颅脑肿瘤是除脑血管病外神经系统最常见的疾病，是影像和临床医师共同关心和研究的对象^[1]。据国内流行病学资料统计，我国颅内肿瘤患病率为32/10万人口，平均年发病率为4~10/10万人口（即我国13亿人口中每年新发病4~13万人）。颅内肿瘤占全身肿瘤的1%～6%，在全身恶性肿瘤引起的死亡中占2%，位居第十位^[2]。颅脑肿瘤种类较多，国内有学者按病理组织学分类统计分析了5109例中枢神经系统肿瘤，分别为：神经上皮组织肿瘤（主要为胶质瘤）约29%，脑膜肿瘤27%，垂体瘤20%，颅脊神经肿瘤10%，转移瘤4％等^[3]。

       颅脑肿瘤危害很大，手术是目前治疗的首选方法。手术切除的程度与患者的预后密切相关，切除越彻底，预后越好。但手术的成功与否和肿瘤的大小、恶性程度、肿瘤生物学边界的确定以及肿瘤与周围结构的关系密切相关，肿瘤本身或者手术过程均可致残。这些都会影响手术方案的制订^[4]。目前肿瘤的根治、术后复发和术后致残等问题尚未解决。随着影像学的发展，新的成像技术不断涌现。计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和超声（US）等出现很多功能成像技术，例如磁共振成像技术的动态增强，灌注成像（PWI），扩散加权成像（DWI），功能磁共振成像(BOLD-fMRI)等。但如何应用这些新技术对脑肿瘤的形态学、血流动力学、代谢及其引起的脑结构、功能变化进行综合评价，如何早期诊断、鉴别诊断脑肿瘤，如何评价脑肿瘤的恶性程度、分级、生物学行为及边界，从而指导手术并判断预后等等，这些问题仍需要认真研究。

1　扩散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）

       DWI是目前唯一能活体检测水分子扩散运动并成像的方法，可间接了解细胞的密度、功能状态及微观结构的改变，进而反映细胞增殖等级、核浆比等。DWI通过表观扩散系数（ADC）的测量能够定量研究分子扩散运动的程度，部分学者根据DWI的ADC图划定肿瘤界限，但存在争议。DWI在超急性期脑梗死诊断中具有较高的敏感性，目前已成为脑缺血、脑梗死超早期诊断的常规序列。研究表明DWI有助于鉴别诊断，例如对于胶质瘤囊变或坏死，应用常规MRI检查有时很难与脑脓肿鉴别，通过DWI可以鉴别肿瘤坏死、囊变与脓肿^[5]。部分研究表明DWI对胶质瘤分级有一定价值^[6]。细胞密度与ADC成反比，即胶质瘤恶性程度越高，细胞数目越多，细胞间隙越小；而且细胞异型性越高，核浆比加大，导致水分子扩散更加受限，ADC值更低，DWI信号更高^[7]。但是不能仅凭DWI对胶质瘤做出定性诊断或与其他肿瘤相鉴别，DWI必须结合常规MRI扫描资料，才能提高对胶质瘤的诊断。DWI技术还可用于脑肿瘤伽玛刀疗效评价。因为经过伽玛刀照射后，肿瘤细胞丢失、坏死，密度减低，同时细胞膜破裂、溶解，解除了细胞膜、蛋白质等大分子物质的限制，细胞内水分子外溢，细胞外水分子自由运动的空间增大，扩散运动加快^[8]。

2　扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）

       DTI是目前唯一能无创性活体显示脑纤维束的完整性和方向性的新技术，利用扩散运动的各向异性研究脑白质纤维束病变，反映脑内水分子扩散的异常改变，间接指明扩散屏障，如细胞膜、轴索的病变。DTI可提供精细的组织微结构细节，清晰显示白质纤维和传导，可术前反映白质纤维束的变形、移位、浸润及占位征象等及其与邻近病变的解剖关系。据报道DTI在评估脑白质病变范围、规划脑肿瘤手术、术中导航、术后评价及减少术后并发症等方面明显优于常规MRI，见表1^[9]。DTI主要测量组织的各向异性分数（FA）、本征向量与本征值等。FA反映各向异性的程度，值越大各向异性越强^[10]。最近研究表明，DTI有助于鉴别弥漫性脑干胶质瘤和脱髓鞘性病变^[11]。此外，DTI还有助于鉴别胶质瘤术后复发和放射性坏死^[12]。

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表1  运动区脑胶质瘤各种不同导航方法间的效果比较^[13,14,15]
Table 1  Comparison between different navigation methods in cerebral gliomas located in motor regions ^[13,14,15]

3　功能磁共振成像(BOLD-fMRI)

       手术与否取决于术后对患者生活质量的影响，如果切除肿瘤会导致患者重要功能的丧失，只能采取其他治疗方案而非手术^[16]。因此用BOLD-fMRI定位功能区尤为重要。BOLD-fMRI是血氧水平依赖的成像方法是以磁敏感效应为基础的MR成像技术，目前已成功地应用于脑功能区的定位分布成像^[17]。脑功能活动的研究与大脑局部脑神经细胞的神经性合成功能、能量代谢变化及局部血循环改变紧密相关^[18]。BOLD-fMRI分辨率明显高于PET，达到3~5 mm^[19]。据报道拟切除肿瘤边缘与主要皮层功能区的距离在10 mm以上时，术后引起神经功能障碍的几率显著减低，因此fMRI可以评估手术的可行性，提高手术的安全性及成功率，减少引起神经障碍的风险，从而提高患者术后生活质量^{[20,21,22,23]}。BOLD-fMRI获得的结果与术中皮层电刺激的结果非常吻合^[24]。此外，术中fMRI可以弥补手术造成的脑组织移位，准确导航，提高手术计划的准确性，可以在治疗过程中避开功能区，从而缩短手术时间^[25]。统计分析表明，根据功能区定位进行手术的患者术后并发症及复发率均比未行功能区定位的常规手术明显减少，因此fMRI可作为邻近脑功能区的胶质瘤术前综合评估的常规应用技术^[19]。

4　灌注加权成像（perfusion weighted imaging, PWI）

       目前影像学工作者正在努力寻求准确可靠的了解肿瘤血管生成的影像学方法。最常用的评估肿瘤血管化的方法是显微镜下观察标本的微血管密度(MVD)，也是传统衡量肿瘤血管生成的金标准。但因为MVD测量有创，而且组织取材范围小，无法评价活体组织血管生成。PWI是利用影像学手段反映组织血管化程度和血流灌注状况、提供组织器官血流动力学信息的功能性成像方法，是适合肿瘤血管生成评估和疗效评价的方法之一^[26]。

       颅内各种实性肿瘤的血流动力学改变不同，对脑肿瘤进行血流灌注的研究在术前诊断、治疗方案的制订及预后评估方面都有重要价值。PWI包括动脉自旋标记和对比剂首过增强技术，具有较高的空间分辨率和时间分辨率。动脉自旋标记灌注成像不需对比剂，但对运动伪影敏感且信噪比较低，临床应用少。对比剂首过增强技术常用对比剂为Gd-DTPA，检测组织对比剂首过期T2^*的下降，获得时间-信号强度曲线（TIC），从而半定量地判断肿瘤局部脑血容量(rCBV)、局部脑血流量(rCBF)、平均通过时间（MTT）、通透性(PS)等血流动力学指标，其中rCBV及PS临床研究较多。研究表明，rCBV有利于评价胶质瘤患者术后运动功能，从而间接反映肿瘤浸润^[27] ，rCBV有助于选择治疗方法和评价预后^[28]。部分研究认为rCBV与肿瘤的微血管密度及血管内皮生长因子的表达正相关，高级别胶质瘤血管生成高于低级别胶质瘤，因此rCBV对胶质瘤分级有一定价值。PWI还可以反映不同时间点胶质瘤血管化的进展及通透性的进展^[29]。在肿瘤边界界定方面，PWI可辅助鉴别肿瘤的良恶性并勾画出肿瘤的边界，有利于精确制定手术方案，减少肿瘤复发的可能。然而，肿瘤的血管生成是一种持续活跃的失控过程，肿瘤组织内同样存在发育成熟的血管和不成熟血管，二者比例还在不断变化中，因此PWI能否完全反映肿瘤血管生成尚待求证。此外，PWI要受到对比剂从血管向外扩散，从白质到血管的吸收和静脉的吸收等因素的影响^[30]。

5　磁共振波谱成像（MR spectroscopy, MRS）

       ¹H-MRS可以提供组织生化代谢特征，目前已成为一种无创性研究脑肿瘤及其周围脑组织代谢物、生化改变及定量分析化合物的方法。MRS可以得到波谱代谢物的相对定量值，因此在显示肿瘤边界、脑肿瘤诊断和分析肿瘤侵犯程度方面有很大价值。MRS代谢伪彩图能够以不同的色彩变化把肿瘤浸润范围直观地显示出来，为胶质瘤边界的勾画及制订个性化合理的放疗方案提供更多信息。

       胶质瘤¹H-MRS大体表现为N-乙酰天门冬氨酸/肌酸（NAA/Cr）比值降低，胆碱／肌酸（Cho/Cr）比值升高，可出现乳酸峰（Lac）、脂质峰（Lip）。Cho增加反映细胞膜合成和分解增加，细胞增殖、生长快，代谢活跃，有丝分裂增加，与肿瘤转移和细胞的生长活性相关。NAA仅存在于神经组织，是神经元标记物。NAA下降可以反映神经元细胞变性、破坏。Lac峰表明存在细胞的无氧代谢。部分研究表明，Cho浓度高出正常脑组织的2倍、NAA浓度低于正常脑组织的一半的组织病理标本上均可见肿瘤浸润^[31]。近来有研究表明MRS还可以识别神经祖细胞^[32]。但是MRS代谢物变化与病理分级的关系尚存在争议。

6　MR分子影像

       分子影像主要指活体测量特定大分子活动水平及其代谢通路的相关研究^[33]。理想的靶向成像或治疗指那些仅在特定的病理组织中表达而不在正常或无关组织中表达的靶向成像或治疗。过去五、六年内分子影像的一个研究任务是开发特异性分子探针，示踪一个或几个细胞的运动^[34]。据报道GL1肽与染料结合可以标记人胶质瘤细胞^[35]。有学者研究表明胶质瘤致敏的T细胞可以用于鉴别胶质瘤和放射性坏死^[36]。血管内皮生长因子（VEGF）介导的与MR示踪剂结合的分子探针可以与血管内皮细胞表面的VEGF受体结合，从而显示肿瘤血管。如果连接抑制肿瘤基因表达过程的分子物质，可以抑制肿瘤血管的生长，从而治疗胶质瘤。分子影像可以非侵袭性地评价胶质瘤的增殖，因此在早期发现病变，识别病变范围，疾病特异性和患者特异性治疗，靶向给药，监测分子水平的疗效，指导活检和评价预后等方面有重要价值^[37]。将分子成像探针结合分子基因治疗应用于脑胶质瘤的诊断、治疗是未来分子影像研究的方向。这是神经肿瘤研究中的一场革命，它给加速发展新型肿瘤治疗创造了全新的机会。虽然这些分子影像方法具有潜在的价值，但目前大多数分子影像方法作为单一的标志物是无效的，尚需深入研究和确认^[38]。