单发脑转移瘤与高级别胶质瘤MR灌注加权成像鉴别诊断

黄文才，陆建平

（第二军医大学长海医院医学影像科，上海 200433）

脑转移瘤和高级别胶质瘤均为成年人中常见发生的脑肿瘤。脑转移瘤在某些情况下，尤其当病灶为单发而体部肿瘤病史不明确时，不易于与脑内原发的高级别胶质瘤相鉴别[1-2]。磁共振灌注加权成像（PWI）作为一种功能成像手段，利用顺磁性对比剂在首次通过脑组织时的时间信号曲线，根据不同的数学模型可以计算得出脑组织血流灌注参数。目前，磁共振PWI已被越来越多的用于颅内肿瘤的诊断与鉴别、病理分级和治疗后随访有重要意义[1-3]。本文通过回顾一组经术后病理证实的单发性脑转移瘤和高级别胶质瘤病例的磁共振PWI影像资料，旨在探讨脑磁共振PWI对单发性脑转移瘤与高级别脑胶质瘤诊断与鉴别的临床应用价值。

1 材料与方法

收集我院在2006年12月～2008年8月期间有手术病理结论的单发转移瘤12例和高级别星形细胞瘤 （WHO分类III～IV级）22例。34例中，男16例，女18例，年龄28～85岁，平均43岁。22例高级别胶质瘤中，17例为多形性胶质母细胞瘤，5例为间变性星形细胞瘤；12例脑转移瘤中，8例有明确的原发体部肿瘤（肺癌4例，乳腺癌2例，肾癌1例，结肠粘液腺癌1例），4例原发病灶不明确。

患者在手术治疗前均行常规磁共振成像及磁共振PWI检查。MR成像设备采用德国Siemens 3.0T超导型磁共振成像仪 （Magnetom Trio A Tim System I Class）。MR检查前，在患者肘静脉植入18号留置针。MR检查包括自选回波T1加权成像（SE T1WI，TR/TE=400/13ms）、快速自选回波 T2加权成像（FSE T2WI，TR/TE=3500/120ms）以及脑 PWI和增强SE T1WI。 PWI采用 GRE-EPI序列 （TR/TE=l4000/32ms；层厚 5mm，层间距 1.5mm），动态采集50个时相。于PWI第6个时相开始，以剂量0.2mmol/kg、速率3mmol/s用高压注射器经静脉留置针快速团注顺磁性造影剂Gd-DTPA（钆喷酸葡胺，广州康臣）。

PWI成像数据传输至工作站后采用灌注软件包重建出相对脑血容量（rCBV）灌注参数图。以增强T1WI图像为参照，采用感兴趣区（ROI）测量肿瘤强化区、瘤旁区域 （距离强化区边缘1cm以内的区域）、瘤周水肿区（距离强化区边缘1cm以远的水肿区域）和健侧大脑的rCBV，并提取时间-信号曲线（TSIC）。ROI大小为 3～6mm2，rCBV 值取 3 次测量值的平均值。单发性脑转移瘤与高级别脑胶质瘤强化区、瘤旁及其瘤周组织rCBV的比较采用单因素方差分析法 （one-way ANOVA），所有数据均以平均值±标准差（±s）表示，P＜0.05 被认为具有显著性差异。

2 结果

12例脑内单发性转移瘤和22例高级别胶质瘤在常规磁共振成像上表现为结节性病灶或局限性团块灶（图1，2）。T2/T1WI，病灶均显示不同程度的瘤周水肿；增强T1WI，病灶呈结节性强化 （15例，占44.1%）或环形强化（19例，占55.9%）。 PWI，单发性转移瘤和高级别胶质瘤均示瘤体强化部分rCBV明显增加，而瘤周水肿CBV减低（图1，2）；而且，高级别胶质瘤瘤旁区域也显示rCBV增加。

高级别胶质瘤的PWI TSIC显示为较对称的“V”形，顺磁性对比剂首过期间瘤体组织信号下降明显，上升支能快速回复至略低于基线水平。而且，TSIC后部可见对比剂再循环引起的信号波动。在顺磁性对比剂首过期间，转移瘤TSIC显示信号快速下降，但上升支平缓，显示瘤体信号回复缓慢。转移瘤TSIC末端无明显的再循环波。

rCBV定量研究显示，高级别胶质瘤与转移瘤瘤体强化部分的rCBV值分别为5.45±2.70和4.73±2.15，高于正常脑组织 rCBV（2.23±0.44，n=34），但两组间没有显著差异（P>0.05）。高级别胶质瘤瘤旁区的 rCBV 值（2.63±0.51）和转移瘤（1.29±0.27）比较有显著差异（P<0.01）。转移瘤和高级别胶质瘤瘤周水肿区的rCBV值均低于正常脑组织，分别为1.32±0.24 和 1.82±0.66，两者相比具有显著性差异（P<0.05）。

表1 高级别胶质瘤与转移瘤瘤内、瘤旁及瘤周rCBV值比较

3 讨论

肿瘤生长离不开血管化过程。肿瘤生长的缺氧环境也能诱导产生的血管内皮生成因子（VEGF），能介导肿瘤血管生成，使肿瘤呈现为高血流量和血容量的高灌注状态[2-3]。因此，肿瘤组织血液动力学性状的评价是肿瘤研究的重要内容。无论是单发性脑转移瘤还是高级别脑胶质瘤，在肿瘤生长的同时都存在显著的血管化过程：一方面是破坏了原来正常的脑血管网络及血脑屏障，另一方面新生大量结构上不成熟、形态扭曲且通透性很高的肿瘤血管[3-4]。肿瘤血管生成力强被认为是高级别（恶性）胶质瘤在生物学上具有高度侵袭性、发展速度快和临床预后不良的关键因素[4]。通常，脑转移瘤的毛细血管在形态结构上类似原发瘤，内皮细胞之间为缝隙连接且基底膜不连续，因此脑转移瘤毛细血管通透性极高，大多数肿瘤伴有广泛的瘤周水肿[3-4]。

PWI是一种能无创性研究组织内微血管及血流灌注特征的功能成像手段。目前，磁共振脑PWI多采用动态增强磁敏感加权（T2*加权）回波平面成像（EPI）技术，利用顺磁性钆螯合剂（如 Gd-DTPA）在快速首次通过组织时引起的磁敏感效应得到的TSIC转换获得T2*弛豫变化率（ΔR2*）曲线及时间-对比剂浓度曲线；在此基础上，根据示踪剂稀释原理和中心容积定律，通过一定的数学模型即可计算出rCBV等血流灌注参数[3]。因为磁共振PWI为无创性检查，且其成像快捷方便，被越来越广泛地应用于脑肿瘤及其他病变的诊断与鉴别、病理分级和治疗后随访[1-4]。但值得注意的是，对比剂在首过期间向血管外组织间隙快速渗漏会引起rCBV值的低估或高估（取决于灌注成像采用的技术有关）[5]，因此有作者认为rCBV并非是一个可靠的定量研究指标[3，6]。

磁共振成像中，脑转移瘤通常表现为单发或多发性结节状或环形病灶，多脑转移瘤为体部恶性肿瘤通过血液循环转移至脑内，分布于脑灰白质交接区，边界比较清楚，增强扫描瘤灶明显强化。半数以上脑转移性肿瘤表现为多发，结合患者体部肿瘤病史不难诊断。但对于单发的脑转移瘤 （约占30%～50%），特别是在体部肿瘤病史不明确或在寻找不到原发肿瘤灶的情况下，其诊断有一定的挑战性，有时候需要与脑内原发的胶质瘤相鉴别[4]。本组病例中，因为肿瘤新生血管血脑屏障不完整或（和）存在对原有脑血管床完整性的破坏，单发性脑转移瘤和高级别脑胶质瘤在常规MRI中均可表现瘤体强化及瘤周不同程度的血管源性水肿，我们单凭常规MRI影像表现并不能完全将二者区别开来。在磁共振PWI中，尽管本组高级别胶质瘤与转移瘤瘤体强化部分的rCBV值明显高于正常脑组织，但两组肿瘤间rCBV水平并无显著差异，说明高度血管化是恶性脑肿瘤的共同病理组织学特点，瘤体rCBV值也不足以鉴别脑转移瘤和高级别胶质瘤。

TSIC作为来源于磁共振PWI最直接的资料，相对rCBV值，其提供的信息更直接、可靠。尽管TSIC不能作为一个血液动力学定量研究指标，其在脑肿瘤鉴别诊断中的价值仍受到一些学者的肯定[3]。本组病例的研究结果表明，高级别胶质瘤与转移瘤的TSIC在形态上有较大差异。其中，脑转移瘤的TSIC的上升支显示较平缓，而且TSIC末端再循环波不明显。而高级别胶质瘤的TSIC上升支陡峭、能快速回归至接近基线的水平，TSIC末端有时候可见到明显的再循环波。我们推测，脑转移瘤肿瘤血管通透性更高，对比剂在快速通过肿瘤组织时会渗漏到血管外并在组织间隙不均匀滞留，是其TSIC上升支平缓的主要原因；而高级别胶质瘤因为对血脑屏障的破坏相对较轻或其肿瘤通透性低于转移瘤，所引起的对比剂快速渗漏不如脑转移瘤明显。

我们的研究结果还显示，本组高级别胶质瘤瘤旁rCBV增加，但单发脑转移瘤瘤旁rCBV减低，两者差异显著。二者在瘤旁rCBV水平上的差异，一方面可能归因于高级别胶质瘤在组织学水平的异质性，肿瘤组织血管化程度不一；另一方面可能与胶质瘤沿神经血管周围间隙浸润的生长方式有关[3，6]。也就是说，在高级别胶质瘤强化部分周围区域rCBV增加意味着肿瘤组织或者肿瘤浸润的存在。病理研究也证实，胶质瘤还可沿着血管、神经周围浸润性生长，周围水肿区域甚至远隔部位在显微镜下可检测到肿瘤细胞[6]；而转移瘤的瘤体边界以外的水肿区域没有肿瘤细胞扩散[3]。另外，本组高级别胶质瘤与转移瘤的瘤周水肿区rCBV值显示明显低于正常脑组织，但以转移瘤更显著。我们推测，血管源性水肿对微循环起到压迫作用是导致瘤周水肿区域灌注下降的主要原因；而脑转移瘤的毛细血管在形态结构上类似原发瘤，内皮细胞之间为缝隙连接且基底膜不连续[3-4]，因此其瘤周水肿较高级别胶质瘤更严重。

我们的经验表明，磁共振PWI尽管在脑肿瘤的诊断中能为常规MRI检查能提供关于肿瘤血流灌注方面的重要信息，但也具有其局限性或不足之处。首先，PWI对缺乏血脑屏障、肿瘤血管通透性高的肿瘤 （如脑转移瘤）的rCBV值评估存在较大的误差[4]。尽管对ΔR2*曲线进行伽马变量函数拟合可以减少对比剂血管外渗漏因素的影响，但有时会带来更大的计算误差[3]。因此，在临床实际应用中，我们需客观对待磁共振PWI提供的各项灌注参数。其次，磁共振PWI不能充分提供诊断所需要的解剖形态学信息，不宜独立应用。因为序列本身具有高磁敏感性，故磁共振PWI易受到颅脑结构中骨-气-脑界面（如在中、后颅窝）以及病灶内出血、钙化等物质造成的磁敏感伪影的影响。减薄层厚是减轻磁敏感伪影的简单办法，而其代价是图像信噪比的降低和扫描容积的减少。

综上所述，高级别胶质瘤与转移瘤瘤旁及瘤周区域rCBV值有显著差异，能间接反映二者在肿瘤生长方式等病理组织学水平上的差异；而脑肿瘤PWI时间-信号曲线能一定程度上反映了其血流灌注特征和毛细血管的渗透性。因此认为，磁共振灌注成像在单发性脑转移瘤与原发性高级别脑胶质瘤的诊断与鉴别中具有潜在的应用价值。

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