單發(fā)腦轉移瘤與高級別膠質瘤MR灌注加權成像鑒別診斷

黃文才，陸建平

（第二軍醫(yī)大學長海醫(yī)院醫(yī)學影像科，上海 200433）

腦轉移瘤和高級別膠質瘤均為成年人中常見發(fā)生的腦腫瘤。腦轉移瘤在某些情況下，尤其當病灶為單發(fā)而體部腫瘤病史不明確時，不易于與腦內原發(fā)的高級別膠質瘤相鑒別[1-2]。磁共振灌注加權成像（PWI）作為一種功能成像手段，利用順磁性對比劑在首次通過腦組織時的時間信號曲線，根據不同的數學模型可以計算得出腦組織血流灌注參數。目前，磁共振PWI已被越來越多的用于顱內腫瘤的診斷與鑒別、病理分級和治療后隨訪有重要意義[1-3]。本文通過回顧一組經術后病理證實的單發(fā)性腦轉移瘤和高級別膠質瘤病例的磁共振PWI影像資料，旨在探討腦磁共振PWI對單發(fā)性腦轉移瘤與高級別腦膠質瘤診斷與鑒別的臨床應用價值。

1 材料與方法

收集我院在2006年12月～2008年8月期間有手術病理結論的單發(fā)轉移瘤12例和高級別星形細胞瘤 （WHO分類III～IV級）22例。34例中，男16例，女18例，年齡28～85歲，平均43歲。22例高級別膠質瘤中，17例為多形性膠質母細胞瘤，5例為間變性星形細胞瘤；12例腦轉移瘤中，8例有明確的原發(fā)體部腫瘤（肺癌4例，乳腺癌2例，腎癌1例，結腸粘液腺癌1例），4例原發(fā)病灶不明確。

患者在手術治療前均行常規(guī)磁共振成像及磁共振PWI檢查。MR成像設備采用德國Siemens 3.0T超導型磁共振成像儀 （Magnetom Trio A Tim System I Class）。MR檢查前，在患者肘靜脈植入18號留置針。MR檢查包括自選回波T1加權成像（SE T1WI，TR/TE=400/13ms）、快速自選回波 T2加權成像（FSE T2WI，TR/TE=3500/120ms）以及腦 PWI和增強SE T1WI。 PWI采用 GRE-EPI序列 （TR/TE=l4000/32ms；層厚 5mm，層間距 1.5mm），動態(tài)采集50個時相。于PWI第6個時相開始，以劑量0.2mmol/kg、速率3mmol/s用高壓注射器經靜脈留置針快速團注順磁性造影劑Gd-DTPA（釓噴酸葡胺，廣州康臣）。

PWI成像數據傳輸至工作站后采用灌注軟件包重建出相對腦血容量（rCBV）灌注參數圖。以增強T1WI圖像為參照，采用感興趣區(qū)（ROI）測量腫瘤強化區(qū)、瘤旁區(qū)域 （距離強化區(qū)邊緣1cm以內的區(qū)域）、瘤周水腫區(qū)（距離強化區(qū)邊緣1cm以遠的水腫區(qū)域）和健側大腦的rCBV，并提取時間-信號曲線（TSIC）。ROI大小為 3～6mm2，rCBV 值取 3 次測量值的平均值。單發(fā)性腦轉移瘤與高級別腦膠質瘤強化區(qū)、瘤旁及其瘤周組織rCBV的比較采用單因素方差分析法 （one-way ANOVA），所有數據均以平均值±標準差（±s）表示，P＜0.05 被認為具有顯著性差異。

2 結果

12例腦內單發(fā)性轉移瘤和22例高級別膠質瘤在常規(guī)磁共振成像上表現為結節(jié)性病灶或局限性團塊灶（圖1，2）。T2/T1WI，病灶均顯示不同程度的瘤周水腫；增強T1WI，病灶呈結節(jié)性強化 （15例，占44.1%）或環(huán)形強化（19例，占55.9%）。 PWI，單發(fā)性轉移瘤和高級別膠質瘤均示瘤體強化部分rCBV明顯增加，而瘤周水腫CBV減低（圖1，2）；而且，高級別膠質瘤瘤旁區(qū)域也顯示rCBV增加。

高級別膠質瘤的PWI TSIC顯示為較對稱的“V”形，順磁性對比劑首過期間瘤體組織信號下降明顯，上升支能快速回復至略低于基線水平。而且，TSIC后部可見對比劑再循環(huán)引起的信號波動。在順磁性對比劑首過期間，轉移瘤TSIC顯示信號快速下降，但上升支平緩，顯示瘤體信號回復緩慢。轉移瘤TSIC末端無明顯的再循環(huán)波。

rCBV定量研究顯示，高級別膠質瘤與轉移瘤瘤體強化部分的rCBV值分別為5.45±2.70和4.73±2.15，高于正常腦組織 rCBV（2.23±0.44，n=34），但兩組間沒有顯著差異（P>0.05）。高級別膠質瘤瘤旁區(qū)的 rCBV 值（2.63±0.51）和轉移瘤（1.29±0.27）比較有顯著差異（P<0.01）。轉移瘤和高級別膠質瘤瘤周水腫區(qū)的rCBV值均低于正常腦組織，分別為1.32±0.24 和 1.82±0.66，兩者相比具有顯著性差異（P<0.05）。

表1 高級別膠質瘤與轉移瘤瘤內、瘤旁及瘤周rCBV值比較

3 討論

腫瘤生長離不開血管化過程。腫瘤生長的缺氧環(huán)境也能誘導產生的血管內皮生成因子（VEGF），能介導腫瘤血管生成，使腫瘤呈現為高血流量和血容量的高灌注狀態(tài)[2-3]。因此，腫瘤組織血液動力學性狀的評價是腫瘤研究的重要內容。無論是單發(fā)性腦轉移瘤還是高級別腦膠質瘤，在腫瘤生長的同時都存在顯著的血管化過程：一方面是破壞了原來正常的腦血管網絡及血腦屏障，另一方面新生大量結構上不成熟、形態(tài)扭曲且通透性很高的腫瘤血管[3-4]。腫瘤血管生成力強被認為是高級別（惡性）膠質瘤在生物學上具有高度侵襲性、發(fā)展速度快和臨床預后不良的關鍵因素[4]。通常，腦轉移瘤的毛細血管在形態(tài)結構上類似原發(fā)瘤，內皮細胞之間為縫隙連接且基底膜不連續(xù)，因此腦轉移瘤毛細血管通透性極高，大多數腫瘤伴有廣泛的瘤周水腫[3-4]。

PWI是一種能無創(chuàng)性研究組織內微血管及血流灌注特征的功能成像手段。目前，磁共振腦PWI多采用動態(tài)增強磁敏感加權（T2*加權）回波平面成像（EPI）技術，利用順磁性釓螯合劑（如 Gd-DTPA）在快速首次通過組織時引起的磁敏感效應得到的TSIC轉換獲得T2*弛豫變化率（ΔR2*）曲線及時間-對比劑濃度曲線；在此基礎上，根據示蹤劑稀釋原理和中心容積定律，通過一定的數學模型即可計算出rCBV等血流灌注參數[3]。因為磁共振PWI為無創(chuàng)性檢查，且其成像快捷方便，被越來越廣泛地應用于腦腫瘤及其他病變的診斷與鑒別、病理分級和治療后隨訪[1-4]。但值得注意的是，對比劑在首過期間向血管外組織間隙快速滲漏會引起rCBV值的低估或高估（取決于灌注成像采用的技術有關）[5]，因此有作者認為rCBV并非是一個可靠的定量研究指標[3，6]。

磁共振成像中，腦轉移瘤通常表現為單發(fā)或多發(fā)性結節(jié)狀或環(huán)形病灶，多腦轉移瘤為體部惡性腫瘤通過血液循環(huán)轉移至腦內，分布于腦灰白質交接區(qū)，邊界比較清楚，增強掃描瘤灶明顯強化。半數以上腦轉移性腫瘤表現為多發(fā)，結合患者體部腫瘤病史不難診斷。但對于單發(fā)的腦轉移瘤 （約占30%～50%），特別是在體部腫瘤病史不明確或在尋找不到原發(fā)腫瘤灶的情況下，其診斷有一定的挑戰(zhàn)性，有時候需要與腦內原發(fā)的膠質瘤相鑒別[4]。本組病例中，因為腫瘤新生血管血腦屏障不完整或（和）存在對原有腦血管床完整性的破壞，單發(fā)性腦轉移瘤和高級別腦膠質瘤在常規(guī)MRI中均可表現瘤體強化及瘤周不同程度的血管源性水腫，我們單憑常規(guī)MRI影像表現并不能完全將二者區(qū)別開來。在磁共振PWI中，盡管本組高級別膠質瘤與轉移瘤瘤體強化部分的rCBV值明顯高于正常腦組織，但兩組腫瘤間rCBV水平并無顯著差異，說明高度血管化是惡性腦腫瘤的共同病理組織學特點，瘤體rCBV值也不足以鑒別腦轉移瘤和高級別膠質瘤。

TSIC作為來源于磁共振PWI最直接的資料，相對rCBV值，其提供的信息更直接、可靠。盡管TSIC不能作為一個血液動力學定量研究指標，其在腦腫瘤鑒別診斷中的價值仍受到一些學者的肯定[3]。本組病例的研究結果表明，高級別膠質瘤與轉移瘤的TSIC在形態(tài)上有較大差異。其中，腦轉移瘤的TSIC的上升支顯示較平緩，而且TSIC末端再循環(huán)波不明顯。而高級別膠質瘤的TSIC上升支陡峭、能快速回歸至接近基線的水平，TSIC末端有時候可見到明顯的再循環(huán)波。我們推測，腦轉移瘤腫瘤血管通透性更高，對比劑在快速通過腫瘤組織時會滲漏到血管外并在組織間隙不均勻滯留，是其TSIC上升支平緩的主要原因；而高級別膠質瘤因為對血腦屏障的破壞相對較輕或其腫瘤通透性低于轉移瘤，所引起的對比劑快速滲漏不如腦轉移瘤明顯。

我們的研究結果還顯示，本組高級別膠質瘤瘤旁rCBV增加，但單發(fā)腦轉移瘤瘤旁rCBV減低，兩者差異顯著。二者在瘤旁rCBV水平上的差異，一方面可能歸因于高級別膠質瘤在組織學水平的異質性，腫瘤組織血管化程度不一；另一方面可能與膠質瘤沿神經血管周圍間隙浸潤的生長方式有關[3，6]。也就是說，在高級別膠質瘤強化部分周圍區(qū)域rCBV增加意味著腫瘤組織或者腫瘤浸潤的存在。病理研究也證實，膠質瘤還可沿著血管、神經周圍浸潤性生長，周圍水腫區(qū)域甚至遠隔部位在顯微鏡下可檢測到腫瘤細胞[6]；而轉移瘤的瘤體邊界以外的水腫區(qū)域沒有腫瘤細胞擴散[3]。另外，本組高級別膠質瘤與轉移瘤的瘤周水腫區(qū)rCBV值顯示明顯低于正常腦組織，但以轉移瘤更顯著。我們推測，血管源性水腫對微循環(huán)起到壓迫作用是導致瘤周水腫區(qū)域灌注下降的主要原因；而腦轉移瘤的毛細血管在形態(tài)結構上類似原發(fā)瘤，內皮細胞之間為縫隙連接且基底膜不連續(xù)[3-4]，因此其瘤周水腫較高級別膠質瘤更嚴重。

我們的經驗表明，磁共振PWI盡管在腦腫瘤的診斷中能為常規(guī)MRI檢查能提供關于腫瘤血流灌注方面的重要信息，但也具有其局限性或不足之處。首先，PWI對缺乏血腦屏障、腫瘤血管通透性高的腫瘤 （如腦轉移瘤）的rCBV值評估存在較大的誤差[4]。盡管對ΔR2*曲線進行伽馬變量函數擬合可以減少對比劑血管外滲漏因素的影響，但有時會帶來更大的計算誤差[3]。因此，在臨床實際應用中，我們需客觀對待磁共振PWI提供的各項灌注參數。其次，磁共振PWI不能充分提供診斷所需要的解剖形態(tài)學信息，不宜獨立應用。因為序列本身具有高磁敏感性，故磁共振PWI易受到顱腦結構中骨-氣-腦界面（如在中、后顱窩）以及病灶內出血、鈣化等物質造成的磁敏感偽影的影響。減薄層厚是減輕磁敏感偽影的簡單辦法，而其代價是圖像信噪比的降低和掃描容積的減少。

綜上所述，高級別膠質瘤與轉移瘤瘤旁及瘤周區(qū)域rCBV值有顯著差異，能間接反映二者在腫瘤生長方式等病理組織學水平上的差異；而腦腫瘤PWI時間-信號曲線能一定程度上反映了其血流灌注特征和毛細血管的滲透性。因此認為，磁共振灌注成像在單發(fā)性腦轉移瘤與原發(fā)性高級別腦膠質瘤的診斷與鑒別中具有潛在的應用價值。

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