MR多模态成像诊断皮层下区胶质母细胞瘤与单发颅脑转移瘤的价值分析

李欣 王冬女 谢继承 吴玲 张黄琦 董雪

胶质母细胞瘤和颅脑转移瘤是中老年人常见神经系统恶性肿瘤。由于部分胶质母细胞瘤可侵犯至大脑皮层及皮层下区，少部分颅脑转移瘤可表现为单发，原发肿瘤病史不明确，而MRI常规扫描提供的诊断信息有限，导致两者鉴别比较困难，给后续的治疗也带来了困扰。磁共振波普学（magnetic resonance spectroscopy，MRS）可检测到肿瘤与正常组织不同代谢物浓度的变化［1］。目前，磁共振氢质子波谱分析（1H-MRS）是唯一能对活体组织代谢物进行无创检测的影像学检查方法，扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）是唯一可以在活体上检测水分子扩散程度的技术［2］。磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI）利用血液氧合水平、代谢产物与周围组织在磁敏感上的信号不同诊断脑血管病变，也可应用于肿瘤新生血管与出血的评估［3］。该文旨在探讨MR功能成像（MRS、ADC及SWI）鉴别诊断累及皮层下区胶质母细胞瘤和单发颅脑转移瘤的应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2017年1月至2020年12月在本院经手术或病理活检证实累及皮层或皮层下胶质母细胞瘤35例和单发颅脑转移瘤31例，术前均行常规MR平扫加增强、MRS、DWI及SWI检查。胶质母细胞瘤组，男14例、女21例，年龄33～79（52.2±11.5）岁。单发颅脑转移瘤组，男17例、女14例；年龄44～69（58.1±10.7）岁；原发灶，肺癌21例、胃癌5例、乳腺癌2例、肝癌2例、肾癌1例。

1.2 检查方法 MRI检查采用GE DISCOVERY HD7503.0T超导型机，头颅8通道阵列相控线圈。常规MR T1WI、T2WI横断位：T1WI TR/TE 1,750 ms/24 ms，T2WI TR/TE 5,000 ms/119.4 ms，FOV 22 cm×22 cm，矩 阵384×224；静脉注射钆喷酸葡胺后行轴、冠、矢状位T1WI增强扫描；MRS采用多体素1H-MRS扫描，采用点分辨波谱分析（PRESS）序列，TR 1,000 ms，TE 35 ms，层厚10 mm，自动预扫描完成匀场及水抑制。DWI检查序列，b值为1,000 s/mm2，TR/TE 5,000 ms/75.1 ms，层厚6.0 mm，层间距1.0 mm，FOV 22 cm×22 cm，矩阵320×224。SWI采用高分辨3D小角度快速激发序列，TR 28.0 ms，TE 20.0 ms，翻转角15°，FOV 180 mm×230 mm，FOV方向78.1%，层厚1.3 mm。

1.3 图像处理及数据测定、评价 利用GE ADW 4.5工作站Functool软件进行图像处理，选取MRS、表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）及SWI图软件。分别测得肿瘤实质部分、瘤周水肿的各代谢物（氮—乙酰天门冬氨酸NAA、胆碱Cho、肌酸Cr、脂质Lip、乳酸Lac等）浓度值，并借助Cr作为参照物波峰，依次测算Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr等，重建得出化学位移伪彩图；肿瘤实质及周围水肿带的ADC值；肿瘤磁敏感信号强度（intertumoral susceptibility signal，ITSS）评分，是指在SWI序列中病灶内部出现散在或集聚的点状、细线状或成簇状低信号影，按照0～3分进行评分；病灶内出血灶数量，是指SWI序列中成簇状或点状的低信号影，形态不规则；病灶内增生血管个数，是指细线状、迂曲走行管条状低信号影。后处理图像由两位从事神经影像诊断十年以上的副主任医师独立分析，有争议时经由主任医师讨论重新核定。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0统计软件。计量资料符合正态分布以（±s）表示，采用t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 胶质母细胞瘤及单发颅脑转移瘤的1H-MRS特点 胶质母细胞瘤的肿瘤实性区域Cho峰较正常脑组织区域明显升高；Cr峰及NAA峰较正常脑组织区域降低，以NAA峰降低较为显著；瘤旁近侧水肿带见波谱异常，Cho峰升高，NAA峰降低，远端Cho峰逐渐降低，NAA峰、Cr峰逐渐升高。单发颅脑转移瘤的肿瘤实性区域Cho峰较正常脑组织不同程度升高，而Cr峰及NAA峰较正常脑组织不同程度降低，部分NAA峰中度降低或消失；瘤旁近侧水肿带波谱基本正常，少部分病例Cho峰轻度升高，NAA峰、Cr峰轻度下降，远侧水肿带均为正常。

2.2 两组的肿瘤实质部分及瘤周 水肿区代谢物浓度值比较 胶质母细胞瘤肿瘤实体区的Cho/NAA显著高于单发颅脑转移瘤，差异有统计学意义（P＜0.05）。两组的Cho/Cr、NAA/Cr值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。胶质母细胞瘤瘤周水肿的Cho/Cr、Cho/NAA值明显高于单发颅脑转移瘤，差异有统计学意义（P＜0.05）。两组的NAA/Cr比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1-2。

表1 两组的肿瘤实质部分代谢物浓度值比较（±s）

表1 两组的肿瘤实质部分代谢物浓度值比较（±s）

组别 Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr胶质母细胞瘤（n=35） 4.53±2.86 4.24±1.69 1.62±1.13单发颅脑转移瘤（n=31） 2.24±1.35 3.96±1.72 1.98±0.87 P值 ＜0.05 ＞0.05 ＞0.05

表2 两组的肿瘤瘤周水肿区代谢物浓度值比较（±s）

表2 两组的肿瘤瘤周水肿区代谢物浓度值比较（±s）

组别 Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr胶质母细胞瘤（n=35） 1.79±0.91 2.14±0.51 1.09±0.48单发颅脑转移瘤（n=31） 0.87±0.42 1.15±0.24 1.51±0.43 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05

2.3 两组的肿瘤实质部分及瘤周水肿区ADC值比较 胶质母细胞瘤、单发颅脑转移瘤的肿瘤实质在DWI多表现为稍高信号或等信号，部分为较高信号，ADC值分别为（0.97±0.24）×10-3mm2/s、（0.89±0.31）×10-3mm2/s，差异无统计学意义（P＞0.05）。单发颅脑转移瘤周围水肿带多表现为大面积，DWI常表现为稍低或等信号，ADC值略高于胶质母细胞瘤。单发颅脑转移瘤与胶质母细胞瘤周围水肿区ADC值分别为（1.57±0.13）×10-3mm2/s、（1.38±0.19）×10-3mm2/s，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 两组的肿瘤实质部分及瘤周水肿区ADC值比较［×10-3mm2/s，（±s）］

表3 两组的肿瘤实质部分及瘤周水肿区ADC值比较［×10-3mm2/s，（±s）］

组别 肿瘤实质部分 瘤周水肿区胶质母细胞瘤（n=35） 0.97±0.24 1.38±0.19单发颅脑转移瘤（n=31） 0.89±0.19 1.57±0.13 P值 ＞0.05 ＜0.05

2.4 两组的SWI指标比较 胶质母细胞瘤、单发颅脑转移瘤的ITSS评分及病灶内出血数量比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。胶质母细胞瘤的静脉血管数量明显高于转移瘤，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表4。

表4 两组的SWI指标比较（±s）

表4 两组的SWI指标比较（±s）

组别 ITSS评分（分） 静脉血管数量（个） 出血数量（个）胶质母细胞瘤（n=35） 2.57±0.24 9.87±1.63 7.21±1.26单发颅脑转移瘤（n=31） 1.92±0.27 4.65±0.94 5.97±1.14 P值 ＞0.05 ＜0.05 ＞0.05

3 讨论

中枢神经系统肿瘤最常见的是胶质瘤，发病部位多在脑白质，较少累及皮层灰质［4］，多呈弥漫性浸润性生长，肿瘤的级别越高则坏死囊变越显著［5］，尤其是“流空效应”及假“栅栏”征极具特征性。颅脑是恶性肿瘤较常见的远处转移器官之一，有典型“小病灶、大水肿”的影像表现，原发肿瘤多为非小细胞肺癌、乳腺癌、黑素瘤、胃肠道恶性肿瘤等［6］。胶质母细胞瘤与颅脑单发转移瘤在常规MRI图像上大多表现为明显环形强化、易囊变坏死、易出血、瘤周水肿明显等，鉴别诊断比较困难，而两者的发病机理、疾病进程、治疗方案和预后生存率均有所不同，因此术前明确诊断具有重要指导意义。

MRI功能成像（MRS、DWI及SWI）均为无创的检查方法。MRS显示在正常脑组织中NAA峰存在于神经元内，含量最高，NAA峰值的高低在很大程度上可以反映神经元的水平，当NAA的含量减少时则说明神经元有缺失或损伤。而Cho峰主要是磷脂代谢的胆碱类化合物，与细胞膜磷脂分解与合成相关，代表肿瘤的增殖活性程度，当该峰值出现增高时则提示有脑肿瘤［7］。Cr主要是磷酸肌酸，为神经细胞提供能量代谢，在各种状态下保持相对恒定［8］。胶质母细胞瘤常见NAA峰显著下降及Cho峰显著升高，并可出现显著升高的Lac峰及Lip峰。脑转移瘤由于不含神经元，MRS表现为NAA峰下降或消失，Cr峰轻度降低，Cho峰显著升高，Cho/Cr比值增大，也可出现Lip峰和Lac峰。本组MRS显示，部分单发颅脑转移瘤可见NAA峰，可能是部分容积效应导致。本研究两类肿瘤实质部分波谱显示，转移瘤多出现较高的Cho峰，而NAA缺乏或含量显著低于胶质母细胞瘤，Cho/NAA组间比较差异有统计学意义（P＜0.05）。胶质母细胞瘤瘤周水肿区的Cho/NAA、Cho/Cr比值显著高于转移瘤，差异有统计学意义（P＜0.05）。胶质母细胞瘤瘤旁水肿带不但有血管源性水肿，还有多发肿瘤细胞沿血管周围及神经纤维束呈浸润性生长［9］，并伴随新生血管形成。本研究结果显示，在脑转移瘤周围水肿带未见明显异常波峰出现，则表明仅有单一的血管源性水肿。

DWI在诊断急性梗死方面具有较高的敏感性和特异性，且能对疾病特征及其良恶程度进行精准的评估，对中枢神经系统疾病的诊断及鉴别诊断具有较高应用价值。表观弥散系数（ADC）值通常用来衡量组织的扩散程度，ADC值的大小代表弥散范围的大小，在临床实际工作中常被用于表示真正的扩散系数。本组脑转移瘤与胶质母细胞瘤的周围水肿带ADC值比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。胶质母细胞瘤瘤旁水肿区存在大量侵犯的肿瘤细胞，DWI以稍高信号为主，ADC值降低。而转移瘤瘤周多为血管源性水肿，无肿瘤细胞侵犯，所以水分子弥散受限较小，ADC值高于胶质母细胞瘤。脑转移瘤与胶质母细胞瘤实性成分ADC值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

SWI能够清晰显示肿瘤内钙化、出血、引流静脉。转移瘤和胶质母细胞瘤在侵袭与生长过程中肿瘤新生血管异常增多［10］，SWI能够对出血灶及静脉血管进行量化分析。本研究证实，胶质母细胞瘤的静脉血管数量较转移瘤明显增多，具有统计学意义（P＜0.05），但两者的常规ITSS评分及出血数量比较，差异无统计学意义（P＞0.05），可能是因为原发灶大多为肺腺癌及胃肠道肿瘤，血供相对较少，从而导致静脉血管数值上的差异［11］。

本研究存在的局限性：（1）样本量偏小，结果可能存在一定的偏倚，需要扩大样本数量，制定出较为规范的MRS、DWI及SWI诊断胶质母细胞瘤与颅脑单发转移瘤的诊断标准。（2）感兴趣区（ROI）大小不完全一致，容易导致数据略有偏差。（3）由于部分肿瘤实质或水肿带偏小，选取ROI时容易产生部分容积效应，导致数据会有些误差。（4）胶质母细胞瘤向周围脑组织浸润存在距离差异，距离越远则浸润的肿瘤细胞越少，所以在近瘤水肿区与远瘤水肿区所测得的数据会有偏差，笔者未进一步细化分析。（5）中枢神经系统WHO肿瘤分类（2021版）在肿瘤组织病理形态学分类的基础上引入分子遗传信息，如何利用现有的影像学检查方法对这些新分类的“整合诊断”进行归纳总结，本文尚未进一步深入研究。

综上所述，当MRI常规序列鉴别胶质母细胞瘤和单发颅脑转移瘤出现困难时，MRS、DWI及SWI等功能成像能够提供更多功能、代谢方面的信息，其中以两种肿瘤实体区的Cho/NAA比值、静脉血管数目、瘤周水肿带的Cho/Cr、Cho/NAA比值和ADC值更具鉴别诊断价值。MR功能成像对肿瘤的定位、定性、定量诊断具有重要应用价值，尤其是三种功能成像联合应用时，可以大大提高诊断准确率，对疾病的诊断、鉴别诊断、疗效与预后评估具有重要指导意义。