脑胶质瘤是中枢神经系统常见的原发肿瘤。胶质瘤的分级在临床工作中对肿瘤的生物行为判断、治疗方案制定以及预后转归推测均有帮助。目前的研究表明依据扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI)、动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)、灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI)、MRS等磁共振成像技术，通过分析脑胶质瘤水分子扩散、肿瘤微血管通透性、局部脑血流动力学、活体组织代谢等特性，可以对肿瘤进行分级。但这些成像方式或扫描时间长，或图像后处理繁杂，均有一些限度。

       近年来，一种称为Magic (magnetic resonance image complication)的快速多对比度磁共振定量成像技术出现，这种新技术可以一次性获得组织的5种定量值，以及多种加权图像。定量值包括纵向T1值（quantitative T1 values，qT1)、横向T2值（quantitative T2 values，qT2）和质子密度（proton density，PD)。阅片时，通过改变重复时间、回波时间，可以生成包括T1WI、T2WI、FLAIR在内的，基于自旋回波序列的任何对比加权的图像。尽管有报道称，不使用对比剂的脑T2 FLAIR与常规T2 FLAIR相比图像质量有所下降，但诊断能力可与常规MRI扫描序列T2 FLAIR相媲美^[1]。并且有报道称，与Magic相似的synthetic MR（合成MR技术）已用于评估多发性硬化症、脑转移瘤、Sturge-Weber综合征等，结果令人满意^[2,3,4]。例如，Hagiwara等^[3]发现，合成的T1IR图像能够比常规T1IR图像检测到更多的脑转移瘤病灶。

       然而，对于胶质瘤的T1、T2值与胶质瘤分级是否存在相关关系，目前尚未见有文献报道，且鉴于组织内对比剂的浓度可以影响组织的T1值。有报道称T1 mapping可用于定量分析肝组织内对比剂Gd-EOB-DTPA的含量^[5]，本文拟通过胶质瘤肿瘤实性及瘤周增强前后的qT1测定，初步探讨T1、T2定量参数在脑胶质瘤病理分级上的应用价值。

1　材料与方法

1.1　一般资料

       2018年11月至2019年10月于中国医科大学附属第一医院放射科进行颅脑MRI检查，并经手术病理证实的胶质瘤22例。其中，男12例，女10例，年龄29~69岁，平均52.91岁。22例均行平扫＋增强扫描。所有病例均知情同意。

1.2　分组

       按照2016年WHO中枢神经系统肿瘤分类分级诊断，将胶质瘤Ⅰ、Ⅱ级作为低级别（low-grade gliomas，LGG)，Ⅲ、Ⅳ级作为高级别（high-grade gliomas，HGG)。其中LGG组9例（40.91%)，HGG组13例（LGG，59.09%)。

1.3　扫描方式

       所有患者均在带有21通道头部线圈的3.0 T MRI系统（GE公司3.0 T Pioneer，美国）上进行MRI扫描。所有患者在静脉注射Gd对比剂之前和之后均进行Magic方式扫描和补充扫描。Magic扫描均取轴位轴面，补充扫描有：对比剂注入前轴位T2 FLAIR，注入后矢状、冠状断面常规增强扫描。对比剂为钆特酸葡胺，剂量为0.1 mmol/kg，经肘静脉注入，详细参数见表1。

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表1  参数的设置
Tab.1  Settings of scan parameters

1.4　测值

       Magic扫描数据自动生成T1 maping和T2 maping图，由两位影像诊断医师参照各序列MR图像共同确定感兴趣区，对肿瘤实质及瘤周进行测值。测值内容包含强化前、强化后肿瘤实质和瘤周的T1值(qT1)、T2值(qT2)，并求出强化后肿瘤实质和瘤周的增强后T1值变化的百分比。(1）肿瘤实质的界定：若是肿瘤实质有强化，就选择增强扫描有强化部分；如果无强化，就选择肿瘤T2 FLAIR上等或高信号区域。(2)瘤周的界定：肿瘤实质周围1 cm内。ROI选取过程中尽可能小，且避开坏死、出血、囊变，以确保其病理组织相同或者类似。Magic序列扫描完成后，在主机上能够得到T1/T2 mapping定量图像及一系列图像，包括T1WI、T2WI、质子密度加权成像（proton density weighted imaging，PDWI)、T1 FLAIR、T2 FLAIR、短时间反转恢复序列（short TI inversion recovery sequency，STIR)、相位敏感翻转恢复成像（phase-sensitive Inversion recovery，PSIR)、亮血成像（phase-sensitive inversion recovery，PSIR)、双翻转灰质成像（double inversion recovery graymatter，DIR GM)、双翻转白质成像（double inversion recovery whitematter，DIR GM)，选择相应的容易识别肿瘤和瘤周的图像进行6处ROI强化前后qT1、qT2测值，均测量3次取平均值。最后，计算增强后T1值变化的百分比，即增强后T1值变化的百分比=（强化前qT1-强化后qT1)/强化后qT1*100%。

1.5　统计学分析

       使用SPSS 25.0统计软件，对HGG、LGG肿瘤和瘤周测值进行独立样本t检验；使用ROC曲线法区分良恶性胶质瘤的临界值；测量值以均数±标准差(±s)表示，检验水准α=0.05。

2　结果

       22例胶质瘤实质和瘤周T1值、T2值以及增强后T1值测量结果见表2、表3。

       强化前LGG与HGG肿瘤实质、瘤周之间的qT1、qT2没有显著差别(P均>0.05)；增强后LGG的qT1大于HGG(图1高级别肿瘤、图2低级别肿瘤），两者差异显著(P<0.05)，见表2；HGG和LGG肿瘤实质强化后qT1的ROC曲线下面积为0.786，诊断阈值为927 ms，敏感度为55.6%，特异度为100%，P=0.025，见图3。

       增强前后LGG的肿瘤实质的增强后T1值变化的百分比<HGG；ROC曲线下面积为0.786，P=0.025，当增强后T1值变化的百分比小于42.5％时诊断LGG可能大，敏感度为92.3%，特异性为55.6%，见图4。

       增强后LGG与HGG瘤周的qT1、T1值变化百分率没有显著差异(P均>0.05)，见表3。

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图1  高级别胶质瘤。从左至右、从上到下分别是：合成图像（T1WI、T2WI、T2 FLAIR)；合成T1 mapping、合成T2 mapping、常规扫描T2 FLAIR；增强后合成图像（T1 mapping+C、T2 mapping+C、T1WI+C)
Fig. 1  High-grade glioma. From left to right and top to bottom: composite images (T1WI, T2WI, T2 FLAIR); synthesized T1mapping, synthesized T2 mapping, regular scan T2 FLAIR; synthesized image after enhancement (T1mapping + C, T2 mapping + C, T1WI + C).

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图2  低级别胶质瘤。从左至右、从上到下分别是：合成图像（T1WI、T2WI、T2FLAIR)；合成T1 mapping、合成T2 mapping、常规扫描T2 FLAIR；增强后合成图像（T1 mapping+C、T2 mapping+C、T1WI+C)
Fig. 2  Low grade glioma. From left to right and top to bottom: composite images (T1WI, T2WI, T2FLAIR); synthesized T1 mapping, synthesized T2 mapping, regular scan T2 FLAIR; synthesized image after enhancement (T1 mapping + C, T2 mapping + C, T1WI + C).

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图3  高级别胶质瘤与低级别胶质瘤增强后qT1的ROC曲线
图4  高级别胶质瘤与低级别胶质瘤增强后T1值变化的百分比的ROC曲线
Fig. 3  ROC for discrimination between low and high grade gliom by T1 value after enhancement.
Fig. 4  ROC for discrimination between low and high grade gliom by the percentage change of T1 value.

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表2  高低级别胶质瘤肿瘤实质测量值比较
Tab. 2  Comparison of parenchymal values of high and low grade glioma tumors

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表3  高低级别胶质瘤瘤周测量值比较
Tab. 3  Comparison of peri-tumoral values of high and low grade glioma tumors

3　讨论

       Magic全称多对比度一站式弛豫定量技术。Magic技术的成像过程与传统方法完全不同，它扫描一次"MDME (multiple-dynamic multiple-echo）序列"，在这个序列中直接采集多个回波、多个时间点的信号强度，一次性计算出T1、T2和PD，这是确定脑组织T1、T2加权图像对比度的最直接、最客观的方法^[6]。与常规MRI相比，此技术的潜在优势是在图像采集后可以创建基于自旋回波序列的任何对比度加权像。

       在快速量化技术出现之前，测量弛豫时间这种定量方法很早就有，但是这种技术非常耗时，并且需要通过不同的序列分别测量T1、T2弛豫时间，非常耗时。因此，只能用于实验，在临床上不可行。Magic只需要4~6 min就能完成弛豫时间的测量以及合成图像的重建，这使磁共振T1、T2值定量成像的临床应用变为可能。但是，Magic扫描生成的各种对比加权像比临床常规成像，在组织间过渡时，边界部对比显示过于强烈。这种情况在FLAIR序列尤为明显。对此，本研究以补充扫描加以弥补，但总体扫描时间并没有增加。

       胶质瘤肿瘤实质由珊栏状肿瘤细胞、丰富的血管、炎性细胞组成及组织水组成，脑肿瘤组织结构的改变导致水分含量变化，组织中内液的含量与纵向弛豫率（1/T1）之间存在线性关系。高级别胶质瘤瘤内显微镜下出现微坏死，肿瘤血管密度增加等情况，这些结构上的变化会增加组织内液，可以造成高低级别肿瘤组织T1、T2弛豫时间的不同；Kelly等^[7]通过穿刺活检发现在胶质瘤的周围存在肿瘤细胞，这个区域内包括正常的脑组织、新生肿瘤细胞及组织水肿，因此，肿瘤周围也应是良恶性胶质瘤的研究区域。

       纵向弛豫时间反映的是组织纵向磁化的恢复速度，T2弛豫时间通过描述组织横向磁化衰减来反映组织的特异性，不同生物组织因其细胞和间质成分差异，成分中氢质子所处物理化学环境不同，都有特定的T1值和T2值。高低级别胶质瘤所构成病例组织成分比例不同，理应有不同的T1值和T2值。但本研究平扫时肿瘤实质及瘤周的qT1、qT2在高、低胶质瘤之间差异均没有统计学意义，推测其原因可能是本组病例样本不够，两者肿瘤内部结构变化的差异与肿瘤的浸润造成的肿瘤变化，用Magic技术扫描，尚不足以显示出来。

       增强后Magic扫描可获得胶质瘤增强后的qT1。正常情况下，脑组织由于血脑屏障（blood brain barrier，BBB)的保护，对比剂无法从血管内渗漏出血管外细胞外，即增强前后qT1值没有明显改变。而胶质瘤患者由于肿瘤对血脑屏障的破损，钆剂可通过被损坏的BBB而进入脑胶质瘤组织间隙，改变肿瘤内外的局部磁场，从而改变肿瘤实质的T1值，良性胶质瘤肿瘤血脑屏障破坏轻，组织液中的Gd剂含量少，T1缩短不及恶性胶质瘤明显。本组病例的结果显示，恶性胶质瘤增强后，T1值小于良性胶质瘤，证明了这一机制。并且对比剂外渗造成的MR信号改变受多种因素影响，其中就含有毛细血管通透性和组织灌注的高低。Blasiak等^[8]认为高级别胶质瘤存在着血管过度生成，迂曲的血管表现出通透性增加，从而导致水、钆剂、细胞外液及蛋白质在血管外细胞间隙滞留。而良性胶质瘤与恶性胶质瘤相比血管内膜具有较高的完整性，漏出的钆剂相对较少。本研究参照肿瘤的平扫T1值，用强化百分率的指标进一步体现高级别胶质瘤增强后T1值减低更明显的客观事实。但瘤周的qT1两组间差异不明显，考虑原因还是瘤周的肿瘤组织浸润未形成瘤块，肿瘤血管密度差别不足以被反映出来。

       本研究的不足之处，首先是研究病例数少，有研究认为，定量T2弛豫时间可能比常规的T2加权成像能更好地检测到非增强肿瘤的进展^[9]。本研究并没有发现T2值在高低级别肿瘤鉴别上的价值，这有待进一步的研究；其次，胶质瘤是不均质肿瘤，文中的测值与手术病例组织取材并没有完全对应，这必然避免不了一定程度的测量误差。

       综上所述，Magic技术在较短时间内一次扫描便可获得多个对比图像和多个定量值；胶质瘤强化后T1值和强化后T1值变化率可作为胶质瘤分级诊断指标。笔者相信，Magic可以应用于颅脑MRI临床检查，读片者可以像测量CT值一样测量弛豫时间，通过结合常规图像和T1 mapping、T2 maping，将为胶质瘤临床诊疗过程提供更多的有用信息。