MR3.0T 3D-ASL在膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的應(yīng)用價(jià)值

林楚榮，皮 姍

（中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 廣東 廣州 510000）

腦膠質(zhì)瘤起源于腦膠質(zhì)細(xì)胞，是顱內(nèi)最常見的原發(fā)性腦腫瘤，占所有腦惡性腫瘤的80%[1]。腦膠質(zhì)瘤按2016 WHO分級(jí)分為I、Ⅱ、Ⅲ、IV級(jí)，其中I～Ⅱ級(jí)為低級(jí)別，Ⅲ～I(xiàn)V級(jí)為高級(jí)別[2]。低級(jí)別膠質(zhì)瘤的預(yù)后較好，高級(jí)別膠質(zhì)瘤的則預(yù)后則較差，五年生存率較低。所以，準(zhǔn)確評(píng)估腫瘤的級(jí)別和類型對(duì)于患者后續(xù)治療和手術(shù)具有至關(guān)重要意義[3]。但目前還沒(méi)有非常理想的影像學(xué)技術(shù)，但對(duì)于術(shù)前腦腫瘤分級(jí)的替代方法仍有很大的需求。磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）是腦腫瘤患者術(shù)前常規(guī)檢查，是評(píng)估膠質(zhì)瘤腫瘤分級(jí)的一個(gè)非常實(shí)用的方法。三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記（3D-ASL）成像是一種完全無(wú)創(chuàng)的磁共振灌注成像方法，以自身動(dòng)脈血內(nèi)的H質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，主要用于測(cè)量腦內(nèi)血流量（cerebral blood flow,CBF），反映腦實(shí)質(zhì)灌注情況。測(cè)量腫瘤病變，能夠較為準(zhǔn)確地評(píng)估腫瘤新生血管情況和腦組織血流灌注信息[4]。

本研究通過(guò)對(duì)高、低級(jí)別和不同WHO分級(jí)的腦膠質(zhì)瘤的CBF的測(cè)量以探討3.0TMRI 3D-ASL在膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2015年5月—2020年6月在本院神經(jīng)外科手術(shù)并且術(shù)后病理證實(shí)膠質(zhì)瘤的32例患者，其中男18例，女14例，年齡6～74歲，平均45.84±15.02歲。患者病理標(biāo)本根據(jù)WHO 2016年中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)[2]，分為I、Ⅱ、Ⅲ、IV級(jí)，其中I、Ⅱ級(jí)為低級(jí)別，Ⅲ、IV為高級(jí)別。本研究經(jīng)本院倫理學(xué)委員會(huì)批準(zhǔn)，所有入組患者均已在檢查前簽署知情同意書。

1.2 數(shù)據(jù)采集

采用GE Discovery MR750 3.0T磁共振掃描儀，配有8通道頭顱相控陣線圈，常規(guī)行頭部軸位平掃T1WI、T2WI以及T2-FLAIR序列掃描以及增強(qiáng)T1WI序列，全腦3D-ASL序列在增強(qiáng)之前掃完。3D-ASL序列參數(shù)：FOV 240mm×240mm，層厚4mm，層間距0mm，TR 4844.0ms，TE 10.5ms，矩陣=512×8，采集次數(shù)（NEX）3次，標(biāo)記延遲時(shí)間（PLD）2.0s，總掃描時(shí)間4min41s。

1.3 3D-ASL數(shù)據(jù)后處理

原始圖像回傳到GE AW4.6工作站，利用 funCTool軟件的3D-ASL數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，得到CBF偽彩圖，其中藍(lán)色區(qū)域代表低灌注，紅色區(qū)域代表高灌注，參考常規(guī)掃描序列圖像，選取腫瘤實(shí)性部分最大橫斷層面，在瘤體實(shí)質(zhì)部分內(nèi)放置感興趣區(qū)（region of interests，ROI），避開鈣化、出血或壞死等影響實(shí)際測(cè)量值的區(qū)域，軟件自動(dòng)得出腫瘤內(nèi)的灌注值（CBFt）。為了消除患者個(gè)體血供差異和年齡等因素對(duì)腦灌注值造成的影響，在正常側(cè)腫瘤鏡像區(qū)域白質(zhì)區(qū)繪制與同樣大小的ROI，得到正常白質(zhì)的灌注值（CBFn）。腫瘤灌注值CBFt與正常白質(zhì)CBFtn值分別測(cè)量3次，并取各自平均值，并計(jì)算腦腫瘤的相對(duì)灌注值rCBFt（rCBFt=CBFt/CBFtn）。同時(shí)測(cè)量腫瘤周圍水腫區(qū)域CBFe及其相對(duì)應(yīng)的正常側(cè)鏡像區(qū)域白質(zhì)區(qū)CBFen，計(jì)算水腫區(qū)的相對(duì)灌注值rCBFe（rCBFe=CBFe/CBFen）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

記錄所測(cè)得數(shù)據(jù)并使用SPSS23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤組之間CBF測(cè)量值比較，采用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)（Mann-Whitney U test），不同WHO級(jí)別腦膠質(zhì)瘤與腫瘤灌注之間的相關(guān)性分析則采用Spearman相關(guān)分析，均以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 32例患者的病理結(jié)果

（依據(jù)2016 WHO分級(jí)） 所有患者腫物經(jīng)手術(shù)后病理證實(shí)均為膠質(zhì)瘤，各級(jí)分類數(shù)量：其中I級(jí)3例，Ⅱ級(jí)13例，Ⅲ級(jí)4例，IV級(jí)12例，其中I～Ⅱ級(jí)為低級(jí)別組（16例），Ⅲ～I(xiàn)V級(jí)為高級(jí)別組（16例）。

2.2 3D-ASL測(cè)量結(jié)果

經(jīng)非參數(shù)秩和檢驗(yàn)分析（Mann-Whitney U test），16例低級(jí)別膠質(zhì)瘤以及16例高級(jí)別膠質(zhì)瘤腫瘤實(shí)質(zhì)部分的CBFt、rCBFt、瘤周水腫CBFe、rCBFe值以及其相對(duì)應(yīng)的正常側(cè)鏡像區(qū)域白質(zhì)區(qū)CBF值（詳見表1）。高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤的瘤周水腫CBFe、rCBFe值P分別為0.498和0.880，無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。高級(jí)別膠質(zhì)瘤組的rCBFt（1.75±0.84）高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤組rCBFt（1.14±0.56），P為0.013，兩組之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。經(jīng)Spearman相關(guān)檢驗(yàn)分析，32例膠質(zhì)瘤病理級(jí)別的高低與其CBFt、rCBFt的大小呈正相關(guān)性且P＜0.05，詳見表2。

3 討論

膠質(zhì)瘤的生物學(xué)特性復(fù)雜，術(shù)前診斷膠質(zhì)瘤的級(jí)別、瘤體內(nèi)灌注情況對(duì)手術(shù)指導(dǎo)及預(yù)后評(píng)價(jià)有極其重要的價(jià)值。單純CT術(shù)前診斷不足以評(píng)估腫瘤的良惡性，而且往往診斷準(zhǔn)確率較低，出現(xiàn)誤診甚至耽誤治療，因此腦膠質(zhì)瘤MRI已成為常規(guī)術(shù)前檢查。但臨床上常把常規(guī)MRI增強(qiáng)掃描和灌注成像概念混淆，前者僅反映血腦屏障是否完整以及破環(huán)后對(duì)比劑滲透至血管外組織間隙的程度，但膠質(zhì)瘤內(nèi)部的微血管生長(zhǎng)程度和腫瘤灌注情況難以顯示，腫瘤惡性度并不能只用腫瘤強(qiáng)化程度強(qiáng)弱反映[5]，而灌注加權(quán)成像檢査能較真實(shí)反映病變的微循環(huán)灌注信息。腫瘤的生長(zhǎng)、細(xì)胞的增殖離不開腫瘤微循環(huán)的形成，臨床可以通過(guò)灌注加權(quán)成像（PWI）定量評(píng)估腫瘤組織的血管生成情況。灌注加權(quán)成像能較好地顯示膠質(zhì)瘤內(nèi)部異常增殖血管及微循環(huán)的豐富程度，進(jìn)而預(yù)測(cè)膠質(zhì)瘤的病理組織變化、診斷分級(jí)以及預(yù)后情況[6-7]。

表1 高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤腫瘤實(shí)質(zhì)及其水腫區(qū)CBF值、rCBF值的差異比較結(jié)果表

表2 膠質(zhì)瘤不同病理級(jí)別與其CBF、rCBF值的相關(guān)性分析結(jié)果表

現(xiàn)階段灌注加權(quán)成像主要有2類，一類是使用外源性示蹤劑，還有一類是使用內(nèi)源性示蹤劑，前者是測(cè)量外源性對(duì)比劑流經(jīng)毛細(xì)血管網(wǎng)的弛豫或者磁敏感效應(yīng)導(dǎo)致的信號(hào)變動(dòng)，從而獲得反映組織灌注信息，包括T1動(dòng)態(tài)增強(qiáng)灌注成像（dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI）、動(dòng)態(tài)磁敏感灌注（dynamic susceptibility contrast，DSC）成像及等；后者則屬于ASL技術(shù)，是一種較新的磁共振灌注成像技術(shù)，其依賴內(nèi)源性示蹤劑，成像的基本原理是利用反轉(zhuǎn)射頻脈沖對(duì)成像平面上游動(dòng)脈血中的水分子進(jìn)行標(biāo)記，待被標(biāo)記的水分子進(jìn)入組織內(nèi)毛細(xì)血管網(wǎng)后，組織內(nèi)的灌注信息則由標(biāo)記像與非標(biāo)記像相減獲得[8]。ASL依賴內(nèi)源性失蹤劑，無(wú)需對(duì)比劑，能避免受到血腦屏障破壞干擾，量化反映岀腫瘤內(nèi)部血流灌注情況及微血管分布情況，進(jìn)而有助于評(píng)定腫瘤分級(jí)[9]。

本研究主要通過(guò)對(duì)高、低級(jí)別和不同WHO分級(jí)腦膠質(zhì)瘤的CBF的測(cè)量以探討3D-ASL在膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)的應(yīng)用價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn)高級(jí)別膠質(zhì)瘤組的rCBFt（1.75±0.84）高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤組rCBFt（1.14±0.56），P為0.013，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，說(shuō)明膠質(zhì)瘤的腫瘤級(jí)別越高，其腫瘤內(nèi)的相對(duì)灌注量越高（圖A～B）。高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤的瘤周水腫CBFe、rCBFe值P分別為0.498和0.880，無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，一定程度說(shuō)明腫瘤周圍水腫區(qū)域血腦屏障及微循環(huán)未受到破壞。同時(shí)經(jīng)Spearman相關(guān)檢驗(yàn)分析32例膠質(zhì)瘤病理級(jí)別的高低與其CBFt、rCBFt的大小呈明顯正相關(guān)性且P均＜0.05，膠質(zhì)瘤的級(jí)別越高，其腫瘤實(shí)質(zhì)內(nèi)的灌注越高，側(cè)面反映腫瘤內(nèi)部微血管及微循環(huán)越密集，與以往文獻(xiàn)報(bào)道大致相同[10]。其機(jī)制可能為膠質(zhì)瘤的微血管環(huán)境及増殖程度是其病理分級(jí)的主要依據(jù)之一，腫瘤異常增殖的微血管不僅可以為腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)，還可能是腫瘤向周圍浸潤(rùn)的重要途徑。此外，還存在高、低級(jí)別膠質(zhì)瘤之間CBFt無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能的原因是因?yàn)閿?shù)據(jù)樣本量不足或病人存在個(gè)體差異（如年齡、性別、脈率、血管特別是微血管灌注情況等等）。

本研究中還存在3例高級(jí)別膠質(zhì)瘤出現(xiàn)低灌注（圖C～D），同時(shí)出現(xiàn)低級(jí)別膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)3例高灌注（圖E～F），低級(jí)別腫瘤的血流灌注量高估，有研究表明，可能是因?yàn)槟[瘤內(nèi)基因突變相關(guān)[11]；而高級(jí)別出現(xiàn)低灌注可能部分高級(jí)別膠質(zhì)瘤這樣出血、壞死較多，也可能是局部新生微血管較密集、迂曲致使局部血流較為緩慢，使腫瘤灌注值較低。

圖A～B男，74歲，右側(cè)額葉膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（WHO Ⅳ級(jí)）。A.T2-FLAIR序列示腫瘤呈高信號(hào)；B.3D-ASL序列示腫瘤呈高灌注；圖C～D女，41歲，左側(cè)額頂葉膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（WHO Ⅳ級(jí)）。C.T2-FLAIR序列示腫瘤呈周圍高信號(hào)，中央混雜信號(hào)，部分病灶出血、壞死；D.3D-ASL序列示腫瘤呈低灌注；圖E～F女，39歲，左側(cè)額葉少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤（WHOⅡ級(jí)）。E.T2-FLAIR序列示腫瘤呈高信號(hào)；F.3D-ASL序列示腫瘤呈高灌注。

本研究存在一些不足之處：首先，本研究樣本量較少，特別是Ⅰ級(jí)、Ⅲ級(jí)膠質(zhì)瘤患者較少，可能存在一定的偏倚，也無(wú)法評(píng)價(jià)Ⅰ級(jí)與Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)與IV級(jí)膠質(zhì)瘤間灌注的差異；其次，本研究在測(cè)量3D-ASL序列的CBF值時(shí)是手動(dòng)的，雖然有軟件輔助測(cè)量，比如鏡像生成ROI，仍可能因放置ROI的位置、面積、形狀不能完全一致而產(chǎn)生誤差。

綜上所述，3.0T磁共振3D-ASL技術(shù)作為一種無(wú)創(chuàng)的、反映腦灌注的序列，可以較好的反映腫瘤組織學(xué)、病理學(xué)等方面的信息，不依賴于對(duì)比劑，掃描及后處理簡(jiǎn)單易行、可重復(fù)性好，提高了腦膠質(zhì)瘤術(shù)前分級(jí)精準(zhǔn)性，為手術(shù)和后續(xù)治療提供了依據(jù)。