3D-ASL技术在鉴别脑胶质瘤术后改变与复发的临床应用

              刘矿   湖州中心医院

  【摘要】 目的  研究三维动态自旋标记技术（3D-ASL）在胶质瘤术后改变与复发的临床应用价值。方法 选择手术和放疗后的25例胶质瘤患者，于再次手术前进行常规MRI平扫 、增强扫描、3DASL检查。3DASL测量病变区相对血流量，判断是否存在肿瘤的复发和放射性损伤，对照患者再次手术的病理结果，以分析3DASL在肿瘤复发和放疗后改变的应用价值。结果 25例患者中17例为肿瘤复发，8例放射性坏死及术后改变。肿瘤复发病变区rCBF明显高于镜像区而放射性坏死及术后改变区域的rCBF明显较镜像区降低，两者间具有显著性差异（P<0.05）。 结论 3DASL能反映脑胶质瘤微循环的灌注情况，在评估脑胶质瘤术后改变及复发方面有重要的临床价值。

   关键词：脑胶质瘤；磁共振成像；三维动脉自旋标记技术

动脉自旋标记磁共振成像（arterial spin –labeling magnetic resonanace imaging,ASL）是近年来发展迅速的无创磁共振成像（MRI）脑灌注成像，它利用血液中水分子作为内源性对比剂，能够完全无损测量脑血流量，与临床应用广泛的正电子发射断层扫描（PET）、CT灌注成像、MRI动态磁敏感增强成像（DSC）相比是最为安全的成像方式。传统的ASL序列成像信噪比较低，速度较慢，扫描层面有限，应用范围局限，目前新一代3DASL序列扫描速度快，可重复性强，达到全脑成像非常适合临床用以了解、检测脑组织血流灌注情况。已有证据表明，ASL可用于脑肿瘤灌注的评估和作为DSC-MRI的替代^[1-3]。本研究旨在探讨3DASL在脑胶质瘤术后改变与复发的临床应用价值。脑胶质瘤呈浸润性生长，手术难以根治，术后多辅助放疗、化疗等方法继续控制病情发展。但其复发率仍较高，病情的观察多靠影像学检查，胶质瘤的复发和放射性损伤均可造成病变区的血脑屏障破坏，MRI或CT增强扫描表现为病变区的异常强化，常规影像学方法很难鉴别。

1   资料与方法

1.1 一般资料

   收集我院神经外科行开颅手术后，再与放疗后的患者25例，男18例，女7例，所有患者均未接受化疗。首次病理诊断包括Ⅱ～Ⅲ级星形胶质细胞瘤19例，Ⅳ级胶质母细胞瘤4例，Ⅰ～Ⅱ级星形细胞瘤2例。

1.2 检查方法

采用DiscoveryMR 750 3.0T超导型磁共振、8通道头颅相控阵线圈检查，行常规平扫、3DASL序列及增强扫描。3D-ASL为基于FSE的3D Spiral采集，脉冲式和连续式有机结合标记，具体参数TR4632.0ms,TE10.5ms,points:512,Arms:8,NEX:3,Post Lable Delay:1525.0 FOV24.0cm,层厚4.0mm,层数36，扫描时间4min29s.

1.3 图像获取与分析

   采用GE MR ADW4.6工作站的Functool软件进行图像后处理，得出3DASL的脑血流（cerebralblood flower.CBF）图,并结合常规序列扫描图像，测量层面为瘤体实性最大层面，在瘤体实性最大血流灌注区域、镜像区域各测3个感兴趣（ROI）内的局部脑血流量（rCBF）.请两位以上高年资影像医师分析数据及图像，判断上述病变区域内是否存在肿瘤复发或放射性坏死。

2 结果

  随访中25例患者均因颅内高压，癫痫等症状加重而行再次开颅手术，术后病理结果为胶质瘤复发18例，放射性损伤的7例。常规MRI平扫及增强扫描示：胶质瘤术后病变区均存在异常强化区、强化区内的不规则无强化区、强化区周围不规则水肿带。病变占位效应程度不一，放射性坏死和肿瘤复发均可表现为异常强化区，而放射性坏死多为不规则环形强化近似珊瑚礁样。或类圆形环形强化近似脱髓鞘改变（图2），胶质瘤复发者强化区多呈现为强化环局部团块影，或在原发病灶之外的水肿区域出现异常强化团块，中心也可见坏死区（图1）.

   3DASL图像及数据示：放射性坏死者病变区较镜像区血流明显减少，表现为病变区信号低于对侧，因水肿挤压周围血管致其移位但无血管增多，病变区rCBF较对侧明显减少（P<0.05）(图2)。肿瘤复发者病变区较镜像区血流增加，表现为病变区信号增强，提示血供增多，局部rCBF明显高于对侧（P<0.05）(图1).

图 1                                     图2                  

图1 男，37岁胶质瘤术后合并放疗  平扫显示双侧额叶长T1、长T2病灶，增强扫描显示右额叶见片状强化灶，3DASL灌注成像显示强化病灶区呈低灌注改变，而左额叶见片状高灌注改变区域，临床诊断为右额叶放疗后改变，左额叶胶质瘤复发。

图2 女 38岁胶质瘤术后合并放疗  平扫显示右侧额叶长T1、长T2病灶，增强扫描显示右侧额叶片状强化灶，3DASL显示强化病灶区域呈低灌注改变，临床诊断为右额叶胶质瘤放疗后改变。

3 讨论

  胶质瘤的复发和放射性损伤都可以造成病变区血脑屏障破坏，增强扫描后都可以表现为造影剂在血脑屏障破坏处浓聚，呈不同程度的异常强化及病变周围的水肿，因此常规MRI平扫和增强扫描不易将二者鉴别开来。有些学者通过CT或MRI对比剂灌注法（PWI）于术前判断胶质瘤的恶性程度，发现不同级别的胶质瘤血供有别，恶性程度高者明显较恶性程度低者血供丰富，表现为rCBF、rCBV增高更显著^[4-5]。动脉自旋标记成像（ASL）在一定程度上可以反映肿瘤组织的病理血管密度，ASL和PWI的比较研究中发现，两种方法对胶质瘤血供和级别判断基本一致甚至优于后者^[6-7]，甚至有文献称ASL在判断肿瘤恶性程度方面与正电子发射断层扫描（PET）相媲美。由于放射治疗可以造成血管内皮细胞的坏死以及血管源性水肿，血供减少。但血脑屏障的完整性被破坏，致造影剂向脑组织内溢出，局部出现异常强化。而这种异常强化区应为乏血供区。本组病例中放射性坏死区rCBF减低也证实这一点。而在肿瘤复发者，异常强化区的血供较对侧增多。本研究采用3DASL法判断胶质瘤是否复发抑或放射性坏死。结果显示放射性坏死者均表现为局部脑血流量的减低。在胶质瘤复发者中，由于肿瘤细胞的异常增殖，并且表达血管内皮生长因子，血供需求增高，致肿瘤血管形成，因此血供增加。本文研究结果示异常强化的为肿瘤组织，该区域的血流量明显升高。

   ASL又分为连续性动脉自旋标记（continuous aterial spin labeling,CASL）和脉冲式动脉自旋标记（pulsed aterial spin labeling,PASL）,本文采用的是后者，它的优点在于一次可以采集多层图像，最终可以获得与DCE法相同的图像层数，其次它还大大减弱了PASL对通过时间变化的敏感性，在提高信噪比的同时，使得CBF的定量测量更加准确^[8].3DASL也有它的局限性，对摆位要求严格，如果头部倾斜，两侧的标记位置不在同一解剖水平面上会导致rCBF的计算错误，造成两侧大脑半球灌注差异的假象。同时标记位置的选择也容易受到人为因素的影响。对患者活动的敏感性较高，而且易受大静脉如上矢状窦，脑脊液的污染，磁化传递效应等诸多方面都可能会影响3DASL灌注的测量，所以对3DASL灌注的测量也要客观、全面的评价。

   手术损伤也会导致局部脑组织星形细胞瘤和小胶质瘤的激活，早期参与坏死组织的吸收、清洁及炎性反应，后期异常增生的纤维型星形胶质细胞则在手术区周围组织内形成胶质瘢痕，而胶质瘢痕区在组织学上血供较少，增强扫描后可不强化或轻微强化^[9]。由于胶质细胞含量多，常规平扫T1WI可呈稍高信号。这两点可与胶质瘤复发及放射性损伤鉴别。

    综上所述，3DASL技术是一种完全无创的、不需注射对比剂的全脑灌注成像方法，可重复性强且简单易行，对肾功能不全者或存在出血病灶的患者，仍可以进行检查。它可作为肿瘤病变灌注成像的全新解决方案，能评价肿瘤新生血管的血供。在鉴别胶质瘤术后复发和放射性损伤方面更具有诊断参考价值，但是由于病例数较少，观察时间点单一，有待于进一步大病例的动态研究。

                            参 考 文 献

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