脑胶质瘤是脑内最常见的原发恶性肿瘤，术前明确肿瘤恶性程度，对临床下一步治疗方案的确定至关重要。恶性脑膜瘤常侵犯脑组织，定位、定性困难，常与胶质瘤混淆。目前，通过行常规平扫及增强MRI，分析病变的信号强度、有无囊变坏死、病变周围水肿性质、与临近脑组织的关系以及病变强化程度可对病变作出定性诊断，但对于复杂病变的判定仍存在一定局限性。动态增强磁共振成像（dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI）作为一种较新型的磁共振成像技术，属于MRI灌注成像范畴，可以定量反映组织的微循环血流灌注情况^[1,2,3]。本文通过定量分析高、低级别胶质瘤以及脑膜瘤的微循环状态，评价DCE-MRI在高、低级别胶质瘤分级以及高、低级别胶质瘤与脑膜瘤三者之间的鉴别诊断价值，尤其是不典型或恶性脑膜瘤与高级别胶质瘤之间鉴别诊断的价值。

1　材料与方法

1.1　一般资料

       收集我院2014年11月至2015年4月资料完整、经病理证实的脑胶质瘤患者和脑膜瘤患者各19例，所有患者术前均进行DCE-MRI和MRI增强检查并签署知情同意书。19例胶质瘤患者中高级别胶质瘤(III-IV级，包括间变性少突胶质细胞瘤5例，间变性星形细胞瘤2例，胶质母细胞瘤5例)12例（男5例，女7例；年龄28~ 62岁，平均45.3岁）、低级别胶质瘤(I-II级，包括幕上毛细胞星型细胞瘤2例，节细胞胶质瘤I级1例，少突胶质细胞瘤II级4例)7例（男4例，女3例；年龄13~ 65岁，平均44岁），脑膜瘤19例（男14例，女5例；年龄33~ 70岁，平均58岁，良性脑膜瘤13例、间变或恶性脑膜瘤6例）。

1.2　仪器与方法

       所有患者均使用GE3.0 T HDx超导型MRI扫描仪、16通道头线圈行DCE-MRI及MRI增强检查。DCE-MRI先行多翻转角扫描，采用GRE EPI序列，扫描参数：TR 2.9 ms，TE 1.156 ms，翻转角度（FA）分别为3°、6°、9°、12°、15°，矩阵256 × 256，带宽62.75，FOV 26 cm × 26 cm，激励次数（NEX）1次。层厚5 mm，层间距2.5 mm，每个翻转角序列扫描1个时相，时间分辨率为3 s。多翻转角序列扫描完成后，进行动态增强序列扫描，扫描参数：TR 2.9 ms，TE 1.156 ms，矩阵256 × 256，带宽62.75，FOV 26 cm × 26 cm，激励次数(NEX)1次。层厚5 mm，层间距2.5 mm，扫描40个时相，时间分辨率为3 s。动态增强序列扫描开始后，首先平扫4个时相并于第5个时相开始扫描时采用高压针筒注射器于肘静脉注射欧乃影(Gd-DTPA)，速率为2 ml/s，剂量为0.2 mmol/kg。生理盐水注射速率2 ml/s，剂量为20 ml。

1.3　图像分析与后处理

       将获得的多翻转角序列原始图像以及动态增强序列原始图像均传至血流动力学后处理工作站Omni Kinetics(GE医疗，中国)，将5个多翻转角序列原始图像导入软件后，自动进行T1 mapping计算，得出的T1值用于实现动态增强序列图像由时间亮度信号到时间浓度信号的转换。随后导入动态增强序列，选择显影较好的静脉管勾画感兴趣区（region of interest, ROI），将得到的感兴趣区内的时间浓度曲线作为血管输入函数(arterial input function，AIF)，得到AIF曲线后选择血流动力学双室模型对病灶感兴趣层面进行渗透性定量分析，并得到病灶感兴区层面病变实性成分的转运系数K^trans值、EES容积分数Ve值及血管空间容积分数Vp值，同时得到各个参数的功能性伪彩图，由医师参照病人普通MRI增强图像，在动态增强原始图像上采用椭圆模型勾画病灶ROI，所有病灶的ROI面积控制在(20±5) mm²内，避开血管、囊变、坏死区，并测得ROI内参数平均值。每个病变实质区分别测量3次ROI，各参数取3次测量的平均值进行数据统计。

1.4　统计学方法

       采用SPSS 19.0统计学软件进行数据处理，结果以均数±标准差(±s)表示。比较高级别胶质瘤、低级别胶质瘤以及脑膜瘤的平均K^trans值、Ve值及Vp值。统计学处理先进行正态分布检验，非正态分布者经变量转换至符合正态分布。多组数据比较采用单因素方差分析，方差齐时采用LSD检验，方差不齐采用Dunnett T3检验，两组数据比较采用两独立样本均数t检验，P<0.05有统计学差异。应用受试者工作特征曲线(ROC)分析高级别胶质瘤与脑膜瘤、低级别胶质瘤与脑膜瘤之间的诊断阈值及相应敏感性、特异性。

2　结果

2.1　脑胶质瘤、脑膜瘤Ktrans值、Ve值及Vp值均数比较

       低级别胶质瘤的K^trans值、Ve值、Vp值最小，低于高级别胶质瘤和脑膜瘤的K^trans值、Ve值、Vp值；低级别胶质瘤与高级别胶质瘤的K^trans值、Ve值差异均有统计学意义(P均<0.05)，Vp值差异均无统计学意义(P>0.05)；低级别胶质瘤与脑膜瘤的K^trans值、Ve值差异均有统计学意义(P均<0.05)，Vp值差异均无统计学意义(P>0.05)；高级别胶质瘤K^trans值、Ve值、Vp值均略低于脑膜瘤，但二者K^trans、Ve、Vp值差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

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表1  胶质瘤与脑膜瘤K^trans值、Ve值、Vp值均数比较(±s)
Tab. 1  Comparison of K^trans, Ve, Vp for HGG, LGG and meningioma

2.2　脑胶质瘤、脑膜瘤Ktrans值、Ve值及Vp均数的ROC曲线结果

       当K^trans=0.1410 min^-1时鉴别低级别与高级别胶质瘤的敏感性及特异性分别为100％和83%；K^trans=0.2392 min^-1时鉴别低级别与脑膜瘤的敏感性及特异性分别为93.2％和84.2%；K^trans=0.4671 min^-1时鉴别高级别与脑瘤的敏感性及特异性分别为91.7％和90.9%。当Ve=0.0375时鉴别低级别与高级别胶质瘤的敏感性及特异性分别为85.7％和87.3%；Ve=0.4089时鉴别低级别与脑膜瘤的敏感性及特异性分别为100％和89.5%；当Ve=0.5227时鉴别高级别与脑膜瘤的敏感性及特异性分别为83.3％和73.2%。

3　讨论

       T1WI动态对比增强磁共振成像主要基于肿瘤新生血管的生成，根据Tofts两室药代动力学模型得到反映组织的血管通透性各定量参数。肿瘤的生物学行为与肿瘤血管关系密切^[4,5]，肿瘤组织中的微血管壁内皮细胞不完整，内皮细胞内及内皮细胞间通道和间隙增大，基底膜不连续，肿瘤新生毛细血管较正常血管相比渗透性增高，肿瘤细胞很容易进出血管，造成远处转移^[6]，因此造成对比剂在肿瘤组织内和在正常组织内分布和代谢的差异。DCE-MRI利用这种异常的肿瘤微循环系统，动态记录对比剂在病灶内的分布情况，再通过后处理得出一系列定量及半定量参数来评估肿瘤组织的血管密度、完整性及其渗透性，为临床提供更丰富、更精确的诊断信息。DCE-MRI是一种有效评价微血管功能特点的一项技术^[7,8]，用K^trans值作为参数的优势是实现了定量测量对比剂集聚程度与时间的函数的可能性，K^trans为血液渗漏到血管外细胞外液间隙的速率，反映毛细血管通透性和血流灌注，尤其是在脑肿瘤中，K^trans是测量血脑屏障完整性很好的指标^[9,10,11]。Ve为EES容积分数，Ve值与血管外细胞外间隙(EES)负相关，反映血管外或细胞外空间容量。Vp为血浆容积分数。

       常规MRI检查常常通过胶质瘤强化程度对其进行分级诊断，肿瘤强化程度取决与血脑屏障(blood brain barrier，BBB)的完整程度。一般来说，胶质瘤级别越低，BBB破坏越轻，强化越不明显，胶质瘤级别越高，BBB破坏越重，强化越明显。但是，对于部分胶质瘤（如幕上毛细胞星形细胞瘤）来说其强化程度与肿瘤级别无关。研究显示^[12]，毛细胞星形细胞瘤明显强化可能与肿瘤血管为有孔型毛细血管有关，肿瘤血管细胞内的对比剂胞饮小泡通过胞饮作用，从瘤内的有孔毛细血管渗透到细胞间隙，引起T1弛豫时间缩短，从而出现肿瘤明显强化，此时常规MRI增强检查就很难对其进行分级诊断。对于正常脑组织来说，由于BBB的存在，对比剂很难从血管内渗漏到血管外，K^trans值及Ve值趋向于0^[13,14,15]。脑胶质瘤的生物学特性及肿瘤恶性程度与肿瘤新生微血管有着明显的正相关，组织病理学显示高级别胶质瘤血管内皮细胞增生明显，瘤内新生不成熟血管多，通透性高，而低级别胶质瘤新生血管少，通透性相对较低^[1]。DCE-MRI作为灌注成像的范畴，其参数K^trans值、Ve值及Vp值可以定量反映出组织的微循环通透性，进而反映出肿瘤内新生微血管的多少，从而间接反映出肿瘤组织的病理生理基础。本研究显示高级别胶质瘤的K^trans值、Ve值及Vp值明显高于低级别胶质瘤（其中包括幕上毛细胞星形细胞瘤），客观反映出肿瘤的病理生理基础（图1），与贾中正等^[16,17]人报道的结果一致。

       脑膜瘤起源于蛛网膜颗粒的内皮细胞和纤维母细胞，有15个亚型，根据其恶性程度分Ⅰ～Ⅲ级。Ⅰ级脑膜瘤为良性肿瘤，常规MRI检查可明确对其进行定位、定性诊断。Ⅱ～Ⅲ级脑膜瘤为间变或恶性脑膜瘤，常常侵犯脑组织及邻近骨质和头皮，常与胶质瘤混淆，常规MRI检查对其定位、定性困难。但是，脑膜瘤为脑外肿瘤，血供丰富，新生血管多，无血脑屏障，对比剂通过不受阻，有学者^[18,19,20]根据其特性通过磁共振灌注成像参数MTT来鉴别脑内、脑外肿瘤，效果比较好。此外，脑膜瘤因有过度的血管增生，血管形态扭曲而呈血窦样改变，渗透性亦较高。DCE-MRI亦属于磁共振灌注成像范畴，根据脑膜瘤的特异性，理论上DCE-MRI亦可以将脑内肿瘤与脑外肿瘤鉴别开来。本研究显示脑膜瘤的K^trans值、Ve值及Vp值均显著高于低级别胶质瘤，较客观地反映了上述两种病变的病理生理基础。脑膜瘤K^trans值、Ve值及Vp值要略高于高级别胶质瘤（图2），差异无统计学意义，原因可能为高级别胶质瘤虽然为脑内肿瘤，但由于其不成熟新生血管多，同时恶性程度高，对血脑屏障破坏程度大，对比剂进入肿瘤血管几乎已不受阻，因此其渗透力与脑外肿瘤相比已无明显统计学差异。虽然脑膜瘤与高级别胶质瘤差异无统计学意义，但是当K^trans= 0.4671 min^-1时，鉴别高级别与脑瘤的敏感性及特异性分别为91.7％和90.9%；当Ve=0.5227时，鉴别高级别与脑膜瘤的敏感性及特异性分别为83.3％和73.2%。

       综上所述，T1WI DCE-MRI既可提供病变形态学的信息，又可反映出病变微循环的改变，为颅内肿瘤的诊断及鉴别诊断提供了有价值的信息，尤其是定量参数K^trans值可以较客观真实地反映组织的渗透性，间接地反映组织的病理生理学特点。总之，DCE-MRI既能有效将低级别与高级别胶质瘤、低级别胶质瘤与脑膜瘤定量区分开来，同时，通过DCE-MRI定量分析也提高了脑胶质瘤和侵袭性脑膜瘤诊断的准确率。

       本研究亦存在一些不足：(1)本研究病例数较少，尤其是低级别胶质瘤仅有7例，可能不能完全准确地反映病变的渗透性，随着研究的进展，这一问题有望得到解决。(2)本研究渗透性参数均选择了平均值进行比较，不能准确地反映肿瘤的异质性，本研究下一步将着重对肿瘤实质的异型性进行研究。

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图1  男，62岁。A：MRI平扫T1WI；B：MRI平扫T2WI；C：T1MRI增强图像，示右侧额顶部团块状不规则长短混杂T1信号影，边界较清；D ：K^trans图，颜色越红，代表组织渗透性越强。该患者病理为脑胶质母细胞瘤(Ⅳ级)
图2  女，55岁。A：MRI平扫T1WI；B：平扫T2WI；C：T1 MRI增强图像，示右侧颞部鞍旁团块状不规则长短混杂T1信号影，边缘毛糙；D ：K^trans图，图中1、2、3分别为感兴趣区，颜色越红，代表组织渗透性越强。该患者病理为间变性脑膜瘤(Ⅲ级)
Fig. 1  Male, sixty-two years old. A: T1WI; B: T2WI; C: T1WI contrast enhancement. It shows the irregular mixed T1 signal of right side of the frontal and parietal, well-defined margins; D: K^trans map, the deeper the red, the better permeability of the tissue. The pathologic result is glioblastoma (grade IV)
Fig. 2  Female, fifty-five years old. A: T1WI; B: T2WI; C: T1WI contrast enhancement, it shows the irregular mixed T1 signal of right side of the temporal parasellar, edge is coarse; D: K^trans map, 1, 2, 3 are region of interest(ROI), the deeper the red, the better permeability of the tissue. The pathologic result is anaplastic meningiomas (grade III).