三维伪连续性动脉自旋标记技术对胶质母细胞瘤术后复发与放射性脑损伤的鉴别诊断价值

方亚军，陈 晶，郭桂芳

（山东省聊城市人民医院磁共振室，山东 聊城 252000）

胶质瘤是颅内最常见的原发性肿瘤，其中胶质母细胞瘤为WHO Ⅳ级，具有高度侵袭性和无限增殖性，术后复发率高，术后辅助放化疗是临床常用的治疗方案。放疗造成的脑损伤和肿瘤复发在MRI 图像上均表现为术区新发异常强化灶，强化方式相似［1］。MRI常规扫描鉴别胶质母细胞瘤术后复发与放射性脑损伤十分困难［2］。本文旨在探讨三维伪连续性动脉自旋标记（three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling，3D pCASL）技术在鉴别胶质母细胞瘤术后复发与放射性脑损伤中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 搜集并分析2016 年9 月至2021 年10 月我院收治的术后辅助放疗后出现术区新发强化灶的43 例胶质母细胞瘤患者的影像学资料，其中确诊肿瘤复发患者19 例（二次手术确诊11 例、随访确诊8 例）（肿瘤复发组），确诊放射性脑损伤患者24 例（二次手术确诊9 例、随访确诊15 例）（放射性脑损伤组）。43 例中，男20 例，女23 例；年龄17～70 岁，平均（51.93±13.25）岁。纳入标准：①行全麻下开颅肿瘤切除术，术后病理诊断为胶质母细胞瘤（WHOⅣ级）；②术后在我院放疗科行放疗；③放疗后复查MRI 提示肿瘤原术区出现异常强化灶。参考相关文献［3］，胶质母细胞瘤术后放射性脑损伤诊断标准为经二次手术病理证实，或连续2 次间隔1 个月以上随访显示强化范围不变或减小。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery MR750 3.0 T超导MRI 扫描仪及8 通道相控阵头线圈。所有患者依次行颅脑常规MRI 平扫、3D pCASL 扫描、颅脑MRI增强扫描。检查前患者需带耳塞并保持头部制动。常规MRI 平扫序列包括：横断面FLAIR 序列，T1WI TR 1 750 ms，TE 24 ms，TI 760 ms；PROPELLER 序列T2WI，TR 4 357 ms，TE 102 ms；横断面FLAIR序列T2WI，TR 9 000 ms，TE 120 ms，TI 2 471 ms；DWI 序列，TR 3 574 ms，TE 为最小值，b 值取0、1 000 s/mm2；矢状面PROPELLER 序列T2WI，TR 4 195 ms，TE 110 ms；以上序列层厚5 mm，层距1 mm，视野240 mm×240 mm，矩阵320×224。脑灌注3D pCASL 序列，TR 4 852 ms，TE 10.7 ms，延迟标记时间（postlabeling delay，PLD）2 025 ms，层厚4 mm，层数36 层，视野240 mm×240 mm。增强扫描采用3D-BRAVO 序列，TR 8.6 ms，TE 3.2 ms，层厚1 mm，无间隔，视野256mm×256mm，矩阵256×256；对比剂为Gd-DTPA，剂量0.2 mmol/kg 体质量。

1.3 图像重建及分析 采用GE MR ADW4.6 工作站的Funcool 软件进行图像后处理，得到3D pCASL的脑血流量（cerebral blood flow，CBF）图。由2 位高年资影像医师进行图像处理和评价，结合常规增强扫描图像，在病变实性区、对侧镜像区、对侧脑白质及对侧脑灰质选取病变最大层面，勾画出4 个ROI，大小为10～20 mm2，避开坏死、囊变区域。2 位医师分别测量4 个ROI 的CBF 值，取其平均值；对病变CBF 值进行标准化（病变/对侧镜像区、病变/对侧脑白质、病变/对侧脑灰质）以消除个体差异等影响因素，所得比值为病变相对脑血流量（rCBF）。

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0 软件进行数据分析。2 位医师的测量结果行可重复性检验，组内相关系数（intraclass correlation efficient，ICC）值＞0.75，表示可重复性较好。2 组rCBF 值符合正态分布，以表示；组间比较行独立样本t 检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2 位医师测量结果可重复性好，ICC 值（总）为0.995（P＜0.001）。2 组CBF 值测量结果见表1。2 组rCBF 比值见表2，肿瘤复发组的各rCBF 比值均高于放射性脑损伤组，差异均有统计学意义（均P＜0.001）。

表1 肿瘤复发组与放射性脑损伤组的CBF 值测量结果（mL·100 g-1·min，）

表1 肿瘤复发组与放射性脑损伤组的CBF 值测量结果（mL·100 g-1·min，）

注：CBF，脑血流量。

表2 肿瘤复发组与放射性脑损伤组的rCBF 值比较（）

表2 肿瘤复发组与放射性脑损伤组的rCBF 值比较（）

注：rCBF，相对脑血流量。

肿瘤复发组19 例的3D pCASL 图像示术区为略高或高灌注（图1）。放射性脑损伤组24 例的3D pCASL 图像示术区为略低或低灌注（图2）。

图1 左侧枕叶胶质母细胞瘤术后放疗后复查MRI 及病理图像。患者，男，54 岁。术后放疗后4 个月复查MRI 示左侧枕叶强化灶（图1a 白箭），三维伪连续性动脉自旋标记（3D pCASL）图像示高灌注（图1b 白箭），术后放疗后10 个月复查MRI 示左侧枕叶强化灶（图1c白箭），3D pCASL 图像示高灌注，病变范围较1 个月前明显增大（图1d白箭）。二次手术病理图，证实为胶质母细胞瘤，WHO Ⅳ级复发，示典型的栅栏状坏死（图1e 长箭）和血管增生（图1e 短箭）（HE 染色，低倍放大）图2 左侧枕叶胶质母细胞瘤术后放疗后复查MRI 图像。患者，男，60 岁。术后放疗后4 个月复查MRI 示右侧枕叶强化灶（图2a 白箭），3D pCASL图像示低灌注（图2b 白箭），术后放疗后13 个月复查MRI 示右侧枕叶强化灶（图2c白箭），3D pCASL 图像示低灌注，病变范围较前略减小（图2d 白箭）

3 讨论

胶质母细胞瘤为WHO Ⅳ级胶质瘤，恶性程度高，术后易复发。术后辅助放化疗是其临床常规治疗方案，但放疗会导致放射性脑损伤［4］。放射性脑损伤与血管通透性增加、血脑屏障损伤、血管内皮细胞坏死、胶质细胞增生等有关［5］，发生率为10%～40%［6］。胶质母细胞瘤术后复发的病理性强化与放射性脑损伤的反应性强化表现相似，但两者的临床治疗方法不同，肿瘤术后复发需二次手术，而放射性脑损伤需及时用药对症治疗。若将放射性脑损伤误诊为肿瘤术后复发行二次手术会造成过度治疗，因此鉴别两者十分必要［7］。

胶质母细胞瘤术后复发与放射性脑损伤的颅脑MRI 平扫均显示为T1WI 低信号、T2WI 高信号，增强扫描均可见强化，两者难以鉴别。3D pCASL 技术则是全新容积灌注成像技术，综合了连续式ASL 高SNR 及脉冲式ASL 高标记效能的优点，具有可重复性强、图像质量好、成像范围大、速度快等优点，且克服了磁化传递效应导致的灌注偏差及磁敏感伪影的干扰［8-10］。3D pCASL 技术是通过标记动脉血中水质子获得标记图像和数据信息，无需对比剂，避免了钆对比剂的不良反应。动态磁化率对比灌注加权成像（dynamic susceptibility contrast perfusion-weighted imaging，DSC-PWI）技术也可用于鉴别胶质瘤术后复发与放射性脑损伤，但钆对比剂可能会导致慢性肾病、肾源性全身纤维化等并发症［11-12］。据报道，无需钆对比剂的3D pCASL 技术可替代需钆对比剂的DSC-PWI 技术用于需长期随访的术后放疗的神经胶质瘤患者［13］。3D pCASL 技术最重要的参数是PLD，它指从标记到成像之间的时间，最佳设定值应为刚超过动脉通过时间，此时所有标记的水分子已到达组织，测量CBF 值最准确。通常文献推荐胶质瘤灌注成像的PLD 为1 525 ms［14-16］；但最近有学者提出胶质瘤肿瘤新生血管结构不规律、走行扭曲，会导致标记延迟，推荐胶质瘤ASL 成像的PLD 使用2 025 ms［17］。本研究患者平均年龄（51.93±13.25）岁，年龄偏大，患者自身血液流速较慢，选取3D pCASL 成像的PLD为2 025 ms。

常规MRI 增强扫描机制是血-脑脊液屏障受到破坏，不能反映肿瘤组织内部新生血管的变化，而3D pCASL 技术可精准分析肿瘤内部的微循环灌注及肿瘤新生血管的生成，通过测量病变CBF 值对其进行定量分析研究［18］。从组织病理学方面来看，肿瘤术后复发引发血管内皮生长因子水平升高，新生丰富的肿瘤血管，血管通透性增高，3D pCASL 图像示高灌注；而放射性脑损伤因血-脑脊液屏障破坏、内皮细胞及多发微小血管破坏，造成局部缺血，3D pCASL图像示低灌注［19-21］。本研究中肿瘤复发19 例，3D pCASL 图像示术区为略高或高灌注；放射性脑损伤24 例，3D pCASL 图像示术区为略低或低灌注。肿瘤复发组的rCBF 值均高于放射性脑损伤组，差异有统计学意义，与以往研究［22］一致。由此可见，3D pCASL技术能有效鉴别高级别胶质瘤术后复发和放射性脑损伤。

本研究的局限性：①样本量较小，需进一步扩大样本；②仅分析了病变的实质区域，忽略了周围水肿带是否有肿瘤浸润；③对坏死囊变范围大的病变的ROI 勾画有一定偏差；④术区新出现强化病变大小不一，ROI 选择范围差异较大；⑤3D pCASL 技术选择的PLD 为2 025 ms，所有患者的标记位置类似，病变部位却不同，CBF 值的测量会有些许误差。

综上所述，胶质母细胞瘤术后复发者新生肿瘤血管丰富，3D pCASL 示为略高或高灌注；放射性脑损伤者内皮细胞、微小血管破坏，局部缺血，3D pCASL 示为略低或低灌注。3D pCASL 技术具有无需外源性对比剂、安全、无创、可重复性高、成像速度快、图像质量好等优点，能够鉴别胶质瘤术后复发与放射性脑损伤，有助于选择进一步的临床治疗方案，避免过度治疗。