增強(qiáng)T2*加權(quán)的血管成像在腦腫瘤術(shù)前評估中的價值

羅先富, 傅劍雄, 胡曉華, 陳文新, 孫　駿, 葉　靖

(江蘇省蘇北人民醫(yī)院/揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院, 江蘇 揚(yáng)州, 225001)

江蘇省蘇北人民醫(yī)院院級課題(yzucms201132)

磁共振成像已常規(guī)應(yīng)用于腦腫瘤的術(shù)前評估。常規(guī)MR掃描能夠了解腫瘤的邊界、周圍水腫、內(nèi)部結(jié)構(gòu), 完成對膠質(zhì)瘤惡性程度的分級診斷，但是對神經(jīng)外科醫(yī)生最關(guān)心的腫瘤內(nèi)是否合并出血以及血供情況的判斷準(zhǔn)確性尚待提高。磁敏感加權(quán)成像序列目前主要應(yīng)用于腦內(nèi)血管性病變的診斷，而對腦腫瘤的運(yùn)用較少[1]。文獻(xiàn)[2]報道，磁敏感加權(quán)成像有助于術(shù)前對高、低級別膠質(zhì)瘤鑒別診斷。本研究采用新型的磁敏感成像技術(shù)及增強(qiáng)T2*加權(quán)的血管成像(ESWAN)顯示顱內(nèi)常見腫瘤形態(tài)學(xué)特征，探討膠質(zhì)瘤磁敏低信號在術(shù)前分級診斷中的價值，現(xiàn)報告如下。

1　資料與方法

1.1　一般資料

采用前瞻性研究方法，選取2015年6—12月本院CT平掃發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)單發(fā)占位的患者68例，其中男38例，女30例，年齡23～68歲，平均年齡為(43.7±11.6)歲。所有病例均為初診病例, MR掃描前未經(jīng)過手術(shù)或者放化療。所有病例的病理結(jié)果均為手術(shù)病理結(jié)果。

1.2　MR檢查

采用3.0T超導(dǎo)型MR成像儀(Signa HDx, 美國GE公司)，掃描線圈為8通道頭頸聯(lián)合線圈，掃描序列包括常規(guī)掃描序列、MR對比劑增強(qiáng)序列、ESWAN磁敏感序列。常規(guī)MR成像檢查: 平掃層厚6.0 mm, 層間距 0.5 mm, 視野大小(FOV) 24 cm×24 cm。主要掃描序列及參數(shù): T1WI (TR/TE=2 400 ms/25 ms); T2WI(TR/TE=4 200 ms/120 ms); T2flair(TR/TE=7 002 ms/162 ms); DWI(TR/TE=6 000 ms/90 ms, b值為1 000/mm2)。T1WI增強(qiáng)檢查(TR/TE=2 500 ms/20 ms)。增強(qiáng)掃描采用的對比劑為馬根維顯(Gd-DTPA), 注射劑量0.1 mmol/kg, 經(jīng)肘靜脈注射對比劑，延遲40 s后進(jìn)行掃描。ESWAN掃描序列在增強(qiáng)掃描前進(jìn)行，在完成三平面定位掃描和并行成像校準(zhǔn)掃描后，進(jìn)行ESWAN的掃描，基本掃描參數(shù): TR/TE=56 ms/5.5 ms, 8個回波，翻轉(zhuǎn)角20°, 矩陣356×258, 層厚2 mm, 層間距2 mm。掃描時要采用并行采集、流動補(bǔ)償技術(shù)，減少掃描采集時間及偽影。

1.3　圖像后處理

ESWAN圖像后處理: 采用GE公司的工作站(ADW 4.5)及GE公司開發(fā)的ESWAN后處理軟件進(jìn)行圖像分析及參數(shù)獲取。首先將ESWAN掃描的原始圖像選中進(jìn)入Functool軟件后選用ESWAN進(jìn)入分析界面，閾值設(shè)置中移動水平滾動條，使得綠色斜線區(qū)域覆蓋整個腦部，選擇相位濾波器的大小，用來過濾掉背景引起的相位慢變化，進(jìn)一步選擇不加入計算的回波圖像(僅用于相位和重T2*像)，去除T2*權(quán)重很輕的前幾個回波以及最后幾個由于衰減過度而信噪比很差的回波。核對計算參數(shù)后，進(jìn)行運(yùn)算，選擇保存為功能圖。最后將獲得的幅度圖采用層厚為20 mm, 進(jìn)行最小信號強(qiáng)度投影(MIP)處理。將所有患者的多個序列MR圖像導(dǎo)入GE ADW4.5工作站，將常規(guī)T1WI、T2WI、T2flair、增強(qiáng)T1WI圖像和ESWAN圖像采用對比分析瀏覽模式進(jìn)行比較評分。

1.4　圖像評價

圖像評價均由2名具有5年以上中樞神經(jīng)系統(tǒng)放射診斷經(jīng)驗的醫(yī)師共同完成，評價結(jié)果有差異時共同商量最后確定。各序列間評價內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn): 腫瘤的邊界、瘤周水腫、腫瘤的內(nèi)部特征、腫瘤內(nèi)的出血及血管結(jié)構(gòu)，按0～3分進(jìn)行評價。

① 腫瘤邊界的評分標(biāo)準(zhǔn): 0分，無法識別; 1分，識別范圍<50%; 2分，識別范圍≥50%; 3分，完整識別。② 瘤周水腫評分標(biāo)準(zhǔn): 0分，指無水腫成分或無法識別; 1分，識別范圍<50%; 2分，識別范圍≥50%; 3分，完整識別。③ 腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括腫瘤內(nèi)部出現(xiàn)的壞死及囊變成分，評分標(biāo)準(zhǔn): 0分，指無法識別或無壞死結(jié)構(gòu); 1分，識別范圍<50%; 2分，識別范圍≥50%; 3分，指完整識別。④ 出血及血管結(jié)構(gòu)是指腫瘤內(nèi)部的磁敏感低信號區(qū)域，結(jié)合常規(guī)MR圖像符合出血成分，代表腫瘤內(nèi)不同時期出血成分，血管結(jié)構(gòu)則表現(xiàn)為ESWAN圖及常規(guī)MR圖像上連續(xù)多個層面出現(xiàn)的管狀低信號影，評分標(biāo)準(zhǔn): 0分，指無出血成分或無法識別的出血及血管結(jié)構(gòu); 1分，識別范圍<50%; 2分，識別范圍≥50%; 3分，指可完整識別。

為了進(jìn)一步定量分析磁敏感低信號對膠質(zhì)瘤的術(shù)前評估價值，首先對的膠質(zhì)瘤內(nèi)磁敏感低信號的面積進(jìn)行分級評分，并對進(jìn)一步對磁敏感低信號比率進(jìn)行評分[2]。對腫瘤內(nèi)磁敏感低信號的面積評分的標(biāo)準(zhǔn): 0分，無明顯低信號; 1分，低信號最大徑小于0.5 cm; 2分，低信號最大徑在0.5～1 cm; 3分，低信號最大徑大于1 cm, 腫瘤邊緣的靜脈低信號小計入評級。磁敏感低信號比即腫瘤內(nèi)磁敏感低信號面積與腫瘤病灶區(qū)面積的比值，評分標(biāo)準(zhǔn): 0分，指ESWAN圖像上腫瘤內(nèi)沒有觀測到低信號區(qū); 1分，指ESWAN圖像上所有層面的腫瘤內(nèi)低信號面積小于腫瘤病變區(qū)的1/2; 2分，指ESWAN圖像上至少有一個層面的腫瘤內(nèi)低信號面積大于腫瘤病變區(qū)的1/2。

1.5　統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析，采用多組有序變量秩和檢驗(Kruskal-Wallis 檢驗)分析MR各常規(guī)序列以及ESWAN序列在顯示腫瘤形態(tài)學(xué)特征，包括腫瘤的邊界、瘤周水腫、腫瘤的內(nèi)部特征、出血及血管結(jié)構(gòu)是否存在差異進(jìn)行比較。進(jìn)一步采用Mann-WhitneyU檢驗，對各個序列完成兩兩比較。根據(jù)手術(shù)病理結(jié)果，匯總所有膠質(zhì)瘤病例，按照WHO膠質(zhì)瘤惡性程度分類標(biāo)準(zhǔn)，將WHO Ⅰ～Ⅱ級納入低級別組, WHO Ⅲ～Ⅳ級納入高級別組，采用WilcoxonT檢驗分析高低級別膠質(zhì)瘤內(nèi)磁敏感低信號的大小及比率的差異。

2　結(jié)　果

2.1　一般結(jié)果

本研究共收集顱內(nèi)腫瘤患者68例，其中膠質(zhì)瘤51例，腦膜瘤8例，室管膜瘤2例，血管母細(xì)胞瘤1例，少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤1例，轉(zhuǎn)移瘤5例。膠質(zhì)瘤按照WHO分級，其中WHO Ⅰ級6例, WHO Ⅱ級13例, WHO Ⅲ級9例, WHO Ⅲ～Ⅳ級10例, WHO IV 級13例。按照WHO膠質(zhì)瘤分類標(biāo)準(zhǔn), 19例納入低級別組, 32例納入高級別組。68例患者中, 1例患者由于掃描不配合未完成T2flair及ESWAN掃描被排除, 1例患者由于腫瘤位于前顱窩周圍磁敏感偽影較重亦被排除，最終66例患者納入本次研究。

2.2　ESWAN與常規(guī)MR序列在顯示腫瘤形態(tài)學(xué)

特征方面進(jìn)行比較

五種序列對腫瘤的形態(tài)特征進(jìn)行評分，結(jié)果見表1。所有序列腫瘤邊界評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義。腫瘤的瘤周水腫、內(nèi)部特征、出血及血管結(jié)構(gòu)的評分五種序列差異有統(tǒng)計學(xué)意義，其中T2WI、T2-flair顯示瘤周水腫效果最好，增強(qiáng)T1WI顯示腫瘤內(nèi)部特征最好, ESWAN顯示腫瘤內(nèi)出血及血管結(jié)構(gòu)最好。

2.3　膠質(zhì)瘤內(nèi)磁敏感信號與膠質(zhì)瘤病理分級

的相關(guān)性

19例低級別膠質(zhì)瘤腫瘤內(nèi)無磁敏感低信號為5例，所占比率為26.32%, 低級別膠質(zhì)瘤的磁敏感低信號大小的平均評分為(1.63±1.16)分, 95%可信區(qū)間為1.07～2.19。32例高級別膠質(zhì)瘤中均發(fā)現(xiàn)了磁敏感低信號區(qū)域，其中評分為2分的數(shù)量最多為18例，占56.25%, 高級別膠質(zhì)瘤的磁敏感低信號大小的平均評分為(2.12±0.66)分, 95%可信區(qū)間為1.88～2.36。進(jìn)行兩樣本比較的秩和檢驗，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(U=240.50,P>0.05)。低級別膠質(zhì)瘤磁敏感信號比率(即磁敏感低信號區(qū)占腫瘤病灶區(qū)的比率)的平均評分是(0.89±0.66)分, 高級別膠質(zhì)瘤磁敏感信號比率的平均評分是(1.72±0.45)分, 低級別膠質(zhì)瘤磁敏信號比率顯著低于高級別膠質(zhì)瘤(P<0.05)。見表2。

表1　不同MR序列對腫瘤形態(tài)特征評分

表2　膠質(zhì)瘤內(nèi)磁敏感低信號與膠質(zhì)瘤病理分級的相關(guān)性

3　討　論

3.1　ESWAN序列的基本原理及臨床運(yùn)用

ESWAN是一種建立在磁敏感加權(quán)成像技術(shù)(SWI)序列理論基礎(chǔ)上開發(fā)的磁敏感加權(quán)成像序列，但ESWAN序列的圖像后處理技術(shù)不同于與傳統(tǒng)的磁敏SWI序列。ESWAN采集多回波的幅度和相位圖計算多回波幅度平均值，而SWI采用的是用相位蒙片加權(quán)的方法獲取順磁性物質(zhì)的對比度差異。多回波幅度平均計算模式提升了圖像的信噪比，腫瘤內(nèi)的出血成分含有含鐵血紅素以及腫瘤內(nèi)的靜脈結(jié)構(gòu)也含豐富的脫氧血紅蛋白，含鐵血紅素及脫氧血紅蛋白均勻為順磁性物質(zhì)，因此能夠與腦組織結(jié)構(gòu)形成對比差異[3]。ESWAN目前已經(jīng)廣泛用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷，比如顱腦外傷、血管畸形、神經(jīng)退行性疾病等[4], 例如對彌漫性軸索損傷ESWAN較常規(guī)的SWI序列對小出血灶更加敏感，檢出病灶數(shù)量顯著增多，研究[5]證實ESWAN能夠精確評估微出血灶，與患者的臨床指標(biāo)有顯著的相關(guān)性，是提示患者臨床預(yù)后的可靠的影像學(xué)方法。另外ESWAN對顱內(nèi)彌漫性疾病如多發(fā)性硬化及血管淀粉樣變性方面也具有優(yōu)勢，還可以用于對多發(fā)性硬化的定量評估。由于采用了多回波采集技術(shù)，能夠利用不同的回波重建出顱內(nèi)動脈及靜脈，與磁共振TOF-MRA對具有較高一致性[6]。

3.2　ESWAN序列在顯示顱內(nèi)腫瘤形態(tài)學(xué)特征方面的情況

MR對顱內(nèi)腫瘤的形態(tài)學(xué)顯示具有獨(dú)特的優(yōu)勢，在常規(guī)MR檢查基礎(chǔ)上，加做ESWAN序列，分析腫瘤內(nèi)部磁敏感低信號的形態(tài)學(xué)特點，可以更加精確的在術(shù)前對腫瘤進(jìn)行評估[7]。ESWAN采用三維擾相梯度回波重T2技術(shù)，尤其是采用高分辨率的掃描可提高微小病灶的檢出率，可以有效減少部分容積效應(yīng)的偽影，有利于精確判讀是順磁性物質(zhì)的形態(tài); 由于掃描采集三維模式采集圖像，可獲得空間分辨率各向同性影像原始數(shù)據(jù)，可進(jìn)行多平面重建，多角度定量觀察微細(xì)成分或結(jié)構(gòu)。因此, ESWAN圖像能較常規(guī)MR圖像更好地顯示病灶內(nèi)部出血成份以及血管結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明, ESWAN圖像除顯示腫瘤內(nèi)部的出血成分外，還能夠了解腫瘤的供血動脈及引流靜脈。這與其他學(xué)者報道的磁敏感加權(quán)成像序列應(yīng)對顱內(nèi)腫瘤特征顯示相一致。Sehgal等[8]早在2005年就報道磁敏感成像能更好地顯示腫瘤內(nèi)部的出血成分，靜脈血管，結(jié)合其他常規(guī)MR檢查序列對腫瘤內(nèi)部及周圍的形態(tài)學(xué)特征提供更全面的信息，可以作為顱內(nèi)腫瘤MR檢查的較好的補(bǔ)充序列。

3.3　ESWAN對膠質(zhì)瘤術(shù)前分級診斷的意義

MR檢查是膠質(zhì)瘤術(shù)前檢查的重要手段，通過MR平掃常規(guī)序列能夠判別腫瘤的邊界，腫瘤的內(nèi)部信號，采用釓劑增強(qiáng)掃描，觀察腫瘤血供特點，利用形態(tài)學(xué)特征來推測膠質(zhì)瘤級別，另外高級功能成像例如波譜成像、彌散成像、灌注成像的定量影像參數(shù)能夠更加精確的對膠質(zhì)瘤進(jìn)行術(shù)前分級。早在1997年, Bagley等[9]就采用梯度回波的重T2磁敏感技術(shù)對23例膠質(zhì)瘤患者進(jìn)行成像，提出磁敏感低信號同膠質(zhì)瘤分級具有一定相關(guān)性，在膠質(zhì)瘤術(shù)前分級診斷具有潛在運(yùn)用價值。Pinker等[10]研究發(fā)現(xiàn)，高分辨率磁敏感成像獲取腫瘤內(nèi)的低信號與PET及病理證實的腫瘤的分級具有相關(guān)性，磁敏感成像有望成為膠質(zhì)瘤術(shù)前分級的無創(chuàng)新技術(shù)。Li等[11]對32例腦膠質(zhì)瘤患者采用磁敏感成像與動態(tài)對比劑灌注成像研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤內(nèi)磁敏感低信號同灌注參數(shù)Ktrans具有中度相關(guān)性，膠質(zhì)瘤中的低信號比率是膠質(zhì)瘤分級診斷中最常用的一種輔助診斷方法, SWI序列可能是分析膠質(zhì)瘤結(jié)構(gòu)特點和評估其病理分型的一種有用的方法。Park等[12]在對41例膠質(zhì)瘤患者采用磁敏感成像技術(shù)與灌注技術(shù)對比研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤內(nèi)磁敏感低信號同灌注測定的最大腦血流量高度相關(guān)，在對膠質(zhì)瘤分級診斷效能上同動態(tài)灌注成像具有相當(dāng)?shù)脑\斷價值。本研究結(jié)果顯示，高級別膠質(zhì)瘤的腫瘤內(nèi)的磁敏感低信號比率大于低級別膠質(zhì)瘤的比率，這對膠質(zhì)瘤的臨床術(shù)前分級診斷有重要價值，提示腫瘤內(nèi)磁敏感低信號成分與膠質(zhì)瘤分級具有相關(guān)性，于文獻(xiàn)研究結(jié)果相吻合。惡性程度越高的腫瘤內(nèi)的磁敏感低信號成分越多，究其形成原因推測有以下幾個方面[13-15]: ① 腫瘤新生血管為不成熟血管與膠質(zhì)瘤級別有相關(guān)性，腫瘤細(xì)胞的惡性程度越大，其生長速度越快，不成熟腫瘤血管易出現(xiàn)出血; ② 腫瘤新生血管數(shù)量與膠質(zhì)瘤級別有關(guān)。膠質(zhì)瘤級別越高，其新生血管數(shù)量越多，密度越大，以滿足腫瘤快速生長的需要。與高級別膠質(zhì)瘤比較，低級別膠質(zhì)瘤微血管密度明顯降低。因此其ESWAN圖像間接的反應(yīng)了腫瘤內(nèi)新生血管的質(zhì)和量的情況, ESWAN圖像評價膠質(zhì)瘤內(nèi)磁敏感低信號的比率，為術(shù)前膠質(zhì)瘤的分級診斷提供重要的補(bǔ)充信息。

3.4　ESWAN對顱內(nèi)腫瘤術(shù)前評估的局限性

ESWAN序列比較適用于接近顱頂磁敏感偽影較少的部位腦腫瘤的顯示，對于接近顱底磁敏感偽影較重的地方，具有一定的局限性。ESWAN作為一種磁敏感加權(quán)成像序列，對磁場的不均勻尤為敏感，尤其在顱底部位，由于組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在很多含氣的結(jié)構(gòu)如額竇、蝶竇、中耳乳突氣房。臨近這些部位腦組織的磁敏感偽影較重，影響結(jié)構(gòu)的觀察[16-18]。因此，對于發(fā)生在顱底部位的占位性病變，進(jìn)行ESWAN掃描術(shù)前評估時，要考慮磁敏感偽影對病灶的干擾。另外, ESWAN序列進(jìn)行全腦薄層3D掃描時，耗費(fèi)時間較長，患者容易出現(xiàn)運(yùn)動而產(chǎn)生偽影。因此，可以采用病灶局部范圍的ESWAN靶掃描的方法，這樣既可以縮短掃描時間，還能減少掃描范圍將磁敏感偽影較重部位排除在外或者盡量少包括，從而提高ESWAN對病灶特征的顯示[19-21]。

顱內(nèi)腫瘤術(shù)前影像評估包括腫瘤的定位和定性，通過MR成像全方位顯示重要形態(tài)學(xué)特征對手術(shù)計劃制定具有重要意義。ESWAN序列作為一種新的磁敏感加權(quán)成像序列，突出顯示腫瘤的內(nèi)部出血及血管結(jié)構(gòu)，對磁敏感低信號的量化分析，為顱內(nèi)腫瘤尤其是膠質(zhì)瘤的術(shù)前分級診斷提供重要依據(jù)。因此ESWAN序列可作為顱內(nèi)腫瘤MR掃描的良好補(bǔ)充序列，尤其是對膠質(zhì)瘤分級診斷具有一定價值。

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