医学影像-MRI灌注成像在脑肿瘤诊断中的应用价值

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1、MRI灌注成像在脑肿瘤灌注成像在脑肿瘤诊断中的应用价值诊断中的应用价值王志敏王志敏 南京军区福州总医院南京军区福州总医院 医学影像中心医学影像中心 MRIMRI灌注成像（灌注成像（Perfusion Weighted ImagingPerfusion Weighted Imaging，PWIPWI）近年来快速发展的一门）近年来快速发展的一门新技术，是脑功能成像方法之一，其主要反映组织中微观血流动力学变化，新技术，是脑功能成像方法之一，其主要反映组织中微观血流动力学变化，可以活体无创性评价微血管系统，体现组织灌注情况可以活体无创性评价微血管系统，体现组织灌注情况PWI在脑缺血性疾病，尤其是缺血半

2、暗带的确定上的应用价值已得到公认，在脑缺血性疾病，尤其是缺血半暗带的确定上的应用价值已得到公认，而在脑肿瘤诊断中的应用也逐渐得到认可而在脑肿瘤诊断中的应用也逐渐得到认可分分 类类使用外源性示踪剂，即对比剂首过磁共振灌注成使用外源性示踪剂，即对比剂首过磁共振灌注成想法，以动态磁敏感对比增强（想法，以动态磁敏感对比增强（dynamic dynamic susceptibility weighted contrast susceptibility weighted contrast enhanced,DSCenhanced,DSC）灌注成像最常用）灌注成像最常用使用内源性示踪剂，即利用动脉血中的氢质

3、子作使用内源性示踪剂，即利用动脉血中的氢质子作为内源性示踪剂的动脉自旋标志（为内源性示踪剂的动脉自旋标志（arterial spin arterial spin labeling,ASLlabeling,ASL）注：本文主要说明注：本文主要说明DSCDSC原原 理理磁共振磁共振PWIPWI的基本原理是顺磁性对比剂进入毛细血管床时，引起其周围组织内的基本原理是顺磁性对比剂进入毛细血管床时，引起其周围组织内磁场的短暂变化，进而引起邻近氢质子共振频率改变，后者引起质子自旋失磁场的短暂变化，进而引起邻近氢质子共振频率改变，后者引起质子自旋失相，导致相，导致T2T2或或T2T2值缩短，信号强度改变值缩短

4、，信号强度改变主要参数：主要参数：局部血容量（局部血容量（rCBVrCBV）局部血流量（局部血流量（rCBFrCBF）平均通过时间（平均通过时间（rMTTrMTT）达峰时间（达峰时间（TTPTTP）灌注曲线（灌注曲线（signal intensity-time curvesignal intensity-time curve，SI-TSI-T）局部血容量（局部血容量（regional cerebral blood volume regional cerebral blood volume，rCBVrCBV）是指存在一定脑组是指存在一定脑组织血管结构内的血容量。一般来说，织血管结构内的血容量。一

5、般来说，rCBV rCBV 仅包括微脉管仅包括微脉管(直径小于直径小于 0.3mm 0.3mm 的的微血管微血管)系统，如小动脉、毛细血管和小静脉系统，如小动脉、毛细血管和小静脉平均通过时间（平均通过时间（mean transit time，MTTMTT）开始注射对比剂到时间开始注射对比剂到时间-密度曲线密度曲线下降至最高强化值一半时的时间，主要反映的是对比剂通过毛细血管的时间。下降至最高强化值一半时的时间，主要反映的是对比剂通过毛细血管的时间。它通常以秒为单位或以它通常以秒为单位或以 rCBV rCBV 与与 rCBF rCBF 之比的形式给出，即之比的形式给出，即MTT=rCBV/rCBF

6、MTT=rCBV/rCBF局部血流量（局部血流量（regional cerebral blood flow,rCBFregional cerebral blood flow,rCBF）指在单位时间内流经一指在单位时间内流经一定量脑组织血管结构的血流量，脑血流量值越小，意味着脑组织的血流量越定量脑组织血管结构的血流量，脑血流量值越小，意味着脑组织的血流量越低低达峰时间（达峰时间（time to peaktime to peak，TTP）指在TDC上从对比剂开始出现到对比剂浓度达到峰值的时间。TP值越大，意味着最大对比剂团峰值到达脑组织的时间越晚。二、技二、技 术术 参参 数数在常规增强扫描前扫描

7、在常规增强扫描前扫描,选择脂肪抑制梯度回波选择脂肪抑制梯度回波-平面回波平面回波(GRE-EPI)技术，技术，TR 1 450 ms，TE 45 ms，翻转角翻转角30，FOV 23 cm23 cm,矩矩128128，激励次数激励次数1 次，依据次，依据T2WI 图像所见，图像所见，采用采用12 个层面，个层面，层厚层厚5mm，层间距，层间距1.5 mm 以以覆盖全病灶，覆盖全病灶，50个时相，个时相，共共78s，产生产生600幅灌幅灌注图像注图像扫描前自动匀场，扫描前自动匀场，使用高压注射器，使用高压注射器，Gd-DTPA剂量剂量0.1mmol/kg，注射速率，注射速率2.53 ml/s，套

8、管针经肘前静脉注射，随后以相同速率注射，套管针经肘前静脉注射，随后以相同速率注射20ml生理盐水冲生理盐水冲刷。注射对比剂同步启动刷。注射对比剂同步启动PWI扫描扫描三、三、PWI在脑肿瘤诊断及鉴别诊断的应用在脑肿瘤诊断及鉴别诊断的应用胶胶 质质 瘤瘤脑胶质瘤的脑胶质瘤的MR表现多样，一般低级别胶质瘤多表现为表现多样，一般低级别胶质瘤多表现为T1WI等或稍低信号，等或稍低信号，T2WI高信号，边界不清，增强后一般仅轻度强化或无强化高信号，边界不清，增强后一般仅轻度强化或无强化而高级别胶质瘤多表现为不均匀而高级别胶质瘤多表现为不均匀T1WI低信号低信号 ，T2WI高信号，增强后表现为高信号，增强

9、后表现为不均匀的环状强化或花边状强化，中央多有囊变或坏死等不强化区不均匀的环状强化或花边状强化，中央多有囊变或坏死等不强化区PWI上肿瘤实质上肿瘤实质rCBV和和rCBF增加，增加，MTT缩短，中央囊变坏死区低灌注。周缩短，中央囊变坏死区低灌注。周围水肿带常可见高灌注区，胶质瘤增生越活跃其恶性程度越高，围水肿带常可见高灌注区，胶质瘤增生越活跃其恶性程度越高，rCBV值也越值也越高。高。胶质瘤胶质瘤脑脑 膜膜 瘤瘤脑膜瘤是颅内常见的肿瘤，其生长须依赖大量新生血管，是人体富含血管的脑膜瘤是颅内常见的肿瘤，其生长须依赖大量新生血管，是人体富含血管的肿瘤之一。其肿瘤之一。其rCBV和和rCBF显著增加

10、，由于脑膜瘤缺乏血脑屏障，对比剂漏显著增加，由于脑膜瘤缺乏血脑屏障，对比剂漏出血管外间隙快，故出血管外间隙快，故MTT显著延长，其灌注均匀，与常规显著延长，其灌注均匀，与常规MRI强化范围吻合强化范围吻合脑膜瘤脑膜瘤淋淋 巴巴 瘤瘤原发性脑淋巴瘤好发于大脑半球、胼胝体、丘脑及基底节区，发生在其他部原发性脑淋巴瘤好发于大脑半球、胼胝体、丘脑及基底节区，发生在其他部位少见。肿瘤可单发或多发，呈局灶型和弥漫型分布。肿瘤在位少见。肿瘤可单发或多发，呈局灶型和弥漫型分布。肿瘤在T1W I呈稍低或呈稍低或等信号，等信号，T2W I呈稍高或等信号。呈稍高或等信号。脑淋巴瘤血管无明显的内皮细胞增生、缺乏新生血

11、管生成，是一种乏血管肿脑淋巴瘤血管无明显的内皮细胞增生、缺乏新生血管生成，是一种乏血管肿瘤。瘤。PWI上呈低灌注表现，上呈低灌注表现，rCBV减低，减低，rCBF显著增加，显著增加，MTT延长。常规延长。常规MRI上脑肿瘤的强化，主要反映肿瘤对血脑屏障的破坏和血管通透性增加。上脑肿瘤的强化，主要反映肿瘤对血脑屏障的破坏和血管通透性增加。转转 移移 瘤瘤一些有原发病灶的颅内多发转移瘤，常规一些有原发病灶的颅内多发转移瘤，常规MR一般可作出诊断。但脑内单发转一般可作出诊断。但脑内单发转移瘤时常与颅内胶质瘤较难做出诊断。除肿瘤本身的灌注外，瘤周水肿带对移瘤时常与颅内胶质瘤较难做出诊断。除肿瘤本身的灌

12、注外，瘤周水肿带对鉴别两者有较大的帮助鉴别两者有较大的帮助胶质瘤瘤周水肿带是由于肿瘤浸润正常脑组织并诱导形成丰富且发育不成熟胶质瘤瘤周水肿带是由于肿瘤浸润正常脑组织并诱导形成丰富且发育不成熟的肿瘤微血管，导致局部微循环增加，的肿瘤微血管，导致局部微循环增加，rCBV增高增高脑转移瘤为膨胀性生长，肿瘤组织与正常脑组织分界清楚，同时由于转移瘤脑转移瘤为膨胀性生长，肿瘤组织与正常脑组织分界清楚，同时由于转移瘤的膨胀性生长，以及血脑屏障破坏所引起的脑水肿，使瘤周正常脑组织及其的膨胀性生长，以及血脑屏障破坏所引起的脑水肿，使瘤周正常脑组织及其内的血管受压、变细导致血管源性水肿，内的血管受压、变细导致血管

13、源性水肿，rCBV 减少减少单发转移瘤单发转移瘤胶质瘤胶质瘤I-II级级胶质瘤胶质瘤脑膜瘤脑膜瘤淋巴瘤淋巴瘤转移瘤转移瘤T1WI增强增强环状强化或花环状强化或花边状强化。坏边状强化。坏死区不强化死区不强化均匀强化，均匀强化，脑膜尾征脑膜尾征强化明显强化明显环状强化环状强化PWI肿瘤实质高灌肿瘤实质高灌注，坏死区低注，坏死区低灌注，周围水灌注，周围水肿带可见高灌肿带可见高灌注区注区高灌注高灌注低低 灌注灌注环状稍高灌环状稍高灌注，瘤周水注，瘤周水肿区低灌注肿区低灌注PWI参数参数rCBV和和rCBF增加，增加，MTT缩缩短。短。rCBV和和rCBF显著增显著增加，加，MTT显显著延长著延长rCB

14、V和减和减低，低，MTT延延长长rCBV和和rCBF增加，增加，MTT延长延长四、区分肿瘤的术前分级四、区分肿瘤的术前分级常规常规MRI 对于胶质瘤分级的判断一般依靠肿瘤的强化程度，由于影响强化程对于胶质瘤分级的判断一般依靠肿瘤的强化程度，由于影响强化程度的因素较多，包括血脑屏障的受损程度、肿瘤的血管化程度、细胞外间隙度的因素较多，包括血脑屏障的受损程度、肿瘤的血管化程度、细胞外间隙的大小以及肿瘤血管的通透性等。故常导致的大小以及肿瘤血管的通透性等。故常导致T1WI增强图与肿瘤的微循环灌注增强图与肿瘤的微循环灌注情况不相符。情况不相符。临床上常导致一些强化明显的低级别胶质瘤得到过度治疗；而对一

15、些中等度临床上常导致一些强化明显的低级别胶质瘤得到过度治疗；而对一些中等度强化的高级别胶质瘤由于术前低估，只能靠术后放疗来补救。因此，常规强化的高级别胶质瘤由于术前低估，只能靠术后放疗来补救。因此，常规MRI强化程度无法准确提供有关肿瘤血管生成方面的信息，对胶质瘤术前分强化程度无法准确提供有关肿瘤血管生成方面的信息，对胶质瘤术前分级评估有一定的难度。级评估有一定的难度。而而PWI可定量的反映肿瘤的微血管生成及血流灌注情况，可较科学的评价肿可定量的反映肿瘤的微血管生成及血流灌注情况，可较科学的评价肿瘤的分级，为术前做好准备。瘤的分级，为术前做好准备。研究表明高级别胶质瘤实质部分的研究表明高级别胶

16、质瘤实质部分的 rCBV和和rCBF明显高于低级别胶质瘤，高明显高于低级别胶质瘤，高级别胶质瘤的通透性明显高于低级别胶质瘤。故高级别的胶质瘤在常规级别胶质瘤的通透性明显高于低级别胶质瘤。故高级别的胶质瘤在常规T1WI增强及增强及PWI上均呈明显高灌注表现。上均呈明显高灌注表现。在灌注曲线上肿瘤级别越高，肿瘤实质信号下降越明显，曲线下面积越大。在灌注曲线上肿瘤级别越高，肿瘤实质信号下降越明显，曲线下面积越大。而瘤周水肿区的信号强度而瘤周水肿区的信号强度-时间曲线的信号下降幅度亦越明显，并高于对侧脑时间曲线的信号下降幅度亦越明显，并高于对侧脑白质。白质。胶质瘤胶质瘤III级级胶质瘤胶质瘤III级级

17、胶质瘤胶质瘤IV级级五、鉴别肿瘤复发和放疗后坏死五、鉴别肿瘤复发和放疗后坏死脑胶质瘤治疗后，影像学检查最关键的是鉴别肿瘤复发或放疗后损伤。脑胶质瘤治疗后，影像学检查最关键的是鉴别肿瘤复发或放疗后损伤。一些胶质瘤患者治疗后常规一些胶质瘤患者治疗后常规MRI上表现为明显强化肿块，伴周围脑白质广泛上表现为明显强化肿块，伴周围脑白质广泛水肿及占位效应，常不能区分是肿瘤复发还是放疗后坏死。水肿及占位效应，常不能区分是肿瘤复发还是放疗后坏死。但从但从PWI上可较好的鉴别二者：放疗后肿瘤复发患者，由于其增殖的肿瘤血上可较好的鉴别二者：放疗后肿瘤复发患者，由于其增殖的肿瘤血管，肿瘤最大管，肿瘤最大rCBV和和

18、rCBF值均较健侧皮质明显升高。值均较健侧皮质明显升高。放射性脑坏死患者，虽然常规放射性脑坏死患者，虽然常规MRI上可明显强化，但病灶最大上可明显强化，但病灶最大rCBV值、值、rCBF值较健侧皮质明显减低，时间强度曲线较平直，呈乏血供表现值较健侧皮质明显减低，时间强度曲线较平直，呈乏血供表现其原因是由于放疗造成局部血管内膜增厚甚至闭塞，从而导致局部组织坏死其原因是由于放疗造成局部血管内膜增厚甚至闭塞，从而导致局部组织坏死和纤维化使其血管分布程度和血液灌注率明显降低和纤维化使其血管分布程度和血液灌注率明显降低放疗后脑损伤放疗后脑损伤总总 结结利用利用PWI 分别对脑肿瘤进行定性、定量分析是近年来的研究热点，使脑肿瘤分别对脑肿瘤进行定性、定量分析是近年来的研究热点，使脑肿瘤的诊断从以往的仅注重大体的、形态学的研究上升到微观的、形态与功能并的诊断从以往的仅注重大体的、形态学的研究上升到微观的、形态与功能并重的研究，对常规重的研究，对常规MRI序列检查是个非常有益的补充。序列检查是个非常有益的补充。