脑胶质瘤(brain glioma，BG)为常见颅内原发性肿瘤，发病率可占颅内肿瘤的35%～60%，并呈逐年上升趋势^[1]。外科手术为BG的主要治疗手段，但BG生物行为复杂，选择合适的手术方案方可达到理想疗效，而术前准确评估其病理分级是确定手术方案的关键^[2]。常规磁共振成像可显示肿瘤的形态及信号特征，常规增强检查还能评估部分血脑屏障信息，辅助判断肿瘤的良恶性，但难以准确评估恶性肿瘤的分级^[3]。影响纵向弛豫的T1加权动态对比增强磁共振成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)，影响横向弛豫的T2动态磁敏感对比增强灌注加权成像(dynamic susceptibility contrast-enhanced perfusion weighted imaging，DSC-PWI)，以水质子为自身内源性示踪剂的三维动脉自旋标记(three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL)，上述3种灌注技术均可用于判断BG病理分级，但各具优势与不足^[4]。基于此，本研究分析上述3种灌注技术在术前评估BG分级中的应用价值，为BG诊疗提供临床依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

       回顾性分析2017年2月至2020年12月我院48例术前经DCE-MRI检查，34例术前经DSC-PWI及3D-ASL检查的BG患者临床资料。纳入标准：(1)术前接受相应影像学检查，术前未接受抗肿瘤治疗；(2)经手术病理诊断为BG且首次诊疗；(3)年龄≥18岁；(4)临床资料完整。排除标准：(1)因头部伪影未获得有效的MRI扫描图像；(2)既往脑部手术史。82例BG患者男43例，女39例；年龄18～71 (50.96±11.28)岁；临床症状以头痛头晕、局灶性或全身性癫痫发作、运动障碍、颅内压增高为主。所有患者术后根据世界卫生组织2007年制定的中枢神经系统肿瘤分级标准分级^[5]，其中Ⅱ级32例，Ⅲ级24例，Ⅳ级26例。本研究经江汉大学附属湖北省第三人民医院医学伦理委员会批准(批准文号：2021伦审科第19号)，免除受试者知情同意。

1.2 扫描方法

       MRI扫描采用西门子超导型磁共振成像系统MAGNETOM Verio 3.0 T，常规扫描T1加权矢状位、T1加权横断位、T2加权横断位及FLAIR成像；T1加权动态对比增强MR先行T1梯度回波容积插值屏息扫描(volume interpolated breath-hold examination sequence，VIBE)序列，TR 5.08 ms，TE 1.74 ms，FOV 260 mm×260 mm，矩阵138×192，层厚5 mm，翻转角2°及15°；DCE-MRI扫描采用T1时间分辨交叉随机轨迹成像(time-resolved angiography with interleaved stochastic trajectories，TWIST)序列，TR 4.82 ms，TE 1.88 ms，FOV 260 mm×260 mm，矩阵138×192，层厚3.2 mm，翻转角12°，共采集75次，间隔5.3 s，在采集第6次前，经肘静脉注入钆喷葡胺(批准文号：H20080146，规格：0.5 mmol/mL，德国拜耳医药保健有限公司) 0.1 mmol/kg，注射速率4 mL/s。

       DSC-PWI扫描则采用平面回波序列(spin echo echo-planar image，SE-EPI)，TR 1500 ms，TE 30 ms，FOV 230 mm×230 mm，矩阵128×128，层厚4 mm，翻转角90°，扫描时间约为1 min 50 s，共50期，每期20帧图，在扫描第6期前注射钆喷葡胺对比剂，使用方法同上述DCE-MRI扫描。

       3D-ASL扫描前嘱患者绝对制动，使用伪连续脉冲标记及交错的螺旋快速自旋回波序列背景抑制，达到全脑三维容积采集效果，TR 5000 ms，TE 36 ms，FOV 192 mm×192 mm，矩阵256×256，42层，层厚3 mm，标记后延迟时间1800 ms，采集时长约为4 min 29 s。

1.3 图像处理方法

       DCE-MRI数据导入动态对比增强定量分析软件(mini Kinetics tool)，应用extended Tofts model模型，输入函数，获得脑组织时间-信号强度曲线，经药代动力学计算并选择感兴趣区自动匹配相应图像(感兴趣区避开坏死、囊变及出血区，下同)，得到后处理图及灌注参数——容积转运常数(volume transport constant，K^trans)、速率常数(rate constant，Kep)、血管外细胞外间隙容积分数(extravascular extracellular space fraction，Ve)、血浆容积分数(plasma volume fraction，Vp)；由两名医师分别在DCE-MRI后处理图上采用“热点法”手动放置感兴趣区，面积为25～40 mm²，得到各参数测量值，该方法在异质性肿瘤中选取侵袭性最高的实性部分分析，并结合专业医师的经验，具有良好准确性，两名医师分别取3个感兴趣区，取平均值为各参数的最终测量结果。

       DSC-PWI数据传输至后处理工作站(西门子Syngo.via)，行头动校正调整阈值后，生成彩色脑血流量(cerebral blood flow，CBF)图，采用“最大层面法”手动调节感兴趣区，面积为25～40 mm²，取肿瘤最大血流量(tumour blood flow values of max，TBFmax)区，以对侧正常半球、灰质、白质作参考，得到相对CBF (relative of CBF，rCBF)，两名医师分别取3个感兴趣区，取平均值为各参数的最终测量结果。

       3D-ASL数据传输至后处理工作站，自动得到伪彩图，采用“最大层面法”手动调节感兴趣区，面积为25～40 mm²，测得TBFmax，将TBFmax分别与对侧正常半球、灰质、白质血流值作对比，计算rCBF，由两名医师分别取3个感兴趣区，取平均值为各参数的最终测量结果。

1.4 统计学方法

       数据分析用SPSS 22.0软件处理；计量资料以均数±标准差(x¯±s)表示，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较则用LSD-t检验；计数资料以例或百分比n (%)表示，采用χ²检验；诊断价值采用ROC曲线评估；P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同BG病理分级者DCE-MRI参数比较

       不同BG病理分级者Kep、Vp比较，差异无统计学意义(P＞0.05)；BG病理分级Ⅱ级者K^trans及Ve明显低于Ⅲ级、Ⅳ级者(P＜0.05)，但Ⅲ级与Ⅳ级者间K^trans、Ve比较，差异无统计学意义(P＞0.05)，见表1，典型病例分析见图1。

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图1  男性，73岁，右侧额叶胶质瘤Ⅲ级。动态对比增强磁共振成像定量K^trans、Ve值较低，难以进一步鉴别高级别脑胶质瘤。
图2  K^trans、Ve诊断脑胶质瘤病理Ⅳ级的ROC曲线。

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表1  不同脑胶质瘤病理分级者动态对比增强磁共振成像参数比较(x¯±s)

2.2 DCE-MRI参数对BG病理Ⅳ级的诊断价值分析

       ROC曲线分析显示，K^trans、Ve均对BG病理Ⅳ级具有一定诊断价值(P＜0.05)，见表2、图2。

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表2  K^trans、Ve对脑胶质瘤病理Ⅳ级的诊断价值分析

2.3 不同BG病理分级者DSC-PWI、3D-ASL参数比较

       DSC-PWI、3D-ASL检查中，不同BG病理分级者间与对侧半球、灰质及白质对比的rCBF差异均有统计学意义(P＜0.05)，Ⅱ级者rCBF均低于Ⅲ级、Ⅳ级者(P＜0.05)，Ⅲ级者低于Ⅳ级者(P＜0.05)，见表3，典型病例见图3、4。

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图3  男，60岁，左侧颞叶胶质瘤Ⅳ级。动态磁敏感对比增强灌注加权成像测量相对脑血流量及脑血容量，能准确评估脑胶质瘤病理分级。
图4  女，42岁，左侧额叶胶质瘤Ⅱ级，三维动脉自旋标记技术测量相对脑血流量分析微循环灌注，能准确评估脑胶质瘤病理分级。
图5  DSC-PWI、3D-ASL参数诊断BG病理Ⅳ级的ROC曲线。

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表3  不同脑胶质瘤病理分级者DSC-PWI、3D-ASL参数比较(x¯±s)

2.4 DSC-PWI、3D-ASL参数对BG病理Ⅳ级的诊断价值分析

       ROC曲线分析显示，DSC-PWI与3D-ASL测量的rCBF均对BG病理Ⅳ级具有较高诊断价值(P＜0.05)，见表4、图5。

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表4  DSC-PWI、3D-ASL参数对脑胶质瘤病理Ⅳ级的诊断价值分析

2.5 DSC-PWI参数rCBF与3D-ASL参数rCBF比较

       DSC-PWI与3D-ASL测量的rCBF差异无统计学意义(P＞0.05)，见表5。

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表5  DSC-PWI参数rCBF与3D-ASL参数rCBF比较(x¯±s)

3 讨论

       DCE-MRI的定量参数K^trans、Ve是评估血管通透性的重要参数，正常血脑屏障完整时，对比剂不能由血管渗透至血管外，K^trans、Ve值近乎为0^{[6, 7]}。在出现恶性肿瘤时，新生血管基底膜不完整，通透性升高，对比剂可渗透至血管外，K^trans、Ve值随之增加^{[8, 9]}。本研究中，BG病理分级Ⅱ级者K^trans及Ve明显低于Ⅲ级、Ⅳ级者，BG病理分级与K^trans、Ve也呈显著正相关，提示K^trans及Ve值可随BG病理分级的升高而增加，能辅助术前诊断，与既往报道一致^[10]。然而，近年有研究发现^{[11, 12]}，Ⅲ级与Ⅳ级BG的肿瘤新生血管基底膜均不完整，血管通透性相近，对比剂渗透至血管外情况相同，DCE-MRI参数难以鉴别Ⅲ级与Ⅳ级BG。本研究结果显示，K^trans、Ve虽然对BG病理Ⅳ级具有一定诊断价值，但BG Ⅲ级与Ⅳ级者间K^trans、Ve比较，差异无统计学意义。这也说明，DCE-MRI参数在术前评估BG病理分级方面存在一定缺陷，只能初步分辨低级别与高级别BG，难以进一步鉴别高级别BG的具体分级^{[13, 14]}。

       与DCE-MRI不同，DSC-PWI是测量CBF及脑血容量的标准方法，可评估肿瘤组织血管密度，能反映BG血流动力学及新生血管具体数量，与血脑屏障破坏程度、血管通透性变化无相关性^{[15, 16]}。本研究中，DSC-PWI测量的rCBF在Ⅲ级与Ⅳ级BG间差异有统计学意义，且对BG病理Ⅳ级具有较高诊断价值，提示DSC-PWI参数能准确评估BG病理分级。考虑该结果与随着BG病理分级的升高，肿瘤体积增大、新生血管增生，使rCBF逐渐增加有关^{[17, 18]}。

       3D-ASL则是一种无创灌注技术，可利用自身循环动脉血中水质子，行射频脉冲磁化标记，具有安全无创、可重复等优点^[19]。近年国外研究还发现^[20]，3D-ASL技术能利用rCBF参数分析肿瘤微循环灌注情况，对BG病理分级诊断有利。本研究中，BG病理分级随3D-ASL对侧半球rCBF、对侧灰质rCBF、对侧白质rCBF的升高而升高，且3D-ASL测量的rCBF均对BG病理Ⅳ级具有较高诊断价值，提示3D-ASL也能准确评估BG病理分级，与上述国外报道相似。本研究还发现，3D-ASL与DSC-PWI测量的rCBF数值相近，均能用于术前BG分级评估。然而，两种技术具有各自特点，3D-ASL虽然具有安全无创的优点，但仅能获得rCBF一种参数，还易受脑脊液污染，影响诊断^[21]；DSC-PWI需要使用对比剂，肾功能不全、对比剂过敏等患者限制应用，但图像分辨率较3D-ASL高，还能测量血流通过的时间特点，通过多种参数综合判断BG分级^[22]。因此，DSC-PWI、3D-ASL均能辅助判断BG病理分级，但各具优势，临床可结合实际情况选择合适的灌注技术。另外，DCE-MRI作为临床广泛应用的灌注技术，应用范围广，可辅助鉴别低级与高级BG，若临床要进一步明确高级BG的分级，则需联合DSC-PWI或3D-ASL技术观察，具体联合方案应结合二者优缺点选择个性化的灌注方案。此外，本研究作为回顾性分析，样本量较小，结果可能存在一定偏倚，为保证本结论的科学性与严谨性，还需后续大样本量前瞻性研究的论证。

       综上所述，DCE-MRI及DSC-PWI、3D-ASL均能通过参数判断BG病理分级，但DCE-MRI在鉴别BG Ⅲ级与Ⅳ级时存在欠缺，DSC-PWI能测量多种参数准确判断BG分级，3D-ASL能无创、准确判断BG分级，各有其优劣性。