磁敏感加权成像在脑胶质瘤鉴别诊断、术前病理分级及术中的应用

哈热勒哈什·安曼太，巴图尔·吐尔地

新疆维吾尔自治区人民医院放射科，新疆 乌鲁木齐 830001

作为临床颅内原发性肿瘤常见类型，胶质瘤具有较高的恶性程度，其发生率占中枢神经系统恶性肿瘤约80%，相较于其它肿瘤，脑胶质瘤往往预后较差，中位生存时间短，且患者术后仍具有较高的复发率［1-3］。胶质瘤呈现浸润生长，较难和正常组织区分开来，同时手术彻底清除难度高。临床上术前通过影像学检测对胶质瘤进行分级，准确评估其恶性程度，对于治疗方案制定、手术成功率的提高具有重要意义［4-5］。常规MRI增强检查主要反映肿瘤坏死、囊变、血脑屏障情况，在反映肿瘤血管信息以及功能代谢状态方面存在不足［6-7］。磁敏感加权成像（SWI）分辨率高，基于不同组织存在的磁敏感差异，通过运用高分辨扫描、最小密度投影等显示瘤体中的引流静脉以及出血产物。既往对于SWI在脑胶质瘤诊断中的应用研究较多，但对于其在脑胶质瘤手术指导中的应用相关研究较少［8-10］。本研究分析SWI技术在脑胶质瘤鉴别诊断、术前病理分级及手术指导中的应用效果，旨在为疾病诊断与术前评估提供参考，报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析新疆维吾尔自治区人民医院2018年10月～2021年10月经手术及组织病理学检查证实为脑胶质瘤（n=64）、单发脑转移瘤（n=15）和颅内淋巴瘤（n=15）的患者的临床资料。纳入标准：手术及病理证实为脑胶质瘤、单发脑转移瘤或颅内淋巴瘤；接受常规MRI及SWI序列扫描检查；检查前未接受过放化疗或者是其它抗肿瘤治疗；图像质量较佳且一般资料完整。排除标准：脑外伤或既往脑部手术史；合并血管畸形；颅内压严重增高或脑疝；合并严重精神疾病；胶质瘤治疗后复发；存在幽闭恐惧症或造影剂过敏。64例脑胶质瘤患者中，男37例，女27例，年龄42～76（57.93±7.91）岁。所有病例均经手术及病理证实，按世界卫生组织分类标准［11］，将其分为低级别、高级别胶质瘤，其中低级别27例（I级8例，II级19例），高级别37例（III 级22例，IV级15例）。本研究经医院伦理委员会批准通过（伦理号：KY2021042004）。

1.2 方法

1.2.1 检查方法 采用Philips Ingenia 3.0T MR扫描仪，8通道头线圈，仰卧，头部置线圈，嘱患者平静呼吸。依次行常规平扫、SWI、DSC-PWI、常规增强扫描。定位：GRE序列，TR、TE分别为5.46 ms、1.52 ms，矩阵：512×512，采集1次，层厚、层间距分别为5.0 mm、10 mm。常规扫描：OAxT2WI，TR、TE分别为5200 ms、117.7 ms，层数、层厚、层间距分别为20、5.0 mm、1.0 mm，视野：23×23，矩阵：385×385，NEX=1.5。T2-FLAIR：TR、TE分别为8000 ms、146.8 ms，层数、层厚、层间距分别为20、5.0 mm、1.0 mm，FOV：22×22，矩阵：322×190，NEX=1，OAx T1 FLAIR：TR、TE 分别为2690 ms、26.5 ms，层数、层厚、层间距分别为20、5.0 mm、1.0 mm，视野23×23，矩阵：330×225，NEX=1。SWI扫描：三维梯度回波序列，轴位TR、TE分别为49 ms、4.0 ms，FOV：23×23，矩阵：450×320，翻转角15°，NEX=0.69，层厚、层间距分别为2.0 mm、0。DSC-PWI扫描：梯度回波-平面回波成像，参数：TR、TE分别为1600 ms、23.8 ms，FOV：矩阵125×125，NEX=1，层数、层厚、层间距分别为18、5.0 mm、1.0 mm。静脉Gd-DTPA（0.1 mmol/kg，速率4 mL/s）团注，预扫描完成后，注射过程中开启PWI，时相50个，得到ROI增强图像，注射生理盐水20 mL，行横断、矢状、冠状面T1WI扫描。

1.2.2 图像分析 后处理图像由2位影像科医师共同评估，定量分析，结果协商一致。瘤内磁敏感信号强度（ITSS）分级［12］：肿瘤内部伴或者不伴成簇低信号细线或点状结构，分级：依据点或线状ITSS的数量，无为0级；1～5 个为I 级；6～10 个为II 级；11 个及以上为III 级。CBV伪彩图设置ROI，选择灌注最大层面，ROI置最丰富血供区域4～6次，选择单次最大值，另外将兴趣区置对侧镜像脑白质区，测定CBV值，两者相比得到相对脑血容量（rCBV）。

1.3 统计学分析

采用SPSS20.0统计学软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差表示，组间两两比较采用t检验；计数资料以n(%)表示，组间比较采用χ2检验，等级资料比较采用非参数秩和检验；以病理检查结果作为金标准，通过ROC曲线确定SWI成像鉴别诊断价值。以P＜0.05代表差异有统计学意义。

2 结果

2.1 高级别脑胶质瘤与单发脑转移瘤ITSS分级、肿瘤实质区rCBV值比较

高级别脑胶质瘤与单发脑转移瘤ITSS分级、肿瘤实质区rCBV值比较（P＞0.05）；高级别脑胶质瘤周水肿区rCBV值高于单发脑转移瘤（P＜0.05，表1）。

表1 高级别脑胶质瘤与单发脑转移瘤ITSS分级、肿瘤实质区rCBV值比较Tab.1 Comparison of ITSS grade and rCBV value in tumor parenchyma between high-grade glioma and single brain metastasis

2.2 高级别脑胶质瘤与淋巴瘤ITSS分级、出血率、血管结构半定量评分比较

高级别脑胶质瘤ITSS分级程度低于淋巴瘤，血管评分高于淋巴瘤（P＜0.05，表2）。

表2 高级别脑胶质瘤与淋巴瘤ITSS分级、出血率、血管结构半定量评分比较Tab.2 Comparison of high-grade glioma and lymphoma in ITSS grade,bleeding rate and semi-quantitative score of vascular structure(n)

2.3 高、低级别胶质瘤ITSS分级与肿瘤实质区rCBV值比较

高级别胶质瘤ITSS分级高于低级别胶质瘤，肿瘤实质区rCBV值高于低级别胶质瘤（P＜0.05，表3）。

表3 高、低级别胶质瘤ITSS分级与肿瘤实质区rCBV值比较Tab.3 Comparison of ITSS grade and rCBV value in tumor parenchyma of high and low grade gliomas

2.4 胶质瘤分级与ITSS分级、rCBV值的相关性分析

Spearman相关性分析结果显示，胶质瘤分级与ITSS分级、rCBV值呈正相关关系（r=0.728、0.851，P＜0.05）。

2.5 ITSS分级与rCBV值对脑胶质瘤分级的诊断评估价值

ITSS分级评估脑胶质瘤高级别ROC曲线下面积为0.894，敏感度、特异性、准确度分别为81.08%、85.19%、82.81%，rCBV值评估脑胶质瘤高级别ROC曲线下面积为0.937，敏感度、特异性、准确度分别为91.89%、88.89%、90.63%（表4、图1）。

图1 ITSS分级与rCBV值对脑胶质瘤分级的诊断评估价值Fig.1 Diagnostic value of ITSS and rCBV for glioma grading.

表4 ITSS分级与rCBV值对脑胶质瘤分级的诊断评估价值Tab.4 Diagnostic value of ITSS grading and rCBV value for brain glioma grading

2.6 SWI在脑胶质瘤手术指导中的应用

和常规序列相比，SWI序列对于肿瘤边界的显示更为清晰，同时可呈现肿瘤微小血管病变信息，手术证实SWI序列显示伴出血者该区域血运丰富，低级别脑胶质瘤、高级别脑胶质瘤肿瘤实质区rCBV值均高于瘤周水肿区rCBV值（P＜0.05，表5）。

表5 脑胶质瘤肿瘤实质区、瘤周水肿区rCBV值比较Tab.5 Comparison of rCBV values in tumor parenchyma and peritumoral edema of glioma(Mean±SD)

2.7 病例分析

病例1：男，54岁，左侧肢体疼痛伴麻木无力1月，加重3 d。MRI表现：扣带回异常信号，呈稍长T1稍长T2信号，DWI为稍高信号或等高混杂信号，较大者大小约为26 mm×18 mm，部分病变显影不清，周围可见大片状水肿影。增强扫描呈明显不均匀强化，SWI示扣带回右旁病变周围可见半环形低信号。病理：多形性黄色星形胶质细胞瘤，世界卫生组织II级（图2）。

图2 病例1 MRI检查结果Fig.2 MRI results of case 1.

病例2：男，58岁，MRI表现：右额叶巨大混杂信号占位，大小约7.0 cm×6.1 cm×6.2 cm，病变在T1呈混杂稍低信号，其内斑片状更低信号及斑片状高信号，在T2呈混杂稍高信号，间以更高信号及线样、斑片状低信号，DWI混杂稍高信号，边缘可见环形高信号，病变内可见大片状低信号，占位效应明显，周围脑组织水肿，增强扫描显示实性成份不均匀强化明显，右侧侧脑室前角受压、变窄，中线结构向对侧移位明显。头颅SWI显示右额叶占位内可见团片状、结节状低信号影及粗大血管影。病理：间变性少突胶质细胞瘤，世界卫生组织III级（图3）。

3 讨论

脑胶质瘤是一种临床难治愈的中枢神经系统恶性肿瘤，侵袭性生长、易复发是导致疾病疗效差、预后不良的重要原因，即使经过手术切除治疗，复发率仍高达80%以上，5年生存率极低［13-14］。目前，常规MRI序列脑肿瘤扫描检测仅能显示肿瘤边界、囊变、强化，内部结构如出血灶、肿瘤血管增生等显示效果不佳，而SWI可有效弥补上述不足［15-16］。相关研究表明［17-18］，肿瘤新生血管与其恶性程度的高低密切相关，恶性程度高者往往生长情况也更加活跃，血管大量生成，这些尚未成熟的血管具有较高的通透性，淋巴管引流较为缺乏，瘤体压力高、血液粘稠度高，再加上肿瘤细胞对血管的压迫，使得血液中去氧血红蛋白大量生成，有利于SWI成像，故SWI 可较为直观显示肿瘤血供，反映肿瘤恶性程度，同时SWI还可显示肿瘤周围静脉［19-20］。

脑转移瘤单发较为少见，但单发脑转移瘤与高级别胶质瘤的鉴别存在一定的困难。本研究中两种肿瘤ITSS分级无差异，且肿瘤实质区rCBV值亦无差异，两种肿瘤类型均属于富血供病变，均表现为rCBV值较大，根据肿瘤实质区rCBV值鉴别二者意义不大［21-22］。本研究中高级别脑胶质瘤周水肿区rCBV值高于单发脑转移瘤，这可能是由于胶质瘤为浸润性生长，肿瘤实质与周围脑组织的分界不明显；而脑转移瘤生长方式为膨胀性生长，肿瘤与正常组织分界较为清晰，同时因转移瘤膨胀性生长，血脑屏障破坏致使脑水肿发生，瘤周正常脑组织血管受压变细，rCBV值降低［23-24］。脑淋巴瘤临床较罕见，其与胶质瘤影像学特征存在交大相似性，临床鉴别存在一定困难。本研究中高级别脑胶质瘤与淋巴瘤ITSS分级、血管评分的差异均有统计学意义，高级别胶质瘤有明显的血管生成，此外因肿瘤血管迂曲、管壁脆、易破裂，形成点或片状出血灶；而颅内淋巴瘤缺乏血供，出血较为少见。

根据世界卫生组织分级可将胶质瘤分为I～IV级，其中I、II级为低级别，III、IV 级则为高级别，低级别一般预后良好，而高级别往往预后差，术后常需辅助治疗，术前准确分级对于患者治疗方案的制定具有重要意义。肿瘤血管生成是肿瘤病理分级重要指标，新生血管一方面为瘤细胞生长提供营养物质，另一方面也为瘤体侵袭提供相应途径。ITSS为磁敏感信号强度，MRI显示为瘤内低信号区域，表现为点、线状结构。有研究显示SWI发现胶质瘤内微出血及瘤体血供情况明显优于常规扫描序列，且对胶质母细胞瘤与低级别胶质瘤的诊断鉴别具有一定价值［25］。本研究中不同级别的脑胶质瘤ITSS分级差异有统计学意义，胶质瘤病理分级与ITSS分级二者呈正相关关系，相关系数为0.728。低级别胶质瘤内，通常无或少有ITSS；高级别瘤ITSS明显增多，且大部分伴不同程度聚集，静脉血管、出血灶融和，这是由于高级别瘤血管增长较为迅速，易出现微出血，同时临近层面的静脉增粗增大，这也印证了高级别胶质瘤高侵袭性、高代谢的特点。ITSS分级评估脑胶质瘤高级别ROC曲线下面积为0.894，敏感度、特异性、准确度分别为81.08%、85.19%、82.81%。此外本研究中低级别胶质瘤CBV图和对侧正常脑白质接近；高级别胶质瘤CBV图不均匀，瘤体呈红或红绿色，高于对侧脑白质，且随着肿瘤级别升高，rCBV值增加，二者呈正相关关系，相关系数为0.851，rCBV 值评估脑胶质瘤高级别ROC曲线下面积为0.937，敏感度、特异性、准确度分别为91.89%、88.89%、90.63%。

目前，临床上对于胶质瘤仍主要以手术治疗为主，并辅助以辅放化疗治疗等，胶质瘤手术操作复杂，为了保证在最小损伤下得到最佳疗效，这就要求术前明确肿瘤边界以及血运状态，以便术中能够在保护重要脑功能区的前提下，最大限度切除肿瘤。既往研究显示SWI可提供更细致的胶质瘤小静脉及出血方面的信息，以及提供更全面的肿瘤内部结构信息［26］。本研究中SWI可为肿瘤边界确定、肿瘤实质与水肿范围评估提供更多的信息。MRI常规序列对于已侵入邻近脑组织的血管显示较为困难，往往不能有效鉴别肿瘤周围水肿和未强化组织；而SWI图像中，脑脊液信号抑制，水肿较正常组织变现为高信号，低信号血液及其产物对比高信号瘤周水肿，可更好地区分肿瘤边界。

综上所述，SWI能够有效弥补常规MRI序列不足，有助于高级别胶质瘤与颅内淋巴瘤、单发脑转移瘤的鉴别，对于胶质瘤低级别与高级别的评估效能较高，可指导术中肿瘤边界的确定以及分辨肿瘤实质与水肿的范围。