脑胶质瘤（brain glioma, BG）起源于神经胶质细胞，是最常见的原发性脑肿瘤，约占全部颅内肿瘤半数之多^[1]。按照2007年WHO肿瘤分类、分级的国际标准^[2]，BG包括星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤、少突-星形胶质细胞瘤、室管膜瘤、脉络丛肿瘤等，其中以星形细胞瘤最为常见。WHO将BG分为Ⅰ～Ⅳ级，Ⅰ～Ⅱ级为低级别胶质瘤，Ⅲ～Ⅳ级为高级别胶质瘤；Ⅰ级为良性，Ⅲ～Ⅳ级为恶性，Ⅱ级为良、恶性交界性肿瘤。大多数脑胶质瘤患者的早期临床表现缺乏特异性，往往被忽视；随着病程的延长，出现高颅压表现和癫痫发作；当肿瘤的基本临床表现均已具备时，病情往往已属晚期。同时，由于BG主要呈浸润性生长，尤其是高级别胶质瘤，与正常脑组织境界不清，导致手术完全切除极其困难，并且切除术后极易复发，造成疗效不佳。因此，BG的术前正确诊断及分级对指导临床治疗方案的制定显得尤为重要；另外，预后评价愈来愈引起临床的重视。随着MRI硬件和软件的进步，新的成像技术和扫描序列不断涌现，MRI功能成像应运而生，主要包括：扩散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）、扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）、灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）、磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy, MRS）、磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging, SWI）和血氧水平依赖性功能磁共振成像等，为BG诊断提供了丰富的多层次信息。现将传统常规磁共振成像与多种磁共振功能分子新技术对BG的应用现状和进展作如下简要介绍。

1　MRI常规扫描

       磁共振常规扫描一般包括平扫和增强，脑常规磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)平扫用于BG的初步筛查和定位；增强扫描主要显示胶质瘤的血供和局部血脑屏障（blood brain barrier, BBB）的破坏程度和肿瘤的血管生成特征，主要用于BG定性、分级和边界确定。磁共振增强的基本原理是静脉注射对比剂钆喷酸葡胺（gadolinium diethylene-triamine pentaacetic acide, Gd-DTPA），其可通过被破坏的BBB而进入脑胶质瘤组织，改变肿瘤局部磁场，使瘤体部分显示强化，肿瘤内坏死、囊变区不强化^{[3, 4]}。与BG强化程度密切相关的因素有：微血管密度（microvessel density, MVD）、微血管的通透性、BBB破坏程度以及血管外间隙大小等。早期强化主要与MVD相关，晚期强化则与微血管的通透性、BBB破坏程度和血管外间隙大小等相关。磁共振平扫和增强是BG最基本的MRI技术，但难于解决BG的准确诊断和分级等诸多问题，如很难评估强化区以外的脑水肿区是否存在肿瘤细胞的浸润，难于显示脑白质束和脑功能的改变，而MRI功能成像技术为脑胶质瘤的诊断、分级和预后评估、疗效评价带来了福音和希望。

2　扩散加权成像

       DWI不同于常规MRI检查的T1和T2弛豫特性，DWI能够显示病理状态下水分子扩散运动的改变，定量计算水分子的扩散速度，从而有助于疾病的诊断。自20世纪80年代中期Le Bihan首次报道DWI技术以来^[5]，DWI已得到广泛临床应用。为了精确描述水分子扩散程度，引入表观扩散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）值来定量计算，同时，获得DWI图和ADC图两种图像。Kang等^[6]研究认为：由于脑胶质瘤的级别越高，细胞密度越大，核浆比越大，水分子扩散受限愈明显，ADC值越低，DWI信号越高，ADC图呈相对低信号；反之，则ADC值越高，DWI信号越低，ADC图呈相对高信号。因此，DWI可对BG进行大致良恶性分级。此外，DWI能有效鉴别环状强化的囊变胶质瘤与脑脓肿，脑脓肿内的的脓液黏稠限制水分子运动，DWI呈高信号，ADC值降低；而胶质瘤的坏死囊变区水分子运动受限不明显，DWI呈低信号，ADC值增高^[7]。DWI尚可随访BG手术后有无复发和放化疗效果。脑胶质瘤手术区域出现ADC值降低、DWI信号升高肿块，常提示肿瘤复发或残存。脑胶质瘤放化疗后DWI信号降低，常提示治疗有效^[8]。

3　扩散张量成像

       DTI是基于扩散加权成像基础之上研发出的、目前惟一显示脑白质纤维完整性和方向性的高级磁共振成像新技术，既反映活体组织的空间结构以及细胞内、外微环境中水分子的运动等变化^[9]。各向同性扩散和各向异性扩散是人体组织中水分子的两种扩散形式，各向异性扩散是DTI的成像基础。各向同性扩散的水分子运动是随机的，表现为所有方向运动的概率相同性；各向异性表现为水分子沿某一特定方向进行运动，在脑部水分子沿白质纤维走行方向的扩散比与之垂直的方向更容易，这是脑部DTI的成像基础。目前，DTI有以表观扩散系数、各向异性分数(fractional anisotropy, FA)、相对各向异性（relative anisotropy, RA）、平均扩散率（mean difusivity，MD）、体积比（volume ratio, VR）等作为主要参数的定量研究；还有反映白质纤维束的扩散张量纤维束示踪成像（diffusion tensor tractography, DTT）。不同参数成像中，应用较多的是ADC值、FA值和DTT技术，其中，最常用的是FA值参数，FA值反应水分子扩散各向异性的程度，对脑胶质瘤的分级有一定价值，但目前仍存在争议。DTT是利用每个体素内水分子的扩散特性间接地显示脑白质纤维束的方向，并非真正意义上的显示脑白质纤维束，但其可在一定程度上代表脑白质纤维束的空间方向，可直观显示脑胶质瘤对周围纤维束的影响，是目前活体显示纤维束最有效的手段。同时，由于FA值以及ADC值能够在一定程度上反映脑胶质瘤组织的内部结构，区分正常脑组织与肿瘤组织，故DTI可用于脑胶质瘤的诊断、分级、术前计划方案、术中导航和术后随访^{[10,11,12,13]}。DTI对脑胶质瘤术后复发和放射性坏死的鉴别也有较高价值^[14]。

4　灌注加权成像

       根据原理不同磁共振PWI有外源性对比剂和内源性对比剂灌注之分，分别称为动态磁敏感对比（dynamic susceptibility contrast, DSC）灌注加权成像（DSC-PWI）和动脉自旋标记（arterial spine labeling, ASL）灌注加权成像（ASL-PWI），其对脑肿瘤血管生成及疗效评估有较高价值^[15]。目前，DSC-PWI在临床上应用较多，常用灌注参数有：相对脑血容量（relative cerebral blood volume, rCBV）、相对脑血流量(relative cerebral blood flow, rCBF)、平均通过时间(mean transit time, MTT)和肿瘤血管的通透性（tumor vessel permeability, TVP）。其中，rCBV是最常用参数，反映血管床容积；rCBF是指脑组织内的血流量；MTT是对比剂通过感兴趣区的平均时间，主要是对比剂通过毛细血管的时间。PWI参数变化反映肿瘤的血液动力学变化和肿瘤新生血管的密度，但不能很好反映血脑屏障的破坏程度^[16]。

       DSC-PWI需使用顺磁性对比剂Gd-DTPA，当对比剂首次进入受检组织的毛细血管床时，血管腔内的磁敏感性增强，导致局部磁场发生变化，相邻氢质子共振频率随之改变，以致引起质子自旋失相位，导致T1和T2值缩短，尤其是在T1WI序列上显示信号增高^[17]。Haris等^[18]研究发现，脑胶质瘤的微血管密度和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）阳性表达与其恶性程度和rCBV数值呈正相关，即胶质瘤恶性程度越高，MVD和VEGF表达阳性越高，rCBV数值升高，这有助于胶质瘤的分级诊断。同时，也发现rCBV对脑肿瘤的复发和放射性坏死有一定鉴别价值。此外，胶质瘤灶周水肿带中存在浸润的肿瘤细胞和新生血管而表现为高灌注；但转移瘤呈膨胀性生长，与正常组织分界清晰，灶周水肿为血管源性水肿，造成周围血管受压从而表现为低灌注，借此，有助于鉴别脑胶质瘤和转移瘤^[19]。

       ASL-PWI是利用特殊的MRI扫描序列，对流入的血流进行磁化标记，并与动脉流入量成正比，仅反映rCBF的变化。DSC-PWI和ASL-PWI均能反映脑胶质瘤的血流变化，与肿瘤的恶性程度及血管密度有一定的相关性，能提示脑胶质瘤的预后^[15]；但ASL-PWI信噪比较低，对运动伪影敏感，故临床上PWI多采用DSC-PWI。

4　磁共振波谱

       氢质子磁共振波谱(¹H-MRS)是目前惟一在分子水平能对人体代谢变化检测的非侵入性磁共振成像技术，它利用磁共振现象和化学位移作用对特定原子核及其化合物进行定量分析，尤其是在脑组织尚未发生病理性变化之前，即可通过脑内代谢物的变化反映脑生化代谢的改变。目前最常用的定量方法是相对定量，即计算各种代谢产物波峰下面积及其比值。脑胶质瘤的¹H-MRS典型表现为：NAA显著降低，Cho升高和Cr中度减少，Cho/NAA值升高以及Cho/Cr值升高等，这可与正常脑组织、病毒性脑炎等非肿瘤性病变相鉴别^[20]。NAA峰下降，说明神经元及轴突发生损伤。Cho峰常是恶性肿瘤的标记物，在脑胶质瘤中常常升高，但并不具备特征性。Cr常用于比较其它代谢产物的变化，因为其含量在各种病理状态下相对稳定。Lac峰在高级别胶质瘤中出现的概率高于低级别胶质瘤，Lip峰常出现在高级别胶质瘤中，且不同于淋巴瘤特征性的宽大Lip峰。MI是神经胶质细胞的标志物，其水平升高提示胶质增生。Glx峰是脑膜瘤的一个重要特征，其终产物是丙氨酸(alamin, Ala)，在脑膜瘤中Ala峰升高，可用于脑膜瘤与胶质瘤的鉴别^{[21, 22]}。Stadlbauer等^[23]研究认为，¹H-MRS在胶质瘤瘤周浸润及肿瘤生物学边界的区分方面价值较高。¹H-MRS显示脑内代谢物变化方面优于其它影像学检查，若与其它功能磁共振成像技术结合，将为脑胶质瘤提供更多的功能性信息和解剖学信息^{[24,25,26,27,28,29]}。

5　磁敏感加权成像

       磁敏感加权成像(SWI)是在梯度回波T2^*WI基础之上研发的功能性磁共振成像新技术，利用组织不同的磁敏感性和相位信息差异，增加局部组织对比度；SWI具有三维立体成像、分辨率高和薄层扫描的优点，可生成多种图像：相位图、幅度图和后处理融合图，而且相位图可进行半定量，能敏感显示胶质瘤内的静脉血管和出血^[30]。Hori等^[31]研究发现，3.0 T MRI仪对脑星形细胞瘤小血管及出血的显示效果更佳，恶性胶质瘤具有血管迅速增长、易出血的特征。Vöglein等^[32]对增强SWI研究发现，胶质瘤瘤体区的rCBV和微血管渗漏与其恶性程度呈正相关。增强SWI可用于区别多形性胶质母细胞瘤与转移瘤^[33]。SWI在脑胶质瘤的分级诊断和良恶性评价方面可与DSC-PWI相媲美，因不需对比剂，对肾无毒性，其应用前景广阔。另外，SWI在高级别胶质瘤复发与创伤的鉴别，BG与脑非肿瘤性疾病的鉴别诊断中有较高应用价值。

6　血氧水平依赖性功能磁共振成像

       血氧水平依赖性功能磁共振成像（blood oxygen level-dependent functional magnetic resonance imaging, Bold-fMRI）主要是利用血液中内源性氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白之间的转换来显示局部脑皮层功能活动的成像技术。其原理是：机体受外界刺激（如感觉、运动、神经心理测试等）时，脑功能区产生神经元兴奋，因代谢率增加，血管扩张，局部血流量增加，氧合血红蛋白含量增高，脱氧血红蛋白含量降低，两者的比例在神经元兴奋前后的不一致导致局部磁场发生改变，并反映皮层活动状态。氧合血红蛋白为逆磁性物质，对磁场和弛豫过程不产生影响；脱氧血红蛋白属顺磁性物质，导致横向磁化弛豫时间(T2)缩短。因此，当脱氧血红蛋白含量降低时，导致T2加权像信号增高^[34]。

       Bold-fMRI既能显示运动皮层功能区和感觉功能区，也能区分脑胶质瘤和正常脑组织，尤其是胶质母细胞瘤病变侧的Bold信号比对侧信号降低；Kuhnt等^[35]研究证实，Bold-fMRI获得的结果与术中皮层电刺激的结果一致，对临床制定脑胶质瘤手术方案具有重要参考价值。因此，Bold-fMRI可用于BG脑重要功能区的显示、脑功能区改变的研究，指导选择手术路径、避免重要功能区的损伤，并随访BG术后脑功能的恢复，指导康复治疗^[36]。

7　磁共振其它新技术

       MRI功能和分子水平成像的研究如火如荼，多种新技术和新序列不断涌现，并在脑胶质瘤的诊治中显示出优越性。(1)体素不相干运动(IVIM)扩散加权成像，可检测水分子扩散运动和血流灌注信息，有助于鉴别胶质母细胞瘤复发和放射性坏死。(2)酰胺质子转移(APT)成像，可用于胶质瘤的术前分级。最近有研究表明：脑胶质瘤的APT信号强度与Ki-67指数成负相关；APT图能为胶质瘤的恶性程度及组织病理学分级提供重要信息，可用于术前评估或监测放化疗的疗效。(3)扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging, DKI），其通过测量体素内符合高斯扩散模型的水分子运动偏差。已经证实，DKI可以更准确评估小儿脑肿瘤（如髓母细胞瘤）并指导临床治疗。

       迄今为止，脑胶质瘤的诊断仍然主要依靠影像学检查尤其是磁共振成像，但任何一种磁共振扫描序列和技术都不足以全面完整地显示脑胶质瘤的全面信息，故联合使用多模态磁共振成像技术，彼此优势互补、相互验证，达到全面反映脑胶质瘤的结构、功能及分子信息，成为当代影像学发展趋势。虽然多模态磁共振影像技术已经显现了强大的生命力^[37,38,39]，但是仍然存在一系列问题需要解决。相信，在不远的将来，随着MRI和其他影像学检查技术的进步，脑胶质瘤的诊断、分级和预后评估、疗效评价等方面的问题终将解决。