定量動態(tài)增強(qiáng)MRI 在腦高低級別膠質(zhì)瘤術(shù)前病理分級中的應(yīng)用研究

趙　明，付　曠*，郭麗麗，張鐵成，周　麗，趙　薈，張　晶

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 磁共振成像診斷科,黑龍江 哈爾濱150086)

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定量動態(tài)增強(qiáng)MRI 在腦高低級別膠質(zhì)瘤術(shù)前病理分級中的應(yīng)用研究

趙明1，付曠1*，郭麗麗1，張鐵成1，周麗1，趙薈1，張晶1

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 磁共振成像診斷科,黑龍江 哈爾濱150086)

摘要：目的探討定量動態(tài)增強(qiáng)MRI(T1-DCE MRI)在腦高低級別膠質(zhì)瘤術(shù)前病理分級中的應(yīng)用價值。方法選擇經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)的30例腦膠質(zhì)瘤患者為研究對象,其中低級別(WHOⅠ、Ⅱ級)膠質(zhì)瘤15例,高級別(WHO Ⅲ、Ⅳ級)膠質(zhì)瘤15例。全部病例均行3T常規(guī)MR增強(qiáng)及MR灌注成像檢查，原始灌注圖像數(shù)據(jù)經(jīng)工作站軟件處理，構(gòu)建容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)、回流速率常數(shù)(Kep) 、血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)(Ve)圖，選擇ROI，計(jì)算Ktrans、Kep和Ve值。高低級別膠質(zhì)瘤Ktrans、Kep和Ve值與病理分級進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。結(jié)果Ktrans、Kep和Ve值與病理學(xué)分級具有明顯相關(guān)性(r=0.934,0.837,0.807)。各參數(shù)高低級別膠質(zhì)瘤患者間比較有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，隨著腫瘤級別的增高，Ktrans、Kep和Ve值增高。結(jié)論 通過Permeability技術(shù)測量腫瘤血管Ktrans、Kep和Ve值，可以了解腫瘤微血管灌注狀態(tài)，對高低級別膠質(zhì)瘤進(jìn)行較為精確的術(shù)前分級。

(ChinJLabDiagn,2016,20:0042)

膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見的原發(fā)性腫瘤，可發(fā)生于腦實(shí)質(zhì)內(nèi)的任何部位，呈侵襲性生長，根據(jù)2000 WHO腦腫瘤分級標(biāo)準(zhǔn)分Ⅰ-Ⅳ級?；颊咧委煼桨傅倪x擇及預(yù)后均取決于其惡性程度，因此，準(zhǔn)確地判斷腫瘤級別對指導(dǎo)腫瘤治療方案的設(shè)計(jì)和判斷預(yù)后具有明顯的臨床意義[1]。磁共振灌注成像(perfusion weighted magnetic resonance imaging,PWI)是近年來發(fā)展起來的一種功能性成像手段,可以反映組織的微血管分布及血流灌注情況,定量或半定量提供血流動力學(xué)參數(shù)。本研究通過測量腫瘤血管通透率，計(jì)算高低級別膠質(zhì)瘤的Permeability參數(shù)值，進(jìn)行定量分析，旨在對膠質(zhì)瘤分級進(jìn)正確評價，以指導(dǎo)臨床制定合理的治療方案。

1對象與方法

1.1對象

選擇2014年1月—2015年4月我院收治的有完整病理及影像學(xué)資料的腦膠質(zhì)瘤患者30 例為研究對象,其中男18 例,女12 例,年齡25-72 歲,平均53歲。根據(jù)WHO 2000年腫瘤分類分級標(biāo)準(zhǔn)，將Ⅰ級、Ⅱ級歸入低級別膠質(zhì)瘤,Ⅲ級、Ⅳ級歸入高級別膠質(zhì)瘤，其中低級別膠質(zhì)瘤患者15例,高級別膠質(zhì)瘤患者15例。所有病例檢查前后至術(shù)前均未給予任何藥物治療。

1.2掃描方法與造影劑

所有病例均采用荷蘭PHILIPS3.0T磁共振設(shè)備，掃描序列包括：(1)常規(guī)MR序列：①FFE T1WI，TR/TE:250/2.3 ms,矩陣288×201,層厚6.0 mm,層間隔1 mm，激勵次數(shù)1; ②液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(FLAIR),TR/TE/TI,7000/120/2200 ms,矩陣232×184,層厚6.0 mm,層間隔1 mm，激勵次數(shù)1;③TSE T2WI(TR/TE,1751/80 ms,矩陣:288×175,層厚6.0 mm,層間隔1 mm，激勵次數(shù)1;(2)MR Permeability灌注序列：Pre FA5 T1-weighted 3D fast-field-echo，TR/TE:14/3.2 ms,矩陣:192×144，激勵次數(shù)1,反轉(zhuǎn)角:5。; Dyn FA15-60sec T1-weighted 3D fast-field-echo，TR/TE:15/3.2 ms,矩陣:192×144,激勵次數(shù)1,反轉(zhuǎn)角:15。,共采集65期。造影劑選擇釓雙胺(歐乃影)，劑量：0.2 mmol/kg，注射速率：3 ml/s，肘靜脈注射，在第5次動態(tài)掃描后,由高壓注射器以3 ml/s流率注入對比劑,造影劑注射后再相同速率注射生理鹽水。

1.3圖像分析與數(shù)據(jù)處理

灌注成像原始數(shù)據(jù)通過PHILIPS Permeability功能軟件處理，重建Ktrans、Kep和 Ve圖，將ROI(20-30 mm2)放置在腫瘤灌注參數(shù)值最大區(qū)，計(jì)算各灌注參數(shù)值，動脈輸入函數(shù)(AIF)選擇頸內(nèi)動脈和大腦中動脈作為輸入動脈。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用IBM SPSS 21軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，高低級別膠質(zhì)瘤間Ktrans、Kep和Ve值比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，各灌注參數(shù)值與病理學(xué)等級間相關(guān)性分析采用非參數(shù)相關(guān)性分析(Pearson檢驗(yàn))。

2結(jié)果

不同級別膠質(zhì)瘤各灌注參數(shù)Ktrans、Kep和Ve值與病理分級具有明顯相關(guān)性(表1),Ⅰ-Ⅱ級Ktrans、Kep和Ve值分別為(0.231±0.197)/min、(0.421±0.272)/min和(0.465±0.270)/min.Ⅲ-Ⅳ級Ktrans、Kep和Ve值分別為(1.066±0.250)/min、(1.250±0.240)/min和(0.837±0.097)/min。各參數(shù)高低級別間比較具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，隨著膠質(zhì)瘤級別的增高，Ktrans、Kep和Ve值隨之增高(表2)(圖1、2)。

表1　高低級別膠質(zhì)瘤Ktrans、Kep和Ve值與

表2　高級別膠質(zhì)瘤與低級別膠質(zhì)瘤Ktrans、Kep和Ve值比較

圖1　右側(cè)腦室旁低級別膠質(zhì)瘤Ktrans,Kep,Ve

圖2　右側(cè)顳頂葉高級別膠質(zhì)瘤Ktrans,Kep,Ve

3討論

膠質(zhì)瘤是腦內(nèi)最常見的神經(jīng)上皮類腫瘤，根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)2000年頒布神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分級分類系統(tǒng)可分I-IV級，不同分化程度的腫瘤治療及預(yù)后差別很大，故精確的評價腫瘤等級對治療方案的選擇十分重要[1]。

在組織學(xué)分級中，膠質(zhì)瘤血管內(nèi)皮增殖程度是診斷腫瘤的惡性程度的標(biāo)準(zhǔn)[2],但具有創(chuàng)傷性。因而，尋找一種非創(chuàng)傷性用來診斷腫瘤級別的方法顯得尤為重要。MR灌注成像能夠在活體組織上快速而幾乎無創(chuàng)的量化反映腫瘤微血管的分布及血腦屏障破壞程度。許多研究表明腫瘤的惡性程度及生物學(xué)行為與腫瘤血管的生成密切相關(guān)[3]，Vajkoczy and Menger 認(rèn)為腫瘤血管的特點(diǎn)是腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖[4]，腫瘤血管的增殖及內(nèi)皮細(xì)胞的增殖主要與以下方面相關(guān)：腫瘤新生血管、腫瘤細(xì)胞浸潤血管及正常血管的轉(zhuǎn)換。這些因素導(dǎo)致腫瘤血管內(nèi)膜不完整具有較高的通透性[5]。高級別的膠質(zhì)瘤新生血管多而且血腦屏障破壞嚴(yán)重，固具有較高的通透性[6，7]。常規(guī)MRI對于膠質(zhì)瘤分級的判斷一般依靠腫瘤的強(qiáng)化程度，但無法準(zhǔn)確提供腫瘤血管生成及破壞方面的信息，重要的是不能進(jìn)行定量分析。傳統(tǒng)灌注，采用T2*,采集灌注參數(shù)，如CBV、CBF、MTT等，但其有很多局限的地方。其不能計(jì)算出對比劑滲漏的數(shù)值，測量出的值是相對CBV值(rCBV),所以前提只有假設(shè)在血腦屏障沒被破壞的情況下才能測出真正的CBV。但是大多數(shù)腦腫瘤的血腦屏障都是破壞的，特別是惡性度高的腫瘤血腦屏障破壞越嚴(yán)重，往往造成對膠質(zhì)瘤分級的錯誤評估，對腫瘤的分級有一定的局限性，本實(shí)驗(yàn)采用Permeability T1-DCE技術(shù)可以克服這個局限性，計(jì)算出對比劑的外滲值，通過測出腫瘤血管的滲透率參數(shù)，真實(shí)的反映腦膠質(zhì)瘤血管的血腦屏障破壞程度，可以對腫瘤分級進(jìn)行較為精確的分析。Robert et al[7]實(shí)驗(yàn)顯示微血管的通透性評價腫瘤分級比CBV有更好的相關(guān)性。

本實(shí)驗(yàn)Permeability依賴通用的動力學(xué)TOFT模型[8]，本研究結(jié)果顯示Ktrans與膠質(zhì)瘤的病理分級密切相關(guān)(P<0.01)，高級別的膠質(zhì)瘤比低級別的膠質(zhì)瘤滲透率明顯增高。本實(shí)驗(yàn)顯示正常腦組織Ktrans、Kep和Ve值均較低，隨著腫瘤惡性度的增加Kep、Ktrans值升高，而且高低級別間比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分析原因考慮與正常組織及病變組織的生物學(xué)特性有關(guān)。正常組織血腦屏障正常，所以各值均低。惡性度高的腫瘤細(xì)胞生長旺盛，腫瘤新生血管增多，由于新生腫瘤血管及腫瘤破壞的血管缺乏完整性，血腦屏障不完整或不成熟，導(dǎo)致血管通透性增加明顯，Kep、Ktrans值較高，相對級別低的膠質(zhì)瘤，血腦屏障破壞沒有惡性度高的腫瘤明顯，即血管通透性沒有惡性腫瘤Kep、Ktrans值增高的明顯。隨著腫瘤級別的增高，腫瘤血管的血腦屏障破壞的越嚴(yán)重，造影劑進(jìn)入腫瘤血管周圍間隙越多，造成Ve值的增高。

本實(shí)驗(yàn)局限性，測量區(qū)域與外科手術(shù)切除選擇的區(qū)域不一致，導(dǎo)致影像分級與外科分級的不一致，因外科手術(shù)做病理選擇的多是血供豐富的腫瘤部分，故實(shí)驗(yàn)選擇區(qū)域均選擇在灌注參數(shù)值較大的部分，取多點(diǎn)采用平均值方法，并且根據(jù)圖像定位提示外科選擇病理區(qū)域，做到最大程度的一致。此外Permeability 評估，ROI選擇應(yīng)盡量避免大血管[9]。

總之，本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Ktrans、Kep和Ve在不同級別膠質(zhì)瘤間比較具統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，隨著腫瘤級別的增高，參數(shù)值增大，本實(shí)驗(yàn)通過Permeability技術(shù)對Ktrans、Kep和Ve參數(shù)進(jìn)行研究，準(zhǔn)確提供腫瘤血管生成及破壞方面的信息，為臨床準(zhǔn)確評價膠質(zhì)瘤術(shù)前分級提供一條新思路。

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關(guān)鍵詞：腦膠質(zhì)瘤;T1-DCE MRI;Permeability；術(shù)前；分級

Evaluation of T1-DCE MRI for the preoperative pathological evaluation of Tumor grade in brain gliomaZHAOMing,FUKuang,GUOLi-li,etal.(DepartmentofMRI,theSecondAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150086,China)

Abstract:ObjectiveTo evaluate the value of T1-DCE MRI for the preoperative pathological evaluation of tumor grade in brain glioma.MethodsOur study included 30 patients who were pathologically confirmed with a tumor grade between I-IV(WHO ⅠandⅡ grade 15 cases,WHO Ⅲ and Ⅳ grade 15 cases).All experiments were examined with MRI and MR perfusion weighted image.The original perfusions imaging data were analyzed by the Philips permeability assessment functool software,which produced the transfer constant (Ktrans) map,the rate constant (Kep) map and fractional volume (Ve) map.Choose ROI and get values of Ktrans,Kepand Ve.Pearson correlation was carried out to use the value of different grade glioma and pathology classifications.ResultsThe Ktrans,Kepand Vevalues of each levels with pathological grading has a strong correlation(r=0.934,0.837,0.807).There is obviously statistically significant difference between different grade groups(P<0.01).With higher grade of glioma,the parameters values of Ktrans,Kepand Veincreases.ConclusionThrough Permeability technology to measure the Ktrans,Kepand Vevalues of gliomas can obtain a relatively accurate quantitative analysis for different grade of glioma before operation .

Key words:brain glioma;T1-DCE MRI;Permeability;preoperative;grade

(收稿日期：2015-06-22)

作者簡介：趙明(1982-)，男，主治醫(yī)師，碩士，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬二院，研究方向：磁共振成像診斷；付曠(1970-)，男，教授，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院，研究方向：磁共振成像診斷。

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：R445.2

文章編號：1007-4287(2016)01-0042-03 1007-4287(2016)01-0045-02

*通訊作者

基金項(xiàng)目：黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(H201453)