以增强T2-FLAIR为参照测量近瘤周区ADC值在脑转移瘤与高级别胶质瘤鉴别诊断中的价值

王 曼 杨 宇

1.湖南中医药大学，湖南省脑科医院放射科 (湖南 长沙 410015)

2.湖南中医药大学第一附属医院放射科 (湖南 长沙 410021)

高级别胶质瘤与脑转移瘤是颅内常见的恶性肿瘤，均表现出高致残率、致死率的特点，人类的生命健康严重受此疾病威胁。行常规磁共振增强T1序列均表现为肿瘤实性占位，在影像上鉴别困难，尤其部分胶质瘤及来源不明的多发转移瘤等因影像表现重叠极容易误诊，两者的相互误诊率达60%[1]，根据两者的生长方式及瘤周水肿病理组织成分存在差异，高级别胶质瘤为浸润性生长，因其生长方式的特点可在其瘤周水肿区发现肿瘤细胞的存在，而转移瘤的生长速度较高级别胶质瘤迅速，呈现膨胀性生长特点，瘤周水肿区往往为血管源性水肿。以往多数学者以T1WI增强为参照在瘤周测量ADC值来鉴别二者。有研究显示通过合理选择TI时间增强T2-FLAIR序列能有效显示病灶及结合水信号，进而提高转移病灶的检出率，同时也能比较好的显示瘤周水肿[2]，本研究探讨以T2-FLAIR增强为参照通过测量瘤周水肿区的ADC值及rADC值来鉴别两种肿瘤。

1 资料与方法

1.1 研究对象收集2020年9月至2022年10月在本院经MRI检查诊断为脑转移瘤的患者30例和高级别胶质瘤患者34例。

纳入标准：高级别胶质瘤和转移瘤均经外科手术及术后病理证实；根据WHO病理分级高级别胶质瘤诊断为≥Ⅲ级；所有病人均在术前行磁共振平扫增强、扩散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)、T2-FLAIR增强，图像均清晰。

1.2 检查的设备及方法本文的64例病人扫描均在联影1.5T磁共振进行，采用标准4通道头颅正交线圈，均完成冠状位、矢状位及轴位平扫、DWI扫描并使用钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)对比剂行增强扫描，MRI平扫包括轴位T1WI(TR＝210ms，TE＝3.66ms)、T2WI(TR＝3000ms，TE＝110ms)，冠状位T2WI(TR＝6300ms，TE＝122.88ms)，增强后行横断位T2-FLAIR扫描。FLAIR参数：TR=400ms，TE=140ms，TI=2400ms，层厚6.5mm，间隔1.8mm；增强对比剂为钆喷酸葡胺，剂量0.15～0.2mL/kg，经前臂静脉注射。扫描层厚6mm，层间距1.8mm，矩阵230mm×200mm。DWI成像FOV、层厚、层间距、矩阵均与常规扫描相同(T2-FLAIR，T1WI增强)一致，扩散敏感梯度场同时施加在频率、相位编码及层面选择3个方向上，分别取b=0s/mm2和b=1000s/mm2，激励次数均为1次。

1.3 图像处理将所有原始的DWI及T1WI、T2-FLAIR增强MRI图像导入联影后处理工作站进行分析来判定肿瘤边界及水肿边界。瘤周水肿区在T2W及T2W-FLAIR表现高信号，增强扫描不强化，根据以上特点瘤周水肿区范围定义为实质强化病灶边缘外10mm，然后在DWI图像上找出相对应的位置,在生成的 表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)图上于瘤周水肿区及对侧正常脑实质区找到相对应的位置分别取一个同等范围大小的区域绘制感兴趣区(region of interest，ROI)，ROI选取避开囊变、坏死、出血等区域，感兴趣区(ROI)大小约10mm2，记录ADC值,以上两组均行重复测量3次，结果取3次测量的平均值，用所得ADC值除以对侧正常组织的ADC值，即获得相对表观扩散系数(relative apparent diffusion coefficient，rADC)。

1.4 统计学分析应用SPSS 26.0统计学软件对数据进行分析处理。高级别胶质瘤与脑转移瘤瘤周水肿计量所得各参数ADC、rADC值采用t检验和Wilcoxon检验，结果均以(±s)表现，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 数据收集情况收集的64例患者中，其中转移瘤30例。高级别胶质瘤34例，年龄25-89岁，平均年龄60.2岁，男生41例，女生23例。转移瘤原发病源胰腺癌1例、肝癌2例、乳腺癌3例、结肠癌3例、卵巢癌2例、甲状腺癌1例其余均18例均为肺癌，高级别胶质瘤有胶质母细胞瘤19例间变性星形细胞瘤10例，顶叶3例，枕叶1例，桥脑脚区1例，额叶11例，其余病灶均位于颞叶，其中64例患者中有41例在T2-FLAIR增强序例上表现出强化(图1-图2)。

图1A-图1E 右侧颞叶高级别胶质瘤图2A-图2E 左侧额叶转移瘤

2.2 近瘤周水肿区ADC值及rADC值的分析高级别胶质瘤相应数值的ADC值、rADC值均小于脑转移瘤，差异均有统计学意义(P＜0.05)(表1)。

表1 高级别胶质瘤与脑转移瘤瘤周水肿区ADC值与rADC值比较

3 讨论

3.1 T2-FLAIR增强序列的原理及临床优势液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery，FLAIR)是一个比较特殊的反转恢复序列，该序列在产生信号的90°激励脉冲前先使用一个 180°的反转脉冲，经过一定的弛豫时间，使得游离水的信号几乎为零，T1值为零，不能获得磁共振信号；于此同时因不同组织的T1值不同，此时再次施加一个180°脉冲，可以获得不断恢复中的磁共振信号[3]。脑脊液的T1值靠近自由水，由此获得一个脑脊液信号被抑制的极度重T2WI,导致脑灰白质对比度较低,背景受到抑制,但是病灶与背景的对比度较T2WI显著增加,更好地显示肿瘤的边界与周围水肿，使得组织对比度增强，提高了肿瘤边界的显示率。T2-FLAIR该序列使用180°反转脉冲，反转恢复时间(IR)比较长，使得其具有轻微的T1效应，利用此效应用于增强检查，相对于T1增强序列，T2-FLAIR增强序列对低浓度造影剂更加敏感，特别是使用小分子造影剂时，其对病灶的强化效率可以达到4倍以上[4]。行增强检查，对比剂钆喷酸葡胺的使用大大缩短了病变组织的T1值，使得T1效应的病灶得到明显强化，表现为高信号，然而正常情况下对比剂是不能进入血脑屏障，引起病灶实质性强化，因而T1增强不能显示肿瘤边界的浸润程度，只是反应血脑屏障的破坏[5]。有研究表明在增强T2-FLAIR 序列上瘤周水肿区与灰白质、脑脊液的信号强度值均高于增强T1WI序列[6]。

3.2 高级别胶质瘤及转移瘤的瘤周水肿的病理机制瘤周水肿(peritumoral brain edema.PTBE)是指肿瘤周围出现的神经内液体含量的增加，是肿瘤发生的一种继发性病理改变，是胶质瘤和转移瘤的常伴征象。瘤周水肿的形成机制目前尚不明确，但大多研究表明血脑屏障(Blood-Brain Barrier，BBB)在其形成过程中起着重要的作用[7]。肿瘤毛细血管的通透性通常大于正常的毛细血管，新生的肿瘤血管呈现管壁薄弱，排列稀疏等不规则特性，肿瘤细胞容易穿透血脑屏障，引起细胞间隙内电解质、无机盐等大分子物质含量增加，液体的过多聚集导致瘤周细胞外间隙变窄，另外，瘤体分泌一系列活性因子，癌栓堵塞引流静脉且瘤体压迫周围脑实质导致引流静脉闭塞，不断聚集的液体，引发血管源性的瘤周水肿形成。肿瘤浸润性生长，由于胶质瘤细胞与白质纤维度的高度亲和性，在肿瘤生物学行为上表现为肿瘤沿白质纤维的扩散及血管间隙向邻近的正常脑组织蔓延，使得其瘤周水肿带不仅仅表现与出血管性水肿相关[8]，而且根据Kelly等研究发现其周围还有肿瘤细胞的分布，通常导致其边界不清；脑转移瘤为膨胀性生长，瘤周水肿区无新生毛细血管及肿瘤细胞的浸润，常常表现为单纯性的血管原性水肿，其形成可能是与一些肿瘤因子有关，如肿瘤坏死因子、血管内皮生长因子[9]，根据STRUGER的研究表明，血管内皮因子表达的多少与其水肿的范围有正相关[10]。

3.3 DWI技术在近瘤周区鉴别高级别胶质瘤及转移瘤的价值DWI是目前能够准确且敏感反应活体水分子运动扩散情况且进行定量的唯一方法，无创且成像速度快。该项技术能够反映病理状态下组织水分子的自由度，观察组织水分子的微观运动。DWI静止的组织由于无散相位，其信号强度不受影响，由于布朗运动，分子所处位置发生变化，在普通自旋回波基础上施加的弥散敏感梯度场使得相位无法完全重聚，组织信号发生减低，在DWI图像上表现为高信号，反之则表现为低信号，然而由于受组织T2穿透效应的影响，DWI图像不能真实的反应病理组织内水分子的扩散快慢程度[11]。但是通过DWI检查所获得的ADC值能够定量的反应组织内水分子的扩散程度，ADC值的大小与水分子的扩散能力成正相关，有研究表明其与脑组织的含水量的增加成明显的线性关系[12]，ADC值越大，表明水分子的扩散能力越强，在ADC图像上表现为高信号，反之则表现为低信号。本研究通过由DWI技术生出的ADC图上测量高级别胶质瘤及脑转移瘤瘤周水肿区10mm范围内的ADC值及相应对侧的ADC值，计算出rADC。研究中，高级别胶质瘤的瘤周水肿的ADC值rADC均低于脑转移瘤，两者有显著差异，主要是因为两者瘤周水肿形成的病理组织机制不一样，前者因为肿瘤新生血管的生成，血管通透性增加、周围血脑屏障的破坏，导致水肿区多数会出现肿瘤细胞的浸润，这些肿瘤细胞因其细胞核大，浆液少且排列紧密，引起细胞外组织间隙变小，阻碍了水分子的运动，导致弥散受限，ADC值降低，在DWI图像上表现为高信号(见图一)；后者转移瘤瘤周水肿则为血管原性水肿，无肿瘤细胞浸润。水肿区组织细胞间隙增大，水分子自由度高，水分子扩散能力增强，ADC值升高，DWI图像上表现为低信号[13](见图2)。有研究显示瘤周水肿区的ADC值、瘤体的最大径和最小径都具有统计学差异，但是从ROC曲线的诊断效能来判，瘤周水肿区ADC值的诊断价值最大，脑转移瘤瘤周水肿平均 ADC值要高于高级别胶质瘤，且特定的ADC值对转移瘤有诊断价值[14]，本研究结果显示高级别胶质瘤瘤周水肿的平均ADC值为1.35±0.16x10-2mm2/s(见表1)，转移瘤瘤周水肿的平均DC值为1.83±0.13x10-2mm2/s(见表1)，两者的ADC值具有统计学差异(P＜0.05)，与饶麟等[15]研究结果一致；本研究结果显示高级别胶质瘤的rADC值为1.88±0.26x10-2mm2/s(见表1)，脑转移瘤的rADC值为2.39±0.21x10-2mm2/s(见表1)，这2种肿瘤近瘤周水肿区的rADC值的差异有统计学意义(P＜0.05)[16]，祝翠玲等研究显示近瘤周水肿区的rADC值在高级别胶质瘤及转移瘤方面有诊断价值[17]，田星宇等研究结果也表明rADC值可以一定程度上反应胶质瘤瘤周浸润情况与本研究结果一致[18]。

本研究尚存有不足之处：(1)选取样本时间跨度大、样本容量相对不是足够的大；(2)T2-FLAIR增强序列病灶强化数量有限.

综上所述，在诊断高级别胶质瘤及脑转移瘤结论中，其瘤周水肿区以T2-FLAIR增强序列为参照获得的ADC值及rADC值均具有诊断效能且一定程度地提高了鉴别效率。另外增强T2-FLAIR序列对低浓度造影剂敏感，可以一定程度的保护患者。