胶质瘤占恶性脑肿瘤的81%，有显著的死亡率和发病率^[1]。近年来，影像学的发展为其提供了更多的信息。然而，各级之间是否存在影像差异，通过哪些影像手段进行级别区分，具体怎么区分等问题仍未完全清楚；且病理级别影响患者的生存率及预后。磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI）及三维动脉自旋标记（three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL）成像可以反映肿瘤的微血管、微出血及血流灌注。本研究主要探讨SWI及3D-ASL对鉴别各级胶质瘤的价值。

1　材料与方法

1.1　病例资料

       回顾性分析2016年5月至2018年3月期间，到我院就诊并经术后病理证实的脑胶质瘤患者92例：Ⅱ级35例平均年龄为（41.89±12.76）岁；Ⅲ级13例，平均年龄为（40.92±12.51）岁；Ⅳ级44例，平均年龄为（54.41± 10.97）岁。所有患者检查前均签署了知情同意书，均未接受过任何放化疗，于术前完成了头颅MRI平扫、SWI及3D-ASL序列扫描，并进行了头颅MRI增强扫描；所得图像较清晰。肿瘤实体部分太小、运动伪影太重影响检测的患者未纳入其中。

1.2　仪器与方法

       采用GE Discovery 750W 3.0 T磁共振扫描仪及24通道头颅表面线圈，进行MRI检查，扫描序列包括：(1）头颅MRI平扫：轴位T1WI (TR 2087.4 ms，TE 24.0 ms)、轴位T2WI (TR 5281.0 ms，TE 104.0 ms)、轴位T2 FLAIR(TR 9000.0 ms ，TE 95.0 ms)，视野24 cm×24 cm，层厚5.0 mm，层间距1.5 mm。(2) SWI采用Ax SWAN序列（TR 38.3 ms，TE 22.9 ms)，FA 15° ，视野24.0 cm×21.6 cm，矩阵352×288，层厚2.0 mm，无层间距，NEX为0.69。(3) 3D-ASL扫描：采用基于FSE的3D Spiral全脑采集，带宽62.5 KHz，矩阵512×512，NEX为3 ，Post Lable Delay 1525.0 ms，TR 4683.0 ms，TE 10.7 ms，层厚4.0 mm，无间隔，层数40，扫描时间4 min 32 s，扫描范围包括颅底至颅顶的全脑范围。(4)头颅T1WI序列的增强扫描（轴位、矢状位及冠状位）。

1.3　数据分析

       将图像载入GE ADW 4.6工作站进行后处理，测量并记录各参数值。在SWI MinIP图上的肿瘤所在区域，半定量评估肿瘤内的敏感性信号强度（intratumoral susceptibility signal intensity，ITSS)^[2]，其中微出血为类圆形直径<5 mm低信号灶，肿瘤范围内连续出现的迂曲低信号为病理血管。可为以下几个等级^[2]：0分为没有ITSS；1分为1~5个点状或细线性ITSS；2分为6~10个点状或细线性ITSS；3分为11个或更多的点状或细线性ITSS。利用钙化在相位图上表现为高信号，可以剔除钙化的影响。评分采用双盲法，由2名有经验的影像诊断医师独立分别对各组进行一次ITSS评分，如果2名医师的结果不一致，则以第三名高级职称的影像诊断医师结果为准。

       对脑血流量灌注图与轴位T1增强图进行融合，由2名影像硕士研究生在有经验的医师指导下，于肿瘤灌注最明显的层面（伪彩图上实性部分色彩最鲜艳的部分）设置3个感兴趣区（region of interest，ROI)，得到肿瘤最大脑血流量值（maximum cerebral blood flow ，CBFmax) ，ROI大小在50 mm²左右，取这3个ROI的平均值作为最终数值。同样的方法，获取同层面健侧脑白质区血流量CBF1、健侧脑灰质区血流量CBF2、对侧镜像区正常脑组织CBF3。通过计算，得出相对参数r1 (CBFmax/CBF1)、r2 (CBFmax/CBF2）及r3 (CBFmax/CBF3)。为避免误差，ROI的选择均在肿瘤实质区域，尽可能避开囊变、坏死、钙化及周围水肿。测量完成后由1名副主任医师进行审核；如果2名医师的结果不一致，则以第三名高级职称的影像诊断医师结果为准。

1.4　统计学方法

       应用SPSS 24.0统计软件进行分析，ITSS采用非参数Mann-Whitney U检验，3D-ASL各参数值采用单因素方差ANOVA分析，P<0.05表示差异有统计学意义。利用受试者工作特性曲线（receiver operator characteristic curve ，ROC)评估两种技术对胶质瘤分级的诊断效能。

2　结果

       Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级脑胶质瘤的常规增强扫描、3D-ASL和SWI序列图像详见图1，图2，图3。各参数统计分析结果详见表1、表2。利用ROC曲线分析SWI及3D-ASL在各组比较中的曲线下面积（the area under the curve，AUC)，详见图4。根据Youden指数确定各参数的最佳诊断界值、诊断敏感性、特异性（表3)。

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图1  男，32岁。左侧额叶少突胶质细胞瘤(WHO Ⅱ)。A：T1WI增强图；B：3D-ASL CBF图，肿瘤实质区可见斑片状低灌注；C：SWI MinIP图，ITSS为1；D：病理图片（HE　×200)
图2  女，53岁。右侧颞叶间变性少突星形细胞瘤(WHO Ⅲ)。A：T1WI增强图；B ：3D-ASL CBF图，肿瘤实质区可见高灌注；C：SWI MinIP图，ITSS为3；D：病理图片（HE　×200)
图3  女，50岁。左侧额叶胶质母细胞瘤(WHO Ⅳ)。A：T1WI增强图；B ：3D-ASL CBF图，肿瘤实质区可见高灌注；C：SWI MinIP图，ITSS为3；D：病理图片（HE　×200)
Fig. 1  Thirty-two years old man, a histologically verified grade Ⅱ oligodendroglioma in the left frontal lobe. A: Contrast enhancement on gadolinium-enhanced T1-weighted image. B: Tumor parenchyma showed patchy low perfusion on 3D-ASL CBF image. C: The ITSS was 1 on SWI MinIP image. D: The image of pathology (HE ×200).
Fig. 2  Fifty-three years old woman, a histologically verified grade Ⅲ anaplastic astrocytoma in the right temporal lobe. A: Contrast enhancement on gadolinium-enhanced T1-weighted image. B: Tumor parenchyma showed high perfusion on 3D-ASL CBF image. C: The ITSS was 3 on SWI MinIP image. D: The image of pathology (HE ×200).
Fig. 3  Fifty years old woman, a histologically verified grade Ⅳ glioblastoma in the left frontal lobe. A: Contrast enhancement on gadolinium-enhanced T1-weighted image. B: Tumor parenchyma showed high perfusion on 3D-ASL CBF image. C: The ITSS was 3 on SWI MinIP image. D: The image of pathology (HE ×200).

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图4  A：SWI、3D-ASL及两种技术联合在WHO Ⅱ与WHO Ⅲ胶质瘤比较中的ROC曲线；B：SWI、3D-ASL及两种技术联合在WHO Ⅱ与WHO Ⅳ胶质瘤比较中的ROC曲线；C：SWI、3D-ASL及两种技术联合在WHO Ⅲ与WHO Ⅳ胶质瘤比较中的ROC曲线
Fig. 4  A: ROC curves of SWI, 3D-ASL and combining two techniques in the comparison of WHO Ⅱ vs. WHO Ⅲ glioma. B: ROC curves of SWI, 3D-ASL and combining two techniques in the comparison of WHO Ⅱ vs. WHO Ⅳ glioma. C: ROC curves of SWI, 3D-ASL and combining two techniques in the comparison of WHO Ⅲ vs. WHO Ⅳ glioma.

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表1  3D-ASL参数统计分析(±s)
Tab. 1  Statistical analysis of 3D-ASL parameters (±s)

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表2  ITSS值统计分析（例)
Tab. 2  Statistical analysis of ITSS values (n)

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表3  SWI及3D-ASL的ROC曲线分析结果
Tab. 3  Results of ROC curve analysis of SWI and 3D-ASL

3　讨论

       血管生成的程度是评估良恶性肿瘤、确定脑肿瘤侵袭性的重要标志^[3]。不同级别胶质瘤的新生血管程度不一致，血供和缺氧情况也有所差异，这就会造成灌注及出血差异。所以，定量研究和评价胶质瘤区域的血管生成及灌注情况，理论上可以对肿瘤进行分级鉴别。SWI对新生血管（静脉血和脱氧血红蛋白）、出血和钙化的检测非常敏感，是检测胶质瘤内部结构特征不可或缺的工具^[4]。有研究表明，SWI可用于胶质瘤分级^[5,6]。而ASL可以反映肿瘤的血供情况，可以作为评估脑肿瘤的工具^[7]。以往大多数研究只是针对磁共振单个技术。但是，不同成像方式的组合可以提高诊断准确性、相互补充信息。目前，将SWI与其他技术结合起来对胶质瘤分级的研究不是很多^[6]，而且对胶质瘤进行细化分级的研究也很少。笔者采用SWI和3D-ASL两种技术，同时反映了肿瘤的微观血管结构和肿瘤中的血供情况，对Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级胶质瘤进行分级研究。

       本研究结果显示：ITSS在鉴别(Ⅱ级与Ⅲ级比较）、(Ⅱ级与Ⅳ级比较）、(Ⅲ级与Ⅳ级比较）中差异均有统计学意义(P<0.05)。表现为级别越高，ITSS评分值越高。这与以往的研究部分类似^[8,9]。分析原因可能是：(1）肿瘤级别越高，其内新生血管越多，这些新生血管由于生长迅速，多不成熟，容易引起破裂出血^[10]。(2)高级别胶质瘤内瘤细胞生长迅速，需氧量增加，容易引起缺氧，导致血管内脱氧血红蛋白增加，表现为低信号。但是，与以往大多数研究^[2]不同的是，本研究中有2例Ⅱ级胶质瘤中ITSS值为3。分析原因可能是，部分Ⅱ级胶质瘤新生血管比较迂曲、密集，且血管发育不成熟，引起了缺氧，导致脱氧血红蛋白的产生。

       而CBFmax、r1、r2及r3仅在(Ⅱ级比Ⅳ级）组中，具有统计学意义(P<0.05)。分析原因可能是：(1) Ⅳ级胶质瘤中微血管密度比Ⅱ级更大（研究表明，ASL测量的CBF与脑胶质瘤组织中的微血管密度呈正相关^[11,12]），灌注更为显著，体现出更高的TBFmax值及r值（r1、r2、r3)。这与国内外报道部分相似^[13,14,15]。关于这一点，WHO胶质瘤分级标准中也提到，Ⅳ级胶质瘤微血管增生情况更为显著。以往也有文献报道，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF)在高级别胶质瘤中的表达相对较高，可诱导不成熟的肿瘤血管增生^[16]。(2) Ⅱ级属于低级别，而Ⅲ级为高级别。3D-ASL各参数不能鉴别二者，而SWI可以鉴别，说明3D-ASL可能相对不稳定，SWI具有更高的鉴别意义。(3) Ⅲ级中可能已经存在一部分新生血管，血管密度已经有所增加；或者是Ⅲ级和Ⅳ级均会造成血脑屏障破坏，导致灌注增加。从而导致3D-ASL无法区分Ⅲ级和Ⅳ级。此外，本研究中在低级别胶质瘤中出现3例高灌注，以往有研究认为，低级别肿瘤的血流量高估，可能是瘤内血管分流或少突胶质细胞瘤1p19q杂合性联合缺失所致^[17]。Ⅲ级中出现1例低灌注，Ⅳ级出现3例低灌注。分析原因可能是：部分高级别胶质瘤局部新生血管迂曲；或者局部血流缓慢；使灌注信息延迟。

       在各参数均有统计学意义的(Ⅱ级比Ⅳ级）组中，SWI的AUC值（0.964)、敏感性（97.7%）和特异性（94.3%)均比3D-ASL大。而且，3D-ASL在各组中的AUC值、敏感性和特异性也不是很高。关于这一点，有研究表明，ASL由于对运动非常敏感，易出现大量伪影，运动伪影可能会使信号强度不准确，导致数据值偏高或偏低^[18]。这进一步提示3D-ASL参数不够稳定。同时，本研究结果显示，利用SWI可以将高级别中的Ⅲ级和Ⅳ级区分开，这对临床有很大的价值。

       本研究的不足之处：(1) SWI的评分是半定量评分，带有一定的主观成分，难免有偏倚。而这也直接影响统计分析的结果。因此，如何客观、精确地进行SWI定量分析仍是急需解决的问题，也是目前研究的软肋。(2) Ⅲ级的样本相对于Ⅱ级和Ⅳ样本量较少，仍需后期扩大Ⅲ级样本量。

       综上，通过对比及联合SWI、3D-ASL两种技术，发现两种技术可以用于各级胶质瘤之间的鉴别。而且，SWI在胶质瘤分级中比3D-ASL要准确一点。但是，联合两种技术的诊断效能均大于单独应用某一种技术，具有更高的诊断效能。