[文献]磁共振灌注成像在胶质瘤复发与放射性坏死鉴别诊断中的应用 | 黄伟 任晓辉 林松 | 转化医学电子杂志

共振灌注成像在胶质瘤复发与放射性坏死鉴别诊断中的应用

本文作者：首都医科大学附属北京天坛医院神经外科黄伟、任晓辉、林松；本文发表在2017年第7期《转化医学电子杂志》上；神外前沿转载此文已获该杂志授权；

摘要：

随着放化疗成为胶质瘤标准治疗的一部分,放射性坏死成为了临床医生需要处理的棘手问题. 放射性坏死与胶质瘤复发在增强核磁影像中均表现为不均匀增强的病灶,因此鉴别困难. 随着影像学的发展,影像技术的涌现,给两者的鉴别提供了多种途径. 本文就磁共振灌注成像在脑胶质瘤复 发与放射性坏死鉴别诊断进行综述.

引言 ：

胶质瘤是起源于神经上皮组织的肿瘤统称,是颅内最常见的恶性肿瘤,超过颅内原发恶性肿瘤的 50%,包括少突胶质细胞瘤、星形细胞瘤、胶质母细 胞瘤、髓母细胞瘤等. 按照世界卫生组织(WHO)分 级系统分为I ~ IV级,其中III级和IV级胶质瘤称为恶性胶质瘤. 胶质瘤的标准治疗是保护功能的前提下最大范围的肿瘤组织切除及术后的辅助治疗,即放疗 和化疗. 放疗导致的放射性损伤在核磁影像中呈现为异常强化灶,表现与复发胶质瘤类似,鉴别非常困难.

1 、磁共振灌注成像的原理

磁共振灌注成像(perfusion⁃weighted imaging, PWI)是反映组织微血管分布和血流灌注情况的一种功能性成像方法,能提供组织血流动力学信息,具有高空间分辨率和时间分辨率. 近些年在临床上广泛 应用于胶质瘤诊断和鉴别诊断 .

磁共振灌注加权成像其常用序列包括:T2 加权 磁敏感动态增强(dynamic susceptibility contrast, DSC)磁共振成像、T1 加权动态增强 (dynamic con⁃ trast enhancement, DCE)磁共振成像和动脉自旋标记 增强(arterial spin labeling,ASL)磁共振成像. DSC、 DCE 需要注射外源性对比剂,而 ASL 则无需注射外 源性对比剂. 脑肿瘤的 PWI 多采用 DSC 法. 其方法 是静脉注顺磁性对比剂后,对比剂在首过脑组织微循 环过程中引起局部磁场的短暂变化导致图像上的信 号强度下降 . 信号下降的程度与局部脑血流量和 对比剂浓度呈正比. 通过测量信号的变化可获得时 间⁃信号强度曲线,并可进一步计算相对脑血容量 (relative cerebral blood volume, rCBV)、相对脑血流 量( relative cerebral blood flow, rCBF) 、相对平均通过 时间( relative mean transit time, rMTT) 等血流动力学 参数.

2  胶质瘤复发的表现与原理 

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是目前最重要的血管生长刺激因子, 而胶质瘤的血管内皮生长因子往往高表达 ,因此, 胶质瘤血管众多,血供丰富. 但其血管结构与正常组 织血管结构具有显著区别. 胶质瘤新生血管不仅密度 大,而且血管结构不成熟缺乏周围平滑肌层和外皮层, 基底膜不完整,肿瘤区域血脑屏障(blood brain barrier, BBB) 结构和功能严重破坏,因此胶质瘤血管的通透性较高 . 当肿瘤复发时,患者症状往往明显,出现恶 心呕吐、癫痫发作等,磁共振影像表现为不均一的增强 病灶,且病变血管众多,血供丰富,血流量大.

3  放射性坏死的表现与原理 

放射性坏死是放射治疗严重的并发症之一,它既可以是无症状的,也可以是有症状的,比如头疼、神经功能障碍等,临床上难以诊断,影响早期诊断和治疗. 放射治疗既可产生即刻的组织损伤,亦可导致延迟的组织损伤 . 急性损伤一般发生于照射后数天至数 周,可能由辐射诱导的内皮细胞凋亡引起,导致 BBB 的破坏和肿瘤周围组织水肿. 而内皮重塑的慢性缺氧加剧放射性损伤,进一步导致放射性坏死的微环境 变化. BBB 的分解也可能增强化疗药物(如替莫唑胺,TMZ)的功效,造成周围组织损伤的意外后果. 这 些改变引起造影剂容易通过血脑屏障,出现类似肿瘤 复发的进展性病灶. 但这种病灶往往血管稀少,血流量低.

有文献指出,放射性坏死的发生率为 3% ~ 24%,且 MGMT 突变、替莫唑胺化疗药物的应用可能增加其发生率 . Na 等发现脑组织的耐受性放射剂量为 45 ~ 51 Gy,并且高剂量可增加放射性坏死的风险,潜伏期也明显缩短.

4  PWI 在复发胶质瘤与放射性坏死的鉴别中的应用

PWI 能反应组织微循环的分布及血流灌注情 况,评价局部组织活力和功能. 最常用的参数是 rCBV 和 rCBF. 胶质瘤血管丰富,细胞正常活跃,代谢旺盛, rCBV 和 rCBF 值往往比放射性坏死高. Kong 等认为rCBV超过1.47肿瘤进展可能性大.

Sugahara等通 过 20 例患者的回顾性研究发现,rCBV<0.6 意味着放射性坏死,rCBV>2.6 代表肿瘤复发. 王玉林等研 究发现,rCBV 比值≤0.77 时,诊断放射性坏死的敏感 度为 100%,当 rCBV 比值≥2.44 时,诊断胶质瘤复发 的特异性为 100%. Bobek⁃Billewicz 等通过将 CBV 标准化(即 rCBV=CBV 患侧/ CBV 健侧)获取 rCBV 阈 值,当 rCBVmax>1.7 或平均 rCBVmean>1.25判定为肿 瘤复发,最大 rCBVmax<1.0 或平均 rCBVmean<0.5 判 定为放射性损伤. 

国内外研究众多,但 rCBV 具体的 阈值界定还有待进一步研究. 不同研究表明,PWI 在鉴别胶质瘤复发与放射性坏死的特异性为 90% ~ 100%,敏感性为 50.0% ~ 91.7%.

5  PWI 与多种核磁影像的联合应用

除了 PWI,还有多种成像技术应用于鉴别放射性 坏死与复发中, 如波谱成像 (MR spectroscopy, MRS) 、 弥 散 加 权 成 像 ( diffusion weighted imaging, DWI)、灌注成像(perfusion weighted imaging, PWI)、 正电子发射计算机断层显像( positron emission tomo⁃ graphy, PET)等 . 

MRS 通过定量检测脑内特定化合物含量而反映局部代谢状况和生化指标. 肿瘤复 发时,胆碱( Cho) / N⁃乙酰天门冬氨酸( NAA) 、Cho / 肌 酸(Cr)比值明显升高. DWI 是以图像形式显示水分 子布朗运动,能够提供脑组织结构完整性的部分信 息. 肿瘤复发时,水分子弥散受限,表观弥散系数 (apparent diffusion coefficient, ADC) 降低,呈现高信 号. PWI 反映局部组织血流灌注情况,肿瘤血供丰 富,rCBV、rCBF 等升高. PET⁃CT 可提供病灶详尽的 功能与代谢等分子信息,肿瘤复发较放射性坏死代谢 高. 每种技术反映病变的特性不一,各有其优势. 但 单个影像诊断区分放射性坏死及肿瘤复发仍然具有 挑战性,灵活使用多种影像学资料综合诊断能提高诊 断的准确性.

Guzmán⁃De⁃Villoria 等比较颅脑原发肿瘤的 PWI、DWI、MRS 表现,发现高级别肿瘤 rCBV、NAA / Cr、 Cho / Cr 值较低级别肿瘤高,ADC 值比低级别肿瘤低. Matsusue 等通过分析 20 例胶质瘤患者的影像学 资料发现,ADC 比值<1.30 时,鉴别肿瘤复发与放射 性坏死的精确度为 86.7%;当 rCBV<2.10 时,鉴别精 确度也为 86.7%;当 Cho/ Cr>1.29 且 Cho/ NAA>1.06 时,诊断的精确度为 84.6%. 当联合诊断时精确度可 达到 93.3%,比单独诊断精确度明显提高,因此他们也认为联合多种核磁影像能提高诊断的准确性.

6  讨论 

随着胶质瘤术后放疗的广泛应用,放射性坏死与肿瘤复发的鉴别成为了一大难题. 不同诊断对应不同的后续治疗及预后. 关于放射性坏死的病理生理学知之甚少. 放射性坏死主要是对症治疗,包括激 素、高压氧、贝伐单抗等. 若坏死面积大,患者脑水肿、高颅压或神经损害症状明显,可采用手术切除病灶. 而肿瘤复发,根据肿瘤位置、大小、患者症状等, 可以选择手术或者放疗、化疗. 因此,鉴别肿瘤复发 与放射性坏死尤为重要. 常规 MRI 序列,包括 T1WI、 T2WI 以及增强,是通过对病变的含水量、血流流空现象和对比剂透过受损坏的血脑屏障进入病灶的情况 来分析、评估脑内病变的. 曾经,在治疗后 MRI 上的 增强病灶被认为是肿瘤复发. 但随着影像学的发展, 发现 MRI 增强体积并不能与肿瘤的体积划上等号, 增强核磁上的异常信号区域主要反映的是血脑屏障 受到破坏后范围. 炎症、脑缺血、放射性损伤等均可 呈现类似现象.

PWI 用于鉴别也有其局限性. 同 MRS、DWI、 PWI、PET⁃CT 等检查一样,特异性和敏感性均不是太高. 胶质瘤异质性大,不同肿瘤生长速度快慢不一.对于生长非常迅速的肿瘤,局部肿瘤出现缺血坏死, 也可能出现低灌注的情况. 放射性坏死时,血脑屏障 亦不完整,局部灌注也会升高. 再者,临床上一些抗 血管生成药物的应用,如贝伐单抗,影响病灶血管的 生成,亦可出现假阴性. 临床上应联合多种影像资料 及患者的症状体征作出综合判断. 若此时仍然诊断 不清,可活检进一步确诊或者手术.

参考文献：略

《转化医学电子杂志》，每月28日出版，本刊由第四军医大学出版社主办，第四军医大学唐都医院承办，杂志网址：http://www.ejotm.com

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