁共振动脉自旋标记灌注成像对脑胶质瘤分级、脑微循环状态评估的价值研究

张天柱 刘 枫 刘文军

脑胶质瘤是脑外科常见肿瘤，近年来其发病率逐渐升高，严重影响我国人民的健康，WHO将其分为4个级别，其中Ⅰ、Ⅱ级为低级别胶质瘤，Ⅲ、Ⅳ级归为高级别胶质瘤，即使进行手术、放化疗，高级别胶质瘤患者的预后情况也不理想，因此术前确定肿瘤恶性程度对患者治疗方案及预后具有重要意义[1-2]。随着磁共振灌注加权成像(magnetic resonance perfusion weighted imaging，MR-PWI)技术的发展，其在脑肿瘤方面的应用越来越广泛，能够从分子水平观察组织的血流灌注特点[3]。而其中的动脉自旋标记灌注成像(arterial spinlabeling，ASL)通过标记自体动脉血成像，具有无创且便捷的特点，对脑肿瘤的诊断具有较高的应用价值[4]。因此本文将常规MRI与ASL进行联合使用，探究其在脑胶质瘤分级、脑微循环状态评估中的意义，报告如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象

收集2017年1月至2019年11月来我院收治初步诊断为脑胶质瘤并拟行手术治疗的患者81例，术前采用常规磁共振成像，并加扫ASL。术后病理检查证实为脑胶质瘤74例，男性43例，女性31例，年龄为25～71岁，平均(46.23±8.15)岁。纳入标准：①患者均在同一台MRI仪器上进行检查；②所有患者均为首次发病；③患者及家属均知情并同意参与本研究。排除标准：①患有MRI检查禁忌证；②伴有严重心脏、肾、肝功能疾病患者；③伴有精神障碍患者；④MRI检查前患者进行过脑胶质瘤治疗；⑤存在脑肿瘤活检及手术切除史。术后病理：低级别组(Ⅰ级7例，Ⅱ级22例)；高级别组(Ⅲ级35例，Ⅳ10级)。本研究经医学伦理委员会同意。

1.2 方法

应用GE公司3.0T磁共振扫描仪器进行检查，头部8通道现钱，所有患者均行T1W1、T2W1、FLAIR、DWI、ASL，并静脉注射Gd-DTPA(0.2 mmol/kg)进行对比增强扫描。参数：T1W1、T2W1、FLAIR、T1W1C+、ASL的TR/TE分别为250/2.5 ms、6000/93 ms、8000/97 ms、250/2.5 ms、2500/13 ms；前四项的矩阵分别为ASL的FOV为256×320，ASL的矩阵为64×64；扫描时间分别为118 s、113 s、135 s、130 s、269 s；FOV均为220×220 mm，层厚均为5 mm。ASL采用pCASL技术，应用绝热频偏校正反转脉冲。

1.3 图像分析

用工作站处理数据，观测所得各组灌注图，结合常规MRI图像，在肿瘤实质区域及对侧正常脑实质区，设定4个感兴趣区(ROI)，测量3次脑血流量(cerebral blood flow，CBF)，计算平均值。肿瘤的相对脑血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)=最大肿瘤血流量(maximal tumor blood flow，TBFmax)值/对侧CBF值。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 不同级别胶质瘤的的TBFmax/对侧白质、TBFmax/对侧灰质、TBFmax/对侧半球比值

TBFmax/对侧白质、TBFmax/对侧灰质、TBFmax/对侧半球比值在高、低级别胶质瘤中，差异具有统计学意义(P<0.05)，结果见表1。

表1 不同级别胶质瘤的的TBFmax/对侧白质、TBFmax/对侧灰质、TBFmax/对侧半球比值

2.2 各组血流量灌注指标判断胶质瘤级别的ROC曲线分析

采用各组血流量灌注指标判断胶质瘤级别时，TBFmax/对侧白质、TBFmax/对侧灰质、TBFmax/对侧半球的AUC分别为0.848、0.782、0.887，结果见表2、图1。

表2 各组血流量灌注指标判断胶质瘤级别的ROC分析

图1 各组血流量灌注指标的ROC曲线分析

2.3 患者的MRI及ASL图像

74例患者均获得理想MRI及ASL-CBF灌注图，其中29例低级别脑胶质瘤患者常规扫描多呈稍长T1、T2信号改变，其胶质瘤边界清楚，血供一般，很少破坏血-脑屏障，增强扫描仅呈轻度强化，ADL-CBF显示肿瘤实性区域多呈低流量灌注。45例高级别脑胶质瘤患者常规扫描内部信号不明显，增强扫描呈明显不均匀强化；边界不清楚，血供丰富，易发生出血、囊变、坏死；ADL-CBF显示肿瘤实性区域分呈高流量灌注，且灌注程度高于低级别患者，具体图像见图2、3。

①为增强T1WI，信号欠均匀；②为ADL-CBF图病灶表现为低血流灌注；③为病理图切片图。

①为增强T1WI，病灶实性区见花环状明显不均匀强化；②为ADL-CBF图显示病灶区域呈现高血流灌注；③为病理图切片。

3 讨论

脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发肿瘤，可发生于任何年龄，具有高病死率、低治愈率，且男性发病率稍高于女性[5]。由于胶质瘤恶性程度的不同，其治疗方法不同，因此术前正确判断其病理分级对其预后有重要意义[6]。常规的磁共振能够显示颅内肿瘤形态学，但却难以获取肿瘤的病理学分级及肿瘤微血管生成信息。随着磁共振技术的发展，已有多种磁共振成像技术如扩散加权成像、灌注加权成像等技术用于脑肿瘤的研究，其中灌注成像因其能够在活体中从评价组织微循环灌注状况，而被人关注[7-8]。灌注成像主要分为动态磁敏感对比增强(DSC)和ASL法，与DSC相比，ASL通过标记自体动脉血成像，是一种新型无创灌注技术，其基本原理是利用反转射频冲对成像层面上游动脉血肿水分子进行标记，被标记的血液流入成像平面与组织进行物质交换，两者自旋状态不同，因此获得标记后的图像，再将标记像与未标记像进行剪影，即可得只包含血流灌注信息的组织灌注图像[9]。ASL具有安全、成本低廉、简便快捷、可重复性好等优点，由于没有外源性药物引入，其对血液的生理及物理、化学性质均不会产生影响，有利于对脑功能的研究，较DSC有更广泛的应用空间[10]。

测定rCBF有助于了解胶质瘤微循环状况，判断肿瘤分级，从而有利于制定相应治疗方案[11]。本研究中，TBFmax/对侧白质、TBFmax/对侧灰质、TBFmax/对侧半球比值在不同级别胶质瘤中存在明显差异，说明采用ASL有利于术前对胶质瘤进行分级，有利于对脑肿瘤血流的评估。ASL能反映肿瘤内部不均匀的微血管分布，高级别胶质瘤基本呈现高流量灌注，且灌注程度明显高于低级别，有助于鉴别高、低级别胶质瘤[12]。有学者[13]研究表示ASL的信噪比、时间、空间分辨率等地域DSC技术，且脑脊液的污染、磁化传递效应对ASL的测量存在一定影响。而本文选择肿瘤的相对血流量进行研究，降低了上述因素对结果的影响，并符合了ASL基于数学模型要满足的假设和条件，提高了结果的准确性[14]。本研究中，采用各组血流量灌注指标判断胶质瘤级别时，TBFmax/对侧白质、TBFmax/对侧灰质、TBFmax/对侧半球的AUC分别为0.848、0.782、0.887，说明根据肿瘤的rCBF对胶质瘤进行分级具有较高价值。ASL能够准备客观地反应肿瘤的恶化程度，对判断肿瘤性质意义重大[15]。同时本研究也注意到不同级别的胶质瘤的rCBF值有一定的重叠，这与以往研究相吻合[16]。

当然本文也存在一定不足，首先受研究时长所限，本研究样本量较少，且主要分析了ASL对胶质瘤分级影响，对于ASL对胶质瘤与其他脑肿瘤疾病的诊断尚未涉及，在后期将联合多中心扩大样本量，并延长研究时间从而完善研究。其次ASL虽有诸多优点，但也存在一定限制，且定量参数较为单一，不利于病变的综合评价，同时易受运动伪影及邻近器官干扰，因而在其他脏器中应用较少，且其对摆位要求也较为严格，因而对其测量数据应客观看待，同时在后期将联合其他检测方法，以扩大其应用范围。

综上，ASL能够较好的反应脑肿瘤的微循环灌注水平、血管生成及侵袭情况，有利于胶质瘤术前分级，对制定脑肿瘤治疗方案有重要参考价值，值得临床推广。