周欣，張華文，周琳，趙寧

（陜西省核工業(yè)二一五醫(yī)院影像科，陜西 咸陽 712000）

DWI與動脈自旋標記成像在膠質(zhì)瘤術(shù)前診斷中的應用價值

周欣，張華文，周琳，趙寧

（陜西省核工業(yè)二一五醫(yī)院影像科，陜西 咸陽 712000）

目的：探討DWI及動脈自旋標記法（arterial spin labeling，ASL）在膠質(zhì)瘤術(shù)前分級中的應用價值。方法：選取28例經(jīng)手術(shù)病理證實的腦腫瘤患者，其中高級別膠質(zhì)瘤（high grade glioma，HGG）18例，低級別膠質(zhì)瘤（low grade glioma，LGG）10例。所有患者均行DWI及ASL掃描，比較不同級別膠質(zhì)瘤ADC值及腦血流量（CBF）值的差異。結(jié)果：HGG腫瘤實質(zhì)區(qū)CBF值大于LGG；HGG腫瘤實質(zhì)區(qū)ADC值小于LGG；且不同級別膠質(zhì)瘤ADC值與CBF值有顯著相關(guān)性（r=-0.759，P=0.002）。結(jié)論：DWI及ASL可于術(shù)前安全無創(chuàng)地評估腦膠質(zhì)瘤級別，有助于臨床制訂治療方案。

動脈自旋標記成像；磁共振成像，彌散；神經(jīng)膠質(zhì)瘤

膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見的原發(fā)性腫瘤，腫瘤高低級別的鑒別直接決定其治療方案和預后。因此，如何在術(shù)前判斷膠質(zhì)瘤級別及其血流灌注已成為研究熱點。本文通過DWI與動脈自旋標記成像（arterial spin labeling，ASL）相關(guān)參數(shù)的研究，探討兩者在預測膠質(zhì)瘤病理分級中的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2014年3月至2015年6月經(jīng)手術(shù)病理證實的顱內(nèi)膠質(zhì)瘤患者28例的資料，年齡12～76歲，平均（42.3±2.3）歲。其中Ⅰ級3例，Ⅱ級7例，Ⅲ級10例，Ⅳ級8例；Ⅰ、Ⅱ級為低級別膠質(zhì)瘤（low grade glioma，LGG），Ⅲ、Ⅳ級為高級別膠質(zhì)瘤（high grade glioma，HGG），即LGG組10例，HGG組18例。

1.2 儀器與方法使用GE Discovery MR 750 3.0 T超導MRI掃描儀，8通道相控陣頭線圈。受檢者均先行常規(guī)平掃、DWI及ASL掃描，后行增強掃描。EPI DWI：TR 2 000 ms，TE 70 ms，矩陣160×160，b值取0 s/mm2及1 000 s/mm2，采集次數(shù)2次，掃描時間16 s。ASL采用3D快速自旋回波假連續(xù)式標記ASL，TR 4 748 ms，TE 14.6 ms，TI 1 525 ms，矩陣1 024×8，采集次數(shù)2次，掃描時間5 min 5 s。

1.3 圖像分析應用GE AW 4.6工作站的Functool軟件進行圖像分析與數(shù)據(jù)處理，DWI和ASL 2種方法分別自動獲取ADC值和腦血流量（cerebral blood flow，CBF）彩圖。以T2WI和CE-T1WI為參照，ROI放置在腫瘤強化最明顯的部位，大小50 mm2，測3次，取平均值，同時測量腫瘤鏡像區(qū)域、對側(cè)正常灰質(zhì)及白質(zhì)。

1.4 統(tǒng)計學方法采用SPSS 16.0軟件，對腫瘤區(qū)域及其鏡像的CBF、ADC值分別行配對t檢驗；分別對2組腫瘤區(qū)域的CBF與ADC值行方差分析；采用Pearson檢驗觀察2種方法的相關(guān)性。

2 結(jié)果

28例正常灰質(zhì)、白質(zhì)及腫瘤鏡像區(qū)域的平均CBF值和ADC值見表1，2組腫瘤實質(zhì)區(qū)及鏡像的CBF與ADC值見表2?；紓?cè)與鏡像區(qū)ADC值行配對t檢驗，t=2.15，P=0.041；CBF值行配對t檢驗，t= 5.41，P=0.000。HGG組中，ADC與CBF行方差分析，F(xiàn)=118.72，P=0.314；LGG組中，ADC與CBF行方差分析，F(xiàn)=26.84，P=0.179。28例在2種方法下相同區(qū)域內(nèi)所測得CBF及ADC值有顯著相關(guān)性（r=-0.759，P=0.002）。LGG組呈低灌注（圖1），增強掃描呈輕度線樣強化，ADC值略增高；HGG組呈明顯高灌注（圖2），增強掃描呈明顯環(huán)形強化，ADC值減低。

表1 灰質(zhì)、白質(zhì)及腫瘤鏡像區(qū)平均ADC值與腦血流量（CBF）值（±s）

表1 灰質(zhì)、白質(zhì)及腫瘤鏡像區(qū)平均ADC值與腦血流量（CBF）值（±s）

ROIADC（×10-4mm2/s）CBF［mL·min-1·（100 g）-1］灰質(zhì)6.90±1.2250.99±14.92白質(zhì)5.99±1.5426.57±10.01鏡像7.18±1.5138.54±14.64

表22 組腫瘤實質(zhì)區(qū)及其鏡像區(qū)的ADC值及CBF值（±s）

表22 組腫瘤實質(zhì)區(qū)及其鏡像區(qū)的ADC值及CBF值（±s）

注：HGG，高級別膠質(zhì)瘤；LGG，低級別膠質(zhì)瘤。

分組ADC（×10-4mm2/s）CBF［mL·min-1·（100 g）-1］HGG5.47±11.05117.91±43.38鏡像17.13±1.3537.73±1.6.07 LGG13.22±3.7138.76±15.10鏡像27.28±1.8539.99±12.30

圖1 男，37歲，右額顳葉低級別膠質(zhì)瘤圖1aCE-T1WI示右額、顳葉不規(guī)則狀低信號影內(nèi)見輕度線樣強化圖1bCBF圖示病灶為低灌注圖1cADC圖示病灶ADC值略增高圖1d病理圖片示少突膠質(zhì)細胞瘤，WHOⅡ級；腫瘤細胞呈圓形，大小較一致，細胞膜清晰，多數(shù)腫瘤細胞漿透亮，核位于中央，形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)（HE×100）圖2男，65歲，左額、顳及島葉高級別膠質(zhì)瘤，侵犯對側(cè)圖2aGd-T1WI示左額顳葉及島葉花環(huán)樣強化病灶，侵犯對側(cè)圖2bCBF圖示病灶為明顯環(huán)形高灌注圖2cADC圖示病灶中心ADC值降低圖2d病理為膠質(zhì)母細胞瘤，WHOⅣ級；腫瘤細胞呈圓形或不規(guī)則形，排列密集，細胞異型性明顯，核分裂象易見，局部可見腫瘤細胞在血管周圍形成假菊形團，并可見壞死（HE×400）

3 討論

顱內(nèi)膠質(zhì)瘤的生物學特性較復雜，術(shù)前預測膠質(zhì)瘤的級別、腫瘤內(nèi)部微循環(huán)灌注情況對評價其療效有重要價值。常規(guī)MRI增強掃描雖能顯示血-腦脊液屏障的破壞或血管滲透性的高低，但難以顯示膠質(zhì)瘤內(nèi)部的微血管豐富程度，腫瘤強化程度并不代表腫瘤惡性度［1］。PWI能較好地顯示膠質(zhì)瘤內(nèi)部異常增殖血管及微血管的豐富程度，進而預測膠質(zhì)瘤的病理組織變化及進展情況［2-5］；DWI能反映腫瘤細胞密度，是膠質(zhì)瘤病理分級最重要的決定因素［6］，因此利用PWI及DWI對膠質(zhì)瘤進行定性及定量分析成為近年來的研究熱點［7-10］。由于膠質(zhì)瘤分級復雜，單純應用一種功能成像技術(shù)對其分級有一定局限。同時應用ASL及DWI，可提高診斷的準確性及可靠性。

MRI灌注技術(shù)可分為2類：一類使用外源性示蹤劑，最常用的是動態(tài)磁敏感對比增強（dynamicsusceptibility-weighted contrast-enhanced，DSC）灌注成像。一類使用內(nèi)源性示蹤劑，即ASL法。大量研究［11-14］證明，DSC及ASL灌注成像均可反映腦腫瘤的血流灌注及血管增殖情況，而腫瘤血管增殖程度是區(qū)別惡性程度的關(guān)鍵因素，能更準確地反映膠質(zhì)瘤的惡性程度及提供定量信息，且相對腦血流量（rCBF）與CBF有相關(guān)性。文獻［10-12］報道，因ASL技術(shù)無創(chuàng)，已替代DSC應用于腦腫瘤。由于ASL以自由水作為內(nèi)在示蹤劑，不受血-腦屏障破壞的影響，對HGG的CBF評估可能更準確、更有意義［15］。CBF能準確反映膠質(zhì)瘤惡性程度及病理分級。膠質(zhì)瘤早期無毛細血管，當瘤體增長至一定程度時，迅速出現(xiàn)新生毛細血管網(wǎng)，豐富的血供使其呈指數(shù)型快速生長［16-17］，為ASL鑒別HGG和LGG提供了可靠的病理學基礎(chǔ)。本研究中HGG組CBF值（117.91±43.38）mL·min-1·（100 g）-1大于LGG組的（38.76±15.10）mL·min-1·（100 g）-1，說明隨著腫瘤級別的增高，其內(nèi)血管增殖程度增高，灌注增高，從而鑒別腫瘤級別的高低。

DWI是一種探測組織細微結(jié)構(gòu)的影像方法，通過水分子的彌散運動，反映組織結(jié)構(gòu)局部特征［18］，而ADC值可反映多因素對水分子彌散運動的影響，ADC值增加，表示水分子擴散運動加強而DWI呈低信號；反之亦然［19］。其判斷膠質(zhì)瘤級別的原理為：細胞密度是膠質(zhì)瘤病理分級的決定性因素［6］，細胞密度越高，腫瘤級別越高，細胞外間隙越小，導致水分子擴散受限加劇，故ADC值降低［6，20］。張玉東等［21］研究顯示，高b值DWI較中、低b值DWI對膠質(zhì)瘤分級更有價值，對于HGG，在高b值與中b值、高b值與低b值比較時平均相對信號強度（relative signal intensity，rSI）以及rADC的差異均有統(tǒng)計學意義，對于LGG，在高b值與中b值、高b值與低b值比較時平均rSI的差異均有統(tǒng)計學意義。本研究中HGG組的水分子擴散運動受限明顯，DWI呈明顯高信號，而ADC值明顯減低；LGG組水分子擴散運動受限較弱，DWI呈等或稍高信號，ADC值增加。在相同b值時，HGG的ADC值（5.47±1.05）×10-4mm2/s明顯低于LGG組的（13.22±3.71）×10-4mm2/s，說明腫瘤級別越高，細胞密度越高，擴散受限越明顯，ADC值越低，從而鑒別腫瘤級別的高低。

本研究主要比較CBF及ADC值在顯示HGG、LGG的灌注及彌散中差異，且兩者呈明顯負相關(guān)（r= -0.759，P=0.002）。對膠質(zhì)瘤而言，隨著腫瘤級別的增加，其內(nèi)血管增殖的程度呈增加趨勢、細胞更加密集，即腫瘤級別越高，腫瘤呈高灌注，CBF值增加而ADC值減低。因此，ASL及DWI在顯示膠質(zhì)瘤的病理組織結(jié)構(gòu)及血管增殖方面有獨特的作用，且均無需注射對比劑，可減少罹患腎源性纖維化的風險。ASL及DWI安全無創(chuàng)、簡單易行、可重復性高，聯(lián)合應用可作為腦腫瘤術(shù)前評估及隨訪的診斷手段。

［1］楊向麗，張輝，梁麗，等.動態(tài)磁敏感對比增強灌注技術(shù)在腦腫瘤鑒別診斷中的價值［J］.中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2011，9（3）：319-321.

［2］Cha S，Knopp EA，Johnson G，et al.Intracranial mass lesions：dynamiccontrast-enhancedsusceptibility-weightedecho-planar perfusion MR imaging［J］.Radiology，2002，223：11-29.

［3］Stephan GW，Soonmee C，Meng L，et al.Preoperative assessment of intracranial tumors with perfusion MR and a volumetric interpolated examination：a comparative study with DSA［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2002，23：1767-1774.

［4］彭靖，戴建平，朱明旺，等.MR腦血流灌注成像在星形細胞腫瘤中的應用研究［J］.中華放射學雜志，2003，37（7）：636-639.

［5］張皓，沈天真，陳星榮，等.膠質(zhì)瘤動態(tài)增強磁化率MR灌注成像研究［J］.中國醫(yī)學計算機成像雜志，2003，9（1）：1-7.

［6］Sugahara T，Korogi Y，Kochi M，et al.Usefulness of diffusionweighted MRI with echo-planar technique in the evaluation of cellularity in gliomas［J］.J Magn Reson Imaging，1999，9：53.

［7］Yamasaki F，Kurisu K，Satoh K，et al.Apparent diffusion coefficient of brain tumors at MR imaging［J］.Radiology，2005，235：985-991.

［8］Baehring JM，Bi WL，Bannykh S，et al.Diffusion MRI in the early diagnosis of malignant glioma［J］.J Neurooncol，2007，82：221-225.

［9］Kwee TC，Galbán CJ，Tsien C，et al.Comparison of apparent and distributed diffusion coefficients in high grade gliomas［J］. J Magn Reson Imaging，2010，31：531-537.

［10］Alvarez-Linera J，Benito-León J，Escribano J，et al.Predicting the histopathological grade of cerebral gliomasusing high b value MR DW imaging at 3 Tesla［J］.J Neuroimaging，2008，18：276-281.

［11］Knopp EA，Cha S，Johnson G，et al.Glial Neoplasms：dynamic contrast-enhanced T2※-weighted MR imaging［J］.Radioology，1999，211，791-798.

［12］Le Bas J L，Kremer S，Grand S，et al.NMR perfusion imaging：applications to the study of brain tumor angiogenesis［J］.Bull Acad Natl Med，2000，184：557-567.

［13］Warmuth C，Gunther M，Zimmer C.Quantification of blood flow in brain tumors：comparison of arterial spin labeling and dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced MR imaging［J］. Radiology，2003，228：523-532.

［14］丁芳芳，袁濤，全冠民，等.腦高級別膠質(zhì)瘤ASL灌注成像研究進展［J］.國際醫(yī)學放射學雜志，2014，37（4）：328-331.

［15］朱記超，婁明武，張方璟，等.動脈自旋標記技術(shù)在腦腫瘤術(shù)前評估中的應用研究［J］.臨床放射學雜志，2012，31（12）：1688-1693.

［16］Winkler F，Kienast Y，F(xiàn)uhrmann M，et al.Imaging glioma cell invasion invivo reveals mechanisms of dissem ination and peritumoral angiogenesis［J］.Glia，2009，57：1306-1315.

［17］Shibuya M.Brain angiogenesis in developmental and pathological processes：therapeutic aspects of vascular endothelial growth factor［J］.FEBS J，2009，276：4636-4643.

［18］Schaefer PW，Ozsunar Y，He J，et al.Assessing tissue viability with MR diffusion and perfusion imaging［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2003，24：436-443.

［19］沙琳，范國光，曹倩，等.聯(lián)合應用PWI與DWI鑒別膠質(zhì)瘤復發(fā)與放射性損傷［J］.中國臨床醫(yī)學影像學雜志，2013，24（12）：841-845.

［20］Guo AC，Cummings TJ，Dash RC，et al.Lymphomas and high grade astrocytomas：comparison of water diffusibilibty and histologic characteristics［J］.Radiology，2002，224：177-183.

［21］張玉東，羅天友，陳曉兵，等.高b值擴散加權(quán)成像對膠質(zhì)瘤分級的應用價值［J］.臨床放射學雜志，2011，30（6）：776-780.

Application of diffusion-weighted imaging and arterial spin labeling in evaluating cerebral gliomas

ZHOU Xin，ZHANG Huawen，ZHOU Lin，ZHAO Ning.Department of Radiology，the Nuclear Industry 215 Hospital of Xianyang，Xianyang，712000，China.

Objective：To explore the usefulness of diffusion-weighted imaging（DWI）and arterial spin labeling（ASL）in evaluating brain tumors.Methods：Twenty-eight patients with pathologically determined brain tumors were enrolled in this study.The brain tumor included high grade glioma（n=18）and low grade glioma（n=10）.Both DWI and ASL were performed in all the 28 patients，and the cerebral blood flow（CBF），apparent diffusion coefficient（ADC）were quantitatively determined.Results：The CBF of HGG parenchyma area was greater than the LGG;while the ADC of HGG parenchyma area was lower than LGG.And there was a signification correlation（r=-0.759，P=0.002）existed between CBF and ADC.Conclusion：Both DWI and ASL can be used for non-invasively evaluated the grade of glioma in preoperative diagnosis，then helps making an appropriate plan before operation.

Arterial spin labeling；Diffusion magnetic weighted imaging；Glioma

2015-09-16）

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.02.003

張華文，E-mail：1579226281@qq.com。