SWAN序列在脑胶质瘤分级中的初步研究

王晓烨 ，张 敬 ，伊慧明 ，李 威

（1.天津医科大学总医院放射科，天津 300052；2.中国医学科学院血液病医院）

脑胶质瘤的准确术前分级对于临床制定合理的治疗方案及评价预后均有重要意义。目前主要采用测量肿瘤微血管生成来判定神经胶质瘤生物学侵袭性和组织病理学级别[1]。T2*加权血管成像（T2 star weighted angiography,SWAN)序列作为一项新的反映组织磁敏感差异的T2*技术，能够识别血液代谢产物及矿物质沉积引起的磁敏感伪影 (magnetic susceptibility artifact,MSA)，在评价肿瘤内出血和微血管方面有一定价值。本文通过对不同级别胶质瘤内的MSA体积进行分析，探讨SWAN序列在胶质瘤术前分级中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集本院2009年7月~12月经手术和病理证实的脑胶质瘤患者17例，其中男性11例，女性 6例，年龄15~77岁，平均（49.2±14.4）岁。

1.2 方法

1.2.1 设备及扫描参数 检查设备为GE Signa HDX 3.0TMR扫描仪，采用8通道头线圈。17例患者术前均行常规MRI检查，层厚6.0mm，层间距1.5mm，FOV=24 cm。主要扫描序列及参数：FSE序列T1FLAIR横轴位及矢状位 (TR/TE=1 750ms/24ms，TI=960ms，矩阵=288×224)，Propeller 序列横轴位T2WI(TR/TE=4 300ms/116.9ms，矩阵=352×352)，FSE序列冠状位 T2WI（TR/TE=3 200ms/102ms，矩阵=512×256），GRE 序列横轴位 T2*MERGE(multiple echo recalled gradientecho)（TR/TE=800ms/12ms,矩阵=320×240）；T1增强检查采用FSE序列T1FLAIR（TR/TE=2 500ms/24ms，矩阵=320×192），对比剂采用磁显葡胺（Gd-DTPA），注射剂量 0.1mmol/kg，静脉注射。除常规MRI检查外，所有病例还于增强前进行了SWAN序列（TR/TE=39ms/24.5ms，翻转角=20°，矩阵=448×384，层厚 2mm，间隔 0mm）。

CT检查采用GE Lightspeed 16层CT机；扫描条件 120 KV，100mA,矩阵 512×512，以听眦线为基线向上扫描，后颅窝及脑干区层厚5mm，幕上区域层厚10mm，层间距10mm。

1.2.2 图像分析 将所采集SWAN图像导入GE ADW4.3工作站进行分析，MSA表现为肿瘤内部不规则低信号。首先依据CT及常规MR图像排除病灶内钙化，并应用最小密度投影（minimum intense project,MinP）图排除肿瘤内部粗大静脉血管成分，然后逐层测量SWAN序列所显示的肿瘤内的MSA面积，然后乘以层厚2mm，最后将各层数据累加，得到患者肿瘤内MSA的总体积（mm3）。

1.3 统计学分析 按照2007年WHO中枢神经系统肿瘤分类标准[2]，根据术后病理将所有肿瘤分为2组，即高级别胶质瘤组（WHO III~IV级）和低级别胶质瘤组（WHOⅠ~Ⅱ级）。比较2组肿瘤内MSA值的差异。由于数据为非正态分布，采用Wilconxon秩和检验，检验水准α=0.05。统计软件采用SPSS13.0。

2 结果

低级别胶质瘤7例，高级别胶质瘤10例。高级别胶质瘤的MSA大于低级别组（图1、2），差异具有统计学意义（表1）。

表1 肿瘤内MSA体积与肿瘤级别的关系

3 讨论

胶质瘤占脑内原发肿瘤的40%，根据肿瘤的恶性程度分为I~IV级，其中I~Ⅱ级为低级别肿瘤，预后相对较好，Ⅲ~IV级为高级别肿瘤，预后较差。因此术前明确肿瘤的病理级别对于治疗方案和手术方式的选择有重要的指导意义。

MRI检查作为脑肿瘤术前检查的重要手段，为术前评价肿瘤级别高低提供了重要信息。目前临床最常用的MR平扫及增强检查，通过观察肿瘤形态学改变而推测肿瘤级别，Riemann等[3]通过肿瘤边界、水肿、占位效应、囊变、出血及强化程度等表现来分析肿瘤级别，诊断高级别胶质瘤准确率为88%。此外，功能MRI成像也已初步用于术前评估胶质瘤的病理级别。其中灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）通过测量脑血流量（cerebral blood flow，CBF）、脑血容量（cerebralblood volume，CBV）等参数反映微血管密度及生成，弥散加权成像（diffusionweighted imaging,DWI)则能够反映肿瘤内水分子运动受限情况，这两种方法应用不同机制来评估反映肿瘤恶性度。Arvinda等[4]研究发现在一定的阈值下，PWI和DWI诊断高级别胶质瘤的敏感性分别达到94.7%和90%。国内范光明等[5]的研究也发现瘤周水肿区rADC值可在一定程度上提示胶质瘤的级别。

本研究应用一种崭新技术，即SWAN序列来评估胶质瘤的病理级别。该序列采用多回波方式，在不同的TE时间采集不同的T2*加权图像，能够检测磁场不均匀导致的磁敏感效应，从而可敏感地反映出血成分、微血管及矿物质沉积，这些成分在SWAN图像上表现为磁敏感伪影，即MSA。本研究结果表明高级别胶质瘤内MSA体积明显大于低级别组，说明测量肿瘤内MSA体积有助于区分肿瘤级别高低，可为术前胶质瘤分级提供重要的补充信息。

本研究在采集数据时已通过CT及常规序列排除钙化成分和较粗大静脉，所以SWAN序列测得的MSA主要反映的是瘤内出血、微血管数量和含铁物质的沉积，而以前二者的作用更为重要。关于高级别与低级别胶质瘤MSA差异的原因，一方面，高级别胶质瘤由于生长迅速、浸润性强，因此比低级别胶质瘤更容易出血。文献报道胶质母细胞瘤的出血率高达19%[6]。因此，出血率的差异是导致高、低级别肿瘤MSA体积不同的原因之一。另一方面，研究证实肿瘤的血管生成与肿瘤生长、分期、预后及复发有密切关系[7]，并且胶质瘤是颅内常见的血管化程度最高恶性肿瘤之一[8]，由于肿瘤结构异常以及瘤细胞快速增殖导致其耗氧量增加，使肿瘤血管内脱氧血红蛋白含量增加，脱氧血红蛋白作为人体内源性对比剂使得肿瘤血管在SWAN序列成像。与高级别胶质瘤比较，低级别胶质瘤微血管密度明显降低，因此其在SWAN序列上所呈现的MSA的体积较小。最后，免疫组化证实，转铁蛋白和转铁蛋白受体在多形性胶质母瘤中表达程度较高，与颅内其他肿瘤有一定的差异，提示含铁物质的沉积在高、低级别胶质瘤中可能有一定差异[9]，这也是高级别胶质瘤MSA体积较大的原因之一。

本组研究的结果与利用磁敏感加权序列（sus ceptibility-weighted imaging，SWI） 对脑胶质瘤分级的研究得到了相似的结果[10]，但相对于SWI序列，SWAN图像可以更直接地区分动、静脉结构，前者为高信号，后者为低信号，对于血管病变有较好的诊断潜力。但SWAN序列由于成像原理的原因，颅底仍存在伪影问题，尤其是颞骨岩部附近病变的显示仍受局部伪影的影响。

本研究不足之处在于检查例数仍较少，尤其是I级和Ⅲ级胶质瘤例数较少，无法对I、Ⅱ之间和Ⅲ、IV之间的MSA体积差异做出比较，所以要做出与病理分级完全相匹配的研究结论仍需大样本病例的采集。

综上所述，SWAN作为一种新的磁敏感序列，为术前脑胶质瘤分级提供了重要的补充信息，并显示了较好的发展前景。

[1]Knoop EA,Cha S,Johnson G,etal.Glial neoplasms:dynamic contrast-enhanced T2*-weighted MR imaging[J].Radiology,1999,211(3):791

[2]LouisDN,OhgakiH,Wiestler OD,etal.The2007WHO classification of tumorsof the central nervous system[J].Acta Neuropathol,2007,114(5):97

[3]Riemann B,Papke K,Hoess N,et al.Noninvasive grading of untreated gliomas:a comparative study ofMR imaging and 3-(iodine 123)-L-ɑ-methyltyrosine SPECT[J].Radiology,2002,225(9):567

[4]Arvinda HR,Kesavadas C,Sarma PS,etal.Gliomagrading:sensitivity,specificity,positive and negative predictive values of diffusion and perfusion imaging[J].JNeurooncol,2009,94(1):87

[5]范光明，沈金丹，沈桂权，等.瘤周水肿区扩散加权成像在胶质瘤分级中的应用价值[J].中国医学影像技术，2009，25(1),58

[6]Kondiziolka D,Bernstein M,Resch L,et al.Significance of hemorrhage into brain tumors:clinicopatholigical study[J].JNeurosurg,1987,679(6):852

[7]Zhen HN,Zhang X,Hu PZ,et al.Survivin expression and its relation with proliferation,apoptosis,and angiogenesis in brain gliomas[J].Cancer,2005,104(12):2775

[8]Tuettenberg J,Friedel C,Vajkoczy P.Angiogenesis in malignant gliomaa target foranti-tumor therapy[J].CritRev OncolHematol,2006,59(3):181

[9]Recht L,Torres CO,Smith TW,etal.Transferrin receptor in normal and neoplastic brain tissue:implications forbrain-tumor immunotherapy[J].JNeurosurg,1990,72(6):941

[10]艾斌，李传亭，李彦，等.磁敏感加权序列在脑星形细胞瘤分级中的应用价值[J].实用放射学杂志，2009，25(7):7932