多模态磁共振技术诊断胶质瘤放射性脑损伤与复发的临床价值

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胶质瘤是颅脑最常见的原发性肿瘤，约占全部颅内肿瘤的40%[1-2]。胶质瘤多呈现浸润性生长，与周围正常脑组织没有可分辨的界限，手术彻底切除的概率比较小，且手术对于病人的创伤比较大，比如采用扩大性切除病灶常会损伤正常脑组织，造成严重手术并发症[3-4]。放疗为当前胶质瘤的主要治疗方法，能够抑制残余肿瘤的生长，但是也可引起脑组织的放射性损伤[5-6]。并且胶质瘤复发和放射性损伤都多出现在手术切除区域周围，在临床上进行鉴别比较困难[7]。磁共振成像技术检查具有多方位、多参数成像等优点，在胶质瘤的定位和定性诊断中发挥着重要作用[8]。特别是增强扫描能够显示胶质瘤的血液循环供给状况，观察肿瘤的血管生成特征。但不强化的低级别胶质瘤通常很难评估，对强化区以外的脑水肿是否存在肿瘤细胞的浸润也很难进行鉴别诊断[9-10]。磁共振功能成像序列[扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)与灌注加权成像(perfusion weighted imaging，PWI)]能够反映组织、病变生理和代谢变化，能够提供水分子扩散的幅度信息，从而可以立体反映活体组织的空间结构，可以获得优良的高空间分辨的图像信息，使得对胶质瘤复发与放射性损伤的鉴别成为可能[11-12]。本研究探讨多模态磁共振技术在胶质瘤放射性脑损伤与复发诊断中的价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2009年2月—2017年2月在北京中医医院顺义医院诊治的胶质瘤病人72例作为研究对象。纳入标准：临床资料完整；经临床手术、组织病理证实为胶质瘤；临床表现为头晕、头痛、肢体麻木、肌力减低等；病人知情同意本研究；术前均未作放疗、化疗及其抗肿瘤性治疗。排除标准：妊娠与哺乳期妇女；有明显的颅内高压或脑疝；带金属支架、过滤器或线圈分流器；带有神经刺激器或导线、电子植入物等。其中男40例，女32例；体质指数(23.10±2.19)kg/m2；年龄15～69(45.22±4.20)岁；发病到就诊时间(1.55±0.44)个月；疾病类型：间变性星形细胞瘤14例，胶质母细胞瘤20例，间变性少突胶质瘤38例；病变部位：额叶28例，颞叶22例，顶叶12例，枕叶10例。本研究得到医院伦理委员会的批准。

1.2 多模态磁共振技术检查 使用1.5T西门子超导磁共振(Siemens TRIO)扫描仪与部专用线圈，MR对比剂钆-喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA，先灵拜耳公司生产)。在常规MRI检查中，病人均取仰卧位，头先进，双上肢置于身体两旁，保持制动，扫描前选择苯巴比妥钠5 mg/kg静脉注射镇静，增强扫描采用MRI专用高压注射器，经肘前正中静脉注射MR对比剂，剂量为0.1 mmol/kg行横轴位自旋回波(SE-T1WI)序列[重复时间(TR)200 ms，回波时间(TE) 2.46 ms]、液体抑制反转恢复(FLAIR)序列[TR 8 500 ms，TE 93 ms，反转时间(TI)2 000 ms]、TSE-T2WI(TR 4 394 ms，TE 96 ms)、增强后SE-T1WI扫描，扫描层厚5 mm，层间距30%，视野(FOV) 250 mm，扫矩阵256×320，扫描层数18层。

DWI扫描采用回波平面成像(EPI)，TR=2 150 ms，TE=56 ms；梯度磁场从x、y、z轴3个方向上施加，b值700 s/mm2，矩阵512×512，视野220 mm×220 mm，层厚3 mm。PWI扫描采用梯度平面回波脉冲序列，激励次数1次，采集时相50次，TR=1 400 ms，TE=32 ms，FOV 250 mm，层厚5 mm，矩阵128×128，扫描时间77 s。

1.3 观察指标

1.3.1 胶质瘤复发和放射性脑损伤发生情况 ①胶质瘤复发诊断标准：病灶存在占位效应并在连续2次或2次以上MRI显示强化灶有进行性增大，脑组织活检或二次手术后组织学检查有活性的肿瘤细胞。②放射性脑损伤诊断标准：连续影像学随诊观察强化病灶无变化或逐渐缩小，强化病灶周围水肿及占位效应逐渐减轻，临床表现稳定或好转，组织学检查未见活性肿瘤细胞。

1.3.2 DWI图像测量 将DWI原始图像传至西门子后处理工作站，每个部位选择2～3个感兴趣区测值，面积平均30 mm2，避开出血、血管及坏死区域，测量表观扩散系数(apparent diffusion coefficients，ADC)值。

1.3.3 PWI测定 将PWI原始数据调入西门子后处理工作站，依据脑动脉的时间-信号曲线，每个部位选择2～3个感兴趣区测值，面积约为0.16 cm2，测量强化实质区与对侧正常脑实质区相对脑血容量中位数(CBV)最大值(rCBVmax)，rCBVmax=CBVmax病灶/CBVmax对侧正常脑实质。

2 结 果

2.1 发病情况 在72例病人中，放疗后复发12例，发生率为16.7%；发生放射性脑损伤8例，发生率为11.1%。

2.2 MRI影像学特征 胶质瘤复发病人MRI图像为主要双侧或脑室旁中心片状信号，伴T1WI高信号、T2WI低信号；放射性脑损伤病人MRI图像为主要双侧或脑室旁中心点状信号，为T1WI伴或不伴高信号，T2WI信号正常。

2.3 ADC与rCBV值对比 胶质瘤复发与放射性脑损伤病人rCBVmax、ADCmin值比较差异有统计学意义(P<0.05)，ADCmean比较差异无统计学意义。详见表1。

表1 胶质瘤复发与放射性脑损伤病人ADC与rCBV值比较(±s) ×10-3 mm2/s

2.4 诊断价值 取ADCmin临界值为1.07×10-3mm2/s，MRI诊断鉴别胶质瘤放射性脑损伤与复发的敏感度与特异度为85.0%和72.0%；ADCmin≥1.07×10-3mm2/s，诊断为放射性损伤；<1.07×10-3mm2/s，诊断为胶质瘤复发，正确诊断62例，误诊10例，诊断准确率86.1%。取rCBVmax临界值为1.375×10-3mm2/s，MRI诊断鉴别胶质瘤放射性脑损伤与复发的敏感度与特异度为78.0%和100.0%，正确诊断66例，误诊6例，诊断准确率91.7%。

2.5 病例分析(见图1、图2)

a：术后MRI右颞叶出现肿块状强化病灶；b：DWI图像显示病灶呈稍高信号；c：CBV图像显示病灶为低灌注区；d：3个月后随诊复查证明为放射性损伤，右侧颞叶病灶消失

a：术后MRI显示出现肿块强化病灶；b：DWI图像显示病灶呈稍高信号；c：CBV图像显示病灶为高灌注区；d：手术病理确诊为胶质瘤复发，HE染色放大100倍

3 讨 论

胶质瘤是脑组织最常见的原发性恶性肿瘤，具有复发率高、发病率高、死亡率高和治愈率低等的特点[13-14]。由于胶质瘤主要呈浸润性生长，与正常脑组织分界不清，导致单纯手术效果不好，且在术后容易复发[15]。当前在临床上多采用术后放疗，但放疗也容易导致放射性损伤，为此需要早期进行鉴别诊断。

在胶质瘤的诊断中，普通影像学检查对肿瘤的边缘、部位、形态等都能进行判断，但是在与脑损伤的鉴别上与病理检查存在误差[16]。常规MRI增强扫描是胶质瘤切除术后放疗随访的重要手段，诊断是以其神经病理学改变为基础的，特别是脑损伤的病理特点主要取决于损伤的严重程度及脑组织成熟度，主要为轴突病变和髓鞘合成延迟、星形角质细胞的胶质化改变[17]。本研究显示胶质瘤复发病人MRI图像为主要双侧或脑室旁中心片状信号，伴T1WI高信号、T2WI低信号；放射性脑损伤病人MRI图像为主要双侧或脑室旁中心点状信号，为T1WI伴或不伴高信号，T2WI信号正常，由此表明MRI对胶质瘤放射性脑损伤与复发有一定的鉴别诊断价值，但是无法进行定量分析。

DWI为可探测活体组织微观结构的高级磁共振成像技术，ADC值能全面评估水分子的扩散运动状况[18]。高级别胶质瘤的瘤体实性部分可使局部脑组织的水分子扩散能力发生变化，使得ADC值降低[19]。同时胶质瘤恶性程度越高，细胞数目越多，导致水分子扩散能力更加受到限制，ADC值越低[20]。PWI是利用MRI技术反映组织微血管分布与血流灌注信息，其中脑血容积(rCBV)等相关参数指标可对目标区域内微血管结构与功能进行定量描述[21]。本研究显示胶质瘤复发病人rCBVmax、ADCmin值与放射性脑损伤病人比较差异有统计学意义。从机制上分析，胶质瘤复发时肿瘤细胞密集会导致ADC值减低。放射性损伤时，吞噬细胞浸润、凝固性坏死可导致ADC值升高；另外手术造成的胶质增生、瘢痕形成、局部损伤也可对ADC值造成影响[22]。放射性坏死缺乏新生血管，血管壁纤维素性坏死、血管内皮细胞坏死等改变可使得CBV值下降；而胶质瘤复发由于存在大量新生血管，所以CBV值升高[23-24]。

本研究显示取ADCmin临界值为1.07×10-3mm2/s，MRI诊断鉴别胶质瘤放射性脑损伤与复发的敏感度与特异度为85.0%和72.0%。取rCBVmax临界值为1.375×10-3mm2/s，MRI诊断鉴别胶质瘤放射性脑损伤与复发的敏感度与特异度为78.0%和100.0%，正确诊断66例，误诊6例，诊断准确率91.7%。相关研究发现胶质瘤单纯放射性损伤与胶质瘤复发的CBV仍有部分重叠，必须进结合其他检查技术进行鉴别[25]。ADC值不仅与不同个体生理因素差异有关，也存在一定的认为主观测量误差，这些也可导致ADC值的偏差[26]。

总之，MRI DWI与PWI有助于胶质瘤复发与放射性损伤的鉴别诊断，ADC值有助于进行定性鉴别，rCBV值是进行定量鉴别的最佳参数，两者有很好的联合应用价值。