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3D—ASL结合1H—MRS在常见脑肿瘤术前诊断中的临床应用研究
作者：陈亚晗 柴梦琪 李娜 陆皓 吴为民 陆玉敏 来源：《右江医学》2017年第06期
【摘要】目的探讨三维动脉自旋标记（3D arterial spin labeling，3D-ASL）结合氢质子磁共振波谱（1H magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）成像在颅脑常见肿瘤诊断中的临床应用价值。方法选择经术后病理证实的35例肿瘤病例（其中13例胶质瘤，12例脑膜瘤，10例转移瘤），测量肿瘤在3D-ASL血流灌注图中最大肿瘤血流量（tumor blood flow，TBF）与对侧正常脑白质、脑灰质、肿瘤镜像区脑血流量（brain tumor flow，CBF），同时测量波谱图肿瘤瘤核心及对侧正常脑实质感兴趣区的胆碱（Cho）、N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）峰值及其比值，结合术后病理诊断进行分析。结果高级别胶质瘤与脑膜瘤、转移瘤灌注值差异无统计学意义（P>0.05），低级别胶质瘤与其他肿瘤灌注值差异有统计学意义（P 【关键词】三维动脉自旋标记；氢质子磁共振波谱；脑肿瘤
中图分类号：R651.1文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2017.06.018 【Abstract】ObjectiveTo explore the clinical value of 3D arterial spin labeling（3D-ASL） combined with 1H magnetic resonance spectroscopy（1H-MRS） in the diagnosis of common brain tumors.Methods35 cases of tumors confirmed by postoperative pathology（13 cases of glioma，12 cases of meningioma，and 10 cases of metastatic tumor）were selected.Tumor blood flow（TBF）in 3D-ASL perfusion images and cerebral blood flow（CBF）in contralateral normal white matter，gray matter and tumor mirror area were measured.At the same time，cholinergic（Cho），N-acetylated aspartate（NAA），creatine（Cr）peak and their ratios in the region of interest of the tumor and the normal brain parenchyma on the contralateral side were measured.Combined with postoperative pathological diagnosis，the above-mentioned situations were analyzed.ResultsThere was no statistically significant difference in the perfusion value of high grade glioma with
meningioma and metastatic tumor（P>0.05），while there was statistically significant difference between low grade glioma and other tumor perfusion values（P 【Key words】3D-ASL；1H-MRS；brain tumors
颅内最常见的三大类肿瘤是胶质瘤、脑膜瘤、转移瘤[1]，一般情况下，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）结合相关临床病史，可初步诊断，但当影像图像不典型或临床表现不支持时，MRI序列对脑肿瘤的鉴别诊断存在缺陷。近年来MRI多种新技术因其各自独特优势，应用不断推广，如三维动脉自旋标记（3D arterial spin labeling，3D-ASL）可无创反映肿瘤病变中新生血管的微循环灌注信息[2]，而氢质子磁共振波谱（1H magnetic
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resonance spectroscopy，1H-MRS）是目前唯一能提供无损伤、活体组织代谢物质的相对或绝对浓度及动力学特征、生理、生化和代谢的检查方法[3]，二者是常规MRI的重要补充。本研究将3D-ASL与1H-MRS联合应用，分析相关参数值，探讨其在脑肿瘤术前诊断的临床应用价值。1资料与方法1.1一般资料选择2016年2月至2017年8月右江民族医学院附属医院脑肿瘤病人35例，所有病例均经术后病理确诊，其中13例为胶质瘤（男9例，女4例），平均年龄42岁；12例为脑膜瘤（男6例，女6例），平均年龄46岁；10例为转移瘤（男7例，女3例），平均年龄61岁。
1.2MRI扫描方法及参数采用我院GE Discoveyry MR750 3.0 T磁共振扫描仪扫描，常规序列：轴位T1FLAIR（TR/TE，1750/26.7 ms），T2PROPELLER（TR/TE，4933/117.2 ms），T2FLAIR（TR/TE，9000/92.5 ms），层厚5 mm，层间距1.5 mm；常规增强扫描：钆喷酸葡胺（Gd-DTPA，0.2 mmol/kg体重）静脉团注法，针注流率3.0 ml/s。3D-ASL在常规增强扫描之前完成，扫描参数：TR（4852 ms）、TE（10.7 ms）、层厚（4 mm）。1H-MRS增强后二维多体素扫描。扫描参数：TR（3500 ms）、TE（100.5 ms），以平扫轴位 T2WI或增强后轴位T1WI肿瘤最大实性层面定位（范围包括肿瘤实性区、边缘区及镜像肿瘤区），定位区尽量避开颅骨、含气窦腔、脑室等结构。
1.3图像获取与分析经GE MR ADW 4.6工作站、functool软件后处理，获得3D-ASL 的灌注图和1H-MRS的波谱图。结合常规MRI图像，选取瘤体实性最大层面，在瘤体血流灌注最大区、肿瘤镜像区及正常白质、灰质区各找4个感兴趣区（region of interest，ROI），每处测量三次取平均值，所得肿瘤血流量（TBF）、脑血流量（CBF）值再分别相除得到三组比值，即相对脑血流量（r CBF）；联合常规增强扫描序列，以瘤体强化最显著区、瘤周及对侧正常脑实质为ROI，测量相应胆碱（Cho）/肌酐（Cr）、N-乙酰天门冬氨酸（NAA）/（Cr）及Cho/NAA代谢物比值。两位MRI主任医师结合上述各参数值进行剖析诊断。
1.4统计学方法采用SPSS 23.0统计软件进行处理，计量资料用（±s）表示，组间比较采用t检验，计数资料的比较采用χ2检验，检验水准：α=0.05，双侧检验。2结果病例均处理得到清晰常规MRI序列图像及3D-ASL灌注图、1H-MRS波谱图。35例肿瘤有13例胶质瘤、12例脑膜瘤、10例转移瘤，其中高级别胶质瘤灌注程度较高，脑膜瘤与转移瘤灌注程度亦较高，低级别胶质瘤多呈低灌注；三种肿瘤波谱图之间存在一定差异。胶质瘤、脑膜瘤、转移瘤三种肿瘤增强、灌注及波谱图见图1～图3；肿瘤3D-ASL灌注图后处理所测肿瘤瘤体相应rCBF比值见表1，1H-MRS波谱图所测肿瘤瘤体、瘤周代谢产物比值见表2～表4。
查阅病理结果，计算常规序列图像的诊断符合率为88.57%，再联合3D-ASL与1H-MRS重新进行判断诊断，诊断符合率为97.14%，两种诊断符合率比较差异无统计学意义（χ2=0.77，P=0.993）。见表5。3讨论3.13D-ASL成像在常见脑肿瘤的应用价值对脑肿瘤的术前定位，常规 MRI即可解决，常规增强亦可提供肿瘤的范围、边界、侵及邻近组织程度等，但多数恶性肿瘤表现相似，甚至于某些低级别肿瘤强化表现也与高级别肿瘤相似，因此并不具备特异性，对各种脑肿瘤的良恶性诊断及鉴别诊断价值不大。3D-ASL灌注技术则反应肿瘤组织的灌注情况，并对评估新生血管有重要意义[4]。本研究发现高级别胶质瘤较低级别胶
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质瘤灌注值更大，这与王敏等人[5]的研究一致，因而3D-ASL对高、低级别胶质瘤的鉴别有重要意义。脑膜瘤、转移瘤血流相较低级别胶质瘤灌注值也更大并有统计学意义，但灌注形式有差异，脑膜瘤瘤体呈显著均匀灌注，转移瘤则呈病灶边缘较为集中高灌注，表现与李勇等人[6]研究相似。脑膜瘤及转移瘤与高级别胶质瘤CBF值差异无统计学意义。此外，一些高级别胶质瘤常规增强呈轻度强化，3D-ASL呈高灌注区，病理结果显示为高级别胶质瘤，说明后者对于高、低级别胶质瘤的鉴别有重要意义。
3.21H-MRS成像在常见脑肿瘤的应用价值胶质瘤、脑膜瘤、转移瘤为常见临床脑肿瘤，确诊后相应临床治疗不同，因此术前正确诊断至关重要，但常规MRI序列及增强图像难以区分。MRS属非创伤性技术，可直接测定人体内化学物质，提供相应成分的数据信息，如Cho、Cr、NAA和氨基酸。胶质瘤为神经上皮肿瘤，其生长具有侵袭性，本研究发现瘤周波谱峰值比值胶质瘤较其他肿瘤略相似于瘤体，这与当前理论相符，其中Cho/Cr最接近（之前未见相似研究结果），故有助于胶质瘤肿瘤边界的确定。脑膜瘤理论上NAA峰应缺如，因神经元缺乏，不属于脑内，但本研究均存在，只是峰值较低，与邻近脑组织的部分容积效应有关，该研究胶质瘤、转移瘤较脑膜瘤的NAA/Cr峰值高、Cho/NAA峰值明显低，有助于脑膜瘤的鉴别。转移瘤与脑膜瘤同样不属于脑内，故NAA峰应缺失，本研究部分病例仍可见，其原因与上述脑膜瘤相似，另外Cho峰值升高，Cr峰值降低提示转移瘤。既往研究表明[7～8]，Lac和Lip峰出现，提示转移瘤可能性大，这与肿瘤生长旺盛，有氧代谢能量供应不足，无氧糖酵解增加，出现肿瘤液化、坏死有关，本研究部分转移瘤存在双L峰，个别胶质瘤亦见LL峰。 3.33D-ASL联合1H-MRS在常见脑肿瘤的应用价值3D-ASL与1H-MRS成像均为无创性功能成像，对于部分增强造影剂有应激反应患者来讲，具有很大优势，其分别与常规磁共振图像结合应用于脑肿瘤的诊断已被广泛认可，但两者联合应用的研究相对较少。典型胶质瘤、脑膜瘤及转移瘤仅靠常规扫描序列即可区分，但存在不典型脑膜瘤或单发转移瘤与胶质瘤鉴别困难，本研究脑膜瘤、转移瘤与低级别胶质瘤在3D-ASL易于区分，与高级别胶质瘤难以区分，进而在磁共振波谱图像，两种肿瘤NAA峰值明显降低甚至缺失，可与高级别胶质瘤波谱图相区别，此外，高级别胶质瘤瘤周肿瘤细胞浸润导致波谱图异常与脑膜瘤、转移瘤瘤周水肿波谱图相区别。
本研究存在缺陷，研究肿瘤种类较少，仅局限于常见胶质瘤、脑膜瘤和转移瘤三类脑肿瘤，对于其他多种类型脑肿瘤鉴别诊断存在局限性，另一方面，肿瘤病例数不足，样本量较少，说服力度不强。对于两种功能成像的技术方面，要求较高，体位需摆正，患者需高度配合，需严格避开脑脊液等影响后期成像的干扰区等多方面因素，都会导致结果存在一定不严谨性。总之，3D-ASL与1H-MRS成像技术联合应用于术前脑肿瘤的诊断具有重要意义，对其应用研究在未来有很大发展空间，是进一步实现精准医疗的有效措施。 参考文献