毛细胞型星形细胞瘤的功能MRI表现

马 芸 MA Yun

李晓光 LI Xiaoguang

黄 杰 HUANG Jie

康厚艺 KANG Houyi

张伟国 ZHANG Weiguo

毛细胞型星形细胞瘤的功能MRI表现

马 芸 MA Yun

李晓光 LI Xiaoguang

黄 杰 HUANG Jie

康厚艺 KANG Houyi

张伟国 ZHANG Weiguo

作者单位
第三军医大学野战外科研究所 重庆400042

目的 探讨毛细胞型星形细胞瘤（PA）的磁共振灌注成像（PWI）、扩散加权成像（DWI）、磁共振波谱成像（MRS）和磁敏感加权成像（SWI）的影像学特点，提高对本病的诊断准确性。资料与方法 回顾性分析11例经手术病理证实的PA的MRI表现，分析其常规MRI及生理代谢成像特点。结果 完全为囊性或实性病变各1例，其余9例为囊实性病变；10例病变表现为混杂长T1长T2信号，FLAIR呈混杂高信号；1例表现为均匀长T1长T2信号，FLAIR呈高信号；增强扫描病变实性部分和囊壁及壁结节均呈明显强化，6例为花状样强化，3例为结节状和花环状强化，1例为明显强化，1例为轻度环形强化；3例SWI表现为片状低信号，2例为点状低信号，2例未见低信号显示，其平均肿瘤内低信号分级为1.57级。PWI表现为高灌注，其最大相对脑血容量为2.64±1.22。肿瘤实性部分胆碱（Cho）明显升高，N-乙酰天门冬氨酸（NAA）明显降低，Cho/NAA比值为5.13±4.72（1.46～15.26），5例出现乳酸峰增高。DWI示1例实性病例可见明显扩散受限，其余7例囊实性病例均未见明显扩散受限，其平均相对ADC值为1.60±0.58。结论 PA符合低级别胶质瘤的绝大多数影像学表现，但其MRI生理代谢成像有一定的特征性，其灌注明显高于同级别的胶质瘤，正确认识其表现有助于提高诊断和鉴别诊断的准确性。

星形细胞瘤；脑肿瘤；磁共振成像；扩散加权成像；扩散张量成像；磁共振波谱学；灌注成像；诊断，鉴别

毛细胞型星形细胞瘤（pilocytic astrocytoma，PA）是一种少见的脑内良性肿瘤，其生长缓慢、预后良好，约占中枢神经系统原发肿瘤的1%～2%[1]，本病好发于20岁以下儿童和青少年，可偶发于50岁以上成年人[2]，好发部位为小脑半球及脑中线结构（视神经及视交叉、脑干和脑室壁附近）[3]。尽管PA属于WHO I级低级别胶质瘤，但其部分影像学表现类似高级别胶质瘤，导致鉴别诊断困难[4]。目前国内关于PA的MRI的生理代谢成像[包括扩散加权成像（DWI）、磁敏感加权成像（SWI）、磁共振灌注成像（PWI）、磁共振波谱成像（MRS）、扩散张量成像（DTI）]表现研究较少，本研究回顾性分析经手术病理证实的11例PA的常规MRI及MRI的生理代谢成像表现，以提高对PA的术前诊断准确性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2009年9月—2013年10月第三军医大学第三附属医院经手术病理证实的11例PA的临床资料及影像学表现，其中男5例，女6例；年龄8～68岁，平均（32.00±9.97）岁；临床症状因肿瘤的部位不同而异，其中7例临床表现为头痛、头晕，2例视力下降，2例表现为癫痫、肢体无力及多饮多尿。11例患者均行MRI常规及增强扫描，8例行DWI扫描，7例行SWI扫描，4例行PWI扫描，4例行MRS扫描，5例行DTI扫描，其中1例分别行DWI、SWI、PWI、MRS、DTI扫描，2例分别行DWI、SWI、PWI扫描，6例分别行DWI、SWI扫描。

1.2 仪器与方法 采用Siemens verio3.0T（A Tim system，Magnetom，verio）和GE Signa HDx 1.5T（GE Medical System，Milwaukee，WI）超导型MRI扫描仪，均行平扫及增强扫描，在常规MRI扫描基础上，分别完成扩散、灌注、磁敏感加权成像及波谱成像。使用标准正交头颅线圈，常规扫描包括轴位、矢状位及冠状位。1.5TMRI扫描参数：TR 1500 ms，TE 40 ms，视野（FOV）24 cm×24 cm，翻转角90°，激励次数（NEX）1.0，矩阵128×128，每层采集50帧图；3.0T MRI扫描参数：TR 1872 ms，TE 30 ms，FOV 23 cm×23 cm，翻转角90°，NEX 1.0，矩阵128×128，每层采集20帧图。当图像采集到第2帧时用高压注射器经肘前静脉团注对比剂钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA，0.2 ml/kg），剂量为0.2 mmol/kg，注射流速4.5 ml/s，对比剂注射完成后以相同流速团注等量生理盐水冲管。DWI扫描序列为单激发自旋-平面回波成像（SE-EPI），b值取0和1000 s/mm2。PWI为动态磁敏感对比增强（dynamic susceptibility contrast，DSC）灌注，扫描参数：TR 1872.6 ms，TE 30.0 ms，FOV 230 cm×230 cm，翻转角90°，NEX 1.0，矩阵128×128，每层采集20帧图。当图像采集到第2帧时用高压注射器经肘前静脉团注对比剂Gd-DTPA，剂量为0.2 mmol/kg，注射流速4.5 ml/s，注射完成后以相同流速团注等量生理盐水冲管。MRS采用二维多体素CSI-SE-135序列扫描，扫描参数：FOV 16 cm×16 cm，体素厚度为10.0 mm，频率方向A/P，TR 1700 ms，TE 135 ms，NEX 3.0，相位矩阵16×16，抑水率＞96%，半高线宽＜20 Hz。

1.3 图像分析与后处理 将DWI及PWI所得原始图像导入ADW 4.3后处理工作站，以对侧正常脑白质为参照，采用Functool 4.5.5软件处理DWI的相对表观扩散系数（relative apparent diffusion coefficient，rADC）及DSC灌注数据，通过计算产生rADC值及DSC的脑血容量（rCBV）。SWI图像中的肿瘤内低信号（intratumoral susceptibility signal intensity，ITSS）级别参照Park等[5]提出的分级方法：肿瘤内无低信号为0级，肿瘤内有1～5处点状或线状低信号为1级，肿瘤内有6～10处点状或线状低信号为2级，肿瘤内有≥11处点状或线状低信号为3级。

2 结果

2.1 PA的常规MRI表现 本组11例患者中，2例病灶位于小脑半球，9例病灶位于大脑半球，2例侵入侧脑室内，11例病灶形态不规则，边界清晰。病变大小不一，均为单发，大小为2.4～7.5 cm。1例为囊性，1例为实性，9例为囊实性病变，囊变可以是单囊或多囊。囊实性病变中1例可见液平面（图1B）。

10例T1呈混杂低信号，10例T2呈以高信号为主的混杂信号，其中1例完全囊变的病灶信号比较均匀，表现为长T1长T2信号（图2）。FLAIR上肿瘤实性区域均表现为高信号。MRI增强扫描：病灶可呈环形强化和结节状强化，实性部分及囊壁结节均明显强化，囊壁轻度强化，囊液基本无强化，其中6例为花环状强化，3例为结节状（图3）和花环状强化，1例为明显强化，1例呈轻度环形强化。3例肿瘤伴有轻度水肿，在T2及FLAIR上表现为高信号的模糊影。3例因挤压脑室而引起梗阻性脑积水。

2.2 PA的DWI表现 8例DWI图像中，7例均为低信号，1例表现为以高信号为主的混杂信号。7例低信号均为囊实性，其实性区域平均rADC值为1.60±0.58，囊性区域的rADC值为3.20±0.28。

2.3 PA的MRS表现 7例MRS扫描均表现为实性部分胆碱（choline，Cho）峰增高，N-乙酰天门冬氨酸（N-acetylaspartate，NAA）降低，乳酸（lacticacid，Lac）峰增高，囊变部分Lac更高、Cho峰增高（图4）。Cho/Cr、Cho/NAA、NAA/Cr、Lac/Cr平均值分别为2.51±3.75、5.13±4.72、0.64±0.83、4.65±6.69。

2.4 PA的SWI表现 7例患者行SWI扫描，其中2例未见低信号，2例可见条带状少许低信号，3例表现为明显片状低信号（图1A）。

2.5 PA的PWI表现 4例患者行PWI扫描，4例均表现为实性部分局部高灌注（图5B），表现为平均通过时间（mean transit time，MTT）及达峰时间（time to peak，TTP）延长，rCBV及相对脑血流量（relative cerebral blood flow，rCBF）均明显增高，rCBV平均为2.64±1.22，其高灌注范围与瘤体增强范围相符合。

图1 女，40岁，典型PA。SWI横断位肿瘤区域可见明显条状及片状低信号影（箭，A）；T2WI横断位肿瘤位于侧脑室后角内，伴有明显囊变，且能清晰观察到液平面（箭，B）

图2 女，11岁，典型PA。肿瘤位于左侧小脑半球，T1WI显示为等低信号，T2WI显示为混杂高信号（A、B），箭示肿瘤囊性部位

图3 男，18岁，典型PA。增强扫描壁结节呈明显强化（箭），囊壁及囊液未见强化

图4 女，55岁，典型PA。MRS示肿瘤实性部分Cho峰明显增高，NAA峰明显降低，并可见明显增高的Lac峰

图5 男，68岁，典型PA。rADC图显示肿瘤实性区（箭）rADC值为1.42（A）；PWI横断位肿瘤实性部分（箭）呈高灌注，而囊性部分低灌注（B）

3 讨论

3.1 概述 PA是一种少见的良性肿瘤，由Penfield于1937年根据肿瘤细胞两端胞突起为细长的毛发样胶质纤维丝而命名，2007年WHO中枢神经系统肿瘤组织学分类标准中列为I级星形细胞肿瘤[6]。本组11例PA患者年龄8～68岁，平均（32.00±9.97）岁；2例发生于小脑半球，9例发生于脑中线结构，与文献[7-9]报道一致。

3.2 病理学特点 PA病理上分为两型[4]，即成年型和幼年型。典型的PA是由致密排列呈双相性的肿瘤细胞组成，致密的肿瘤细胞和松散的结缔组织相互交替，Rosenthal纤维、血管增生是PA的一个突出特点，大多数PA含有Rosenthal纤维和嗜酸性小体，肿瘤细胞有丝分裂现象不常见。胞质及细胞外极致疏松。瘤内某些区域血管丰富，似毛细胞瘤或海绵状血管瘤改变。本组4例患者行PWI扫描均表现为局部高灌注，可能与病理证实的某些区域血管丰富有关。Rubinstein标准[7]规定，只要镜下见到毛样星形细胞与疏松成熟的胶质纤维混杂排列，即可诊断为PA。镜下表现为黏液样背景，细胞密度增高，核异型性明显，未见明显Rosenthal纤维及嗜酸性颗粒小体，瘤细胞出现以血管为中心放射状排列者，WHO分类标准定为II级毛黏液样星形细胞瘤（pilmyxoid astroeytoma，PMA）[10]。本组11例患者中，1例属于PMA。

3.3 影像学表现

3.3.1 常规MRI表现 肿瘤的强化程度与其恶性程度呈正相关，肿瘤恶性程度越高，其血管发育越不成熟，且血-脑屏障破坏程度越大，从而导致造影剂能够局部聚集而呈现强化征象。PA属于低级别肿瘤，却表现为明显强化，不是因为其恶性程度高破坏血-脑屏障导致造影剂聚集，而是PA自身的血管特点——有孔型毛细血管所致，造影剂通过有孔到达血管的内皮间隙，从而呈现实性区域明显强化。本研究发现瘤周水肿少且范围小，提示PA破坏血-脑屏障所致的血管源性水肿并不显著，这与大多数恶性肿瘤所致大范围水肿明显不同。本组病例中实性区域均明显强化，而囊壁多数强化，强化的囊壁可以认为其组织成分与实性区域相似，而未强化的囊壁则可能是由于脑组织受压或胶质增生所致[11-12]。PA在常规MRI上需与颅咽管瘤相鉴别，颅咽管瘤影像学表现复杂，因其瘤内物质成分复杂多变，瘤内常有钙化及出血，强化多不均匀，临床上垂体及内分泌异常表现明显，应结合CT检查进行诊断[2]。

3.3.2 MRS表现 目前已经广泛应用的生理代谢成像在常规MRI成像的基础上提供了肿瘤的病理、生理和代谢信息，能在一定程度上反映肿瘤的血管增生情况、细胞密度及肿瘤坏死等信息，是预测肿瘤分级及诊断的有效方法[13-14]。目前国内有关PA的MRI新技术的研究鲜有报道，本组7例患者行MRS扫描，均表现为Cho增高、NAA降低和Lac峰增高，提示肿瘤内神经元遭到破坏和肿瘤细胞增殖，而PA出现Lac峰增高不一定是由于肿瘤内出现坏死所致，因为在病理上PA内极少出现坏死，而可能与低级别线粒体代谢的改变或葡萄糖的利用率变化有关[8]。

PA的MRS表现需与以下疾病相鉴别：①单发转移瘤：好发于老年人，绝大多数位于大脑半球灰质或灰白质处，典型者表现为T1呈等或低信号，T2呈高或等信号，常伴中心坏死、囊变或出血；其壁厚薄不均，灶周常伴明显水肿，且水肿与瘤灶不成比例。增强扫描大多呈环形或结节状明显强化[15]。MRS未见NAA峰，Cho峰明显升高。DWI检查囊壁扩散稍受限，囊内扩散不受限，ADC图囊壁呈等信号，囊内呈高信号[16]。②脓肿：T1WI呈低信号，脓肿壁呈等信号；T2WI脓肿呈明显高信号，脓肿壁呈环形等或低信号，水肿为高信号，增强扫描后壁呈厚薄均匀完整的明显强化。脓腔（脓液）在DWI上呈明显高信号，而胶质瘤和脑转移瘤的坏死囊变区呈明显低信号。脓肿壁的rCBV明显低于PA实性成分。脑脓肿的Cho值明显低于PA，NAA值无明显差异[17]。

3.3.3 DWI表现 DWI常用的测量参数为ADC值，ADC值越大，表明水分子扩散运动越快。肿瘤组织DWI信号主要取决于瘤细胞核浆比例，肿瘤细胞结构紧密会使水分子扩散受限，DWI信号则较高，ADC值则越小。本组中DWI主要表现为低信号，提示肿瘤细胞的核浆比例偏小，即符合PA的良性肿瘤的性质。本组1例表现为明显的扩散受限，可能与肿瘤出血有关，也可能与PA的病理结构有关，PA病理组成由两种区域构成，即致密区和疏松区，致密区内由梭形细胞排列成束组成，疏松区由圆形细胞构成，其内核分裂象极少，无异形细胞，可见黏液样背景。本组1例明显扩散受限病例组织中可能以致密区组织为主，导致水分子扩散受限，进而DWI上表现为明显的以高信号为主的混杂信号。

PA的DWI表现需与以下疾病鉴别：①髓母细胞瘤：常与小脑蚓部关系密切，囊变少见，发生囊变时，囊变范围较小，囊壁光滑，一般无壁结节，壁常较厚，增强扫描以斑片状强化为主，其瘤内或边缘可见血管流空影，DWI多表现为明显扩散受限。②成血管细胞瘤：好发于成年女性，多数呈大囊小结节样改变，瘤壁结节明显强化，内壁光整，形成“壁灯征”，并可见流空的血管，DWI表现为等或等低信号；SWI大多数为等信号，出血少见[18]。③室管膜瘤：多位于脑室内，因此外周或一侧常包绕一薄层脑脊液，常造成梗阻性脑积水，多呈不规则形，常伴有钙化、囊变及出血，囊变一般为大囊，肿瘤不均匀强化，轮廓不光整，常伴有明显水肿，DWI表现为低信号或稍低信号[19]。④侵袭性垂体瘤：中心常可见出血、坏死，常可见海绵窦受侵，颈内动脉被包绕征象，肿瘤内常有血管流空信号，垂体瘤常有内分泌异常症状，肿瘤邻近结构ADC值低于0.903×10-3mm2/s为侵袭性垂体瘤的明确诊断标准[20]。

3.3.4 PWI表现 PWI能反映生理与病理情况下组织的血液动力学改变，评估局部组织的血液灌注功能，较常用的灌注为DSC灌注，其参数rCBV可以作为评估肿瘤微血管生成程度的无创性指标[12]。本研究中4例PWI均为低灌注，但局部有点片状高灌注区，导致与恶性肿瘤难以区别，高灌注区域可能与病理证实的肿瘤内某些区域血管丰富有关[10]。但与恶性肿瘤相比，PA的rCBV明显较低。

3.3.5 SWI表现 目前SWI在显示颅内静脉血管、微出血及其代谢产物方面具有独特的优势，已成为研究肿瘤内血管及出血的一项全新MRI技术。Park等[5]提出胶质瘤内ITSS出现频率及病灶内聚集簇状ITSS级别与胶质瘤分级有明显的相关性，高级别胶质瘤ITSS等级往往显著高于低级别胶质瘤，且高级别胶质瘤内ITSS频率及密集度显著高于低级别胶质瘤。本组有7例行SWI扫描，其中4例ITSS级别为3级，2例为1级，2例为0级，表明肿瘤内可以有大量的增生血管组织及微出血（包含铁蛋白、含铁血黄素等代谢产物），主要是由于肿瘤内新生血管不同于正常血管，肿瘤血管的通透性增加；内皮细胞结构和基底膜不完整以及肿瘤血管阻力增加导致血管内压力上升，均容易导致血管破裂、出血，进展期肿瘤则更倾向于有更多的血管生成及微出血，既往报道儿童或偏少年的PA很少出血，但本例中可以看出PA引起大片状的血液堆积，可能与PA肿瘤的血管壁纤维组织发育不良有关；而且本组患者年龄略大，而成年人肿瘤的血管通透性高于儿童，这也可能是本组患者SWI级别偏高的原因之一。

PA的SWI表现需与生殖细胞瘤相鉴别，生殖细胞瘤好发于鞍区，缺乏典型的特点，但生殖细胞瘤多较小，SWI对早期及位于基底节区的生殖细胞瘤的鉴别具有重要价值，表现为明显低信号[21]。

总之，PA以囊实性病变为主，主要表现为混杂长T1长T2信号，增强扫描病变实性部分、囊壁及壁结节均明显强化，DWI少见明显扩散受限，SWI多数可见低信号，MRS上肿瘤实性部分Cho明显升高，NAA明显降低，偶可见Lac峰增高，PWI表现为异于其他低级别肿瘤的高灌注。PA的影像学表现具有特征性，结合病理结果可进一步明确诊断。

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（本文编辑 张春辉）

Functional Magnetic Resonance Imaging of Pilocytic Astrocytoma

Purpose To investigate the imaging characteristics and accuracy of diagnosing pilocytic astrocytoma (PA) with perfusion weighted imaging (PWI), diffusion weighted imaging (DWI), magnetic resonance sprectroscopy, susceptibility weighted imaging (SWI) and diffusion tensor imaging. Material and Methods MRI imaging of 11 patients with PA was retrospectively analyzed for functional imaging features. Results In 11 patients with PA, there were 9 mixed cystic and solid lesions, 1 case of cystic lesion and 1 case with solid lesion. Ten lesions showed mixed hypointensity on T1WI, and mixed hyperintensity on T2WI and FLAIR. One case was hypointense on T1WI, and hyperintense on T2WI and FLAIR. Prominent contrast enhancement was seen in the solid portion, capsular wall and mural nodules. On SWI 3 cases showed patchy low signal, 2 cases of dot-like low signal and 2 cases without low signal, with average intratumoral susceptibility signal intensity classification of 1.57. PWI findings were characterized by high perfusion with relative cerebral blood volume averaging 2.64±1.22. There was elevated choline component in the solid portion with significantly decreased NAA with average Cho/NAA ratio of 5.13±4.72 (1.46-15.26). Lactate peak was increased in 5 cases. On DWI there was limited diffusion in 1 case. 7 cases did not demonstrate limited diffusion with average relative apparent diffusion coefficient of 1.60±0.58. Conclusion Most MRI features of pilocystic astrocytoma are consistent with low grade glioma. There are characteristic functional imaging findings with higher perfusion than other gliomas. Functional MRI can evaluate tumor metabolism and prognosis.

Astrocytoma; Brain neoplasms; Magnetic resonance imaging; Diffusion weighted imaging; Diffusion tensor imaging; Magnetic resonance spectroscopy; Perfusion imaging; Diagnosis, differential

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.06.006

张伟国

Department of Radiology, Institute of Surgery Research, Daping Hospital, Third Military Medical University, Chongqing 400042, China

Address Correspondence to: ZHANG Weiguo E-mail: 15683417240@163.com

重庆市自然科学基金重点项目

（cstc2012jjB10028）；重庆市研究生教育教学改革研究重点项目（Yjg 110227）；第三军医大学临床科研基金资助项目

（2009XLC29）。

R730.264；R730.42

2014-12-08

2015-04-11

中国医学影像学杂志

2015年 第23卷 第6期：423-427

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(6): 423-427