动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI）是基于顺磁性对比剂进入血管导致组织T1弛豫时间缩短的原理^[1]，使用重复成像技术记录组织信号强度的变化以跟踪对比剂随时间扩散到周围组织的情况，并通过后处理软件得到定量及半定量参数（K^trans是指对比剂从血管（血浆）空间渗漏到血管外细胞外空间(EES）的转运系数，能够反映新生血管的通透性；Ve代表血管外细胞外空间容积分数；Vp为血浆容积分数^[2,3])。它不仅可以提供组织的形态学信息，还可以反映组织的微循环状态^[4]。在DCE-MRI实际应用时结果的稳定性及复测性非常重要。DCE-MRI半定量分析时受每搏输出量、注射速率等原因的影响，没有标准化和复测性，复测性很差。定量分析具有标准化的特点，但双室tofts模型拟合计算的过程中受T1 mapping（时间亮度信号到时间浓度信号的转换计算）、动脉输入函数（AIF）位置的选择以及血流动力学模型拟合计算的影响，易于产生不同分析者间的使用偏差。复测性是定量分析的基础，是衡量一个血流动力学模型是否可以使用的重要标准。因此，本研究通过重复测量脑胶质瘤DCE-MRI定量分析参数K^trans、Ve及Vp来评价DCE-MRI双室渗透模型Extended Tofts Linear的复测性，为临床渗透模型的选择提供较准确的参考依据。

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、经病理证实的胶质瘤患者19例，其中低级别胶质瘤7例（男4例，女3例；年龄13~ 65岁，平均44岁，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），高级别胶质瘤12例（男5例，女7例；年龄28~ 62岁，平均45.3岁，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）。所有患者术前均进行DCE-MRI及MRI增强检查，所有被试人员签署知情同意书，并经过伦理委员会批准。

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，每个多翻转角序列扫一个时相，时间分辨率为3 s。多翻转角序列扫描完成后，行动态增强序列扫描，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，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团注欧乃影（Gd-DTPA），速率为2 ml/s，剂量为0.2 mmol/kg。生理盐水速率为2 ml/s，剂量为15 ml。

1.3　图像分析与后处理

       首先由一名工作经验丰富的放射科医师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，软件自动进行T1 mapping计算，计算得出的T1值用于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勾画椭圆形感兴趣区（region of interert，ROI），得到ROI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ROI层面病变实性成分的转运系数K^trans值、血管外细胞外容积(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。得到伪彩图后，由医师参照T1增强图像，在动态增强原始图像上在病灶最大横截面层面、选择增强最强区域使用圆形工具勾画病灶，面积控制在（20±5） mm²内，避开血管、囊变、坏死区，每个参数伪彩图均采用相同病灶ROI，并测得ROI内K^trans、Ve及Vp的平均值。每个病变实质区分别测量3个ROI。上述操作分别由2位经验丰富的医师独立完成，其对病例的病理结果等信息均不知情，2个人的测量结果分为测量1和测量2两组。

1.4　统计学方法

       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，高、低级别脑胶质瘤两组数据比较采用独立样本t检验，P<0.05差异有统计学意义。测量1和测量2两组可重复性比较计算组内相关系数(ICC)，ICC> 0.75表示可重复性良好，ICC <0.40表示可重复性较差。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。

2　结果

       测量1、2组高、低级别胶质瘤K^trans平均值、Ve平均值、Vp平均值差异均有统计学意义（表1、表2）。测量1与测量2两组血流动力学双室模型Extended Tofts Linear K^trans、Ve、Vp ICC值分别为0.93、0.809、0.592，可重复性良好。图1和图2分别是胶质母细胞瘤和毛细胞星形细胞瘤的MRI增强图像以及DCE-MRI K^trans伪彩图。

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图1  女，55岁，胶质母细胞瘤患者。A：T1WI增强轴位示右侧颞叶、胼胝体压部散在不均匀强化；B：K^trans图，强化病变可见散在高渗透区（红色区域）
图2  女，59岁，低级别胶质瘤患者。A：T1WI增强轴位示左侧颞叶不规则低信号影，强化不明显；B：K^trans图，病变与正常脑组织信号差异不显著，显示不清
Fig. 1  Female, fifty years old, the patient's pathology is glioblastoma. A: Axial T1WI enhance imaging, there are ministry of corpus callosum multiple irregular length of mixed T1 signal shadow on the right side of the temporal lobe; B: The K^trans figure, there is a high permeability zone in the strengthened lesion (the red zone).
Fig. 2  Female, fifty-nine years old, the patient's pathology was low grade glioma. A: Axial T1WI enhance imaging, there is a irregular low signal shadow in the left temporal lobe that the reinforcement is not obvious; B: The K^trans figure, the difference between the lesions and the normal brain tissue was not significant, the display is not clear .

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表1  测量1组高低级别胶质瘤的K^trans、Ve、Vp平均值(±s)
Tab. 1  The mean K^trans, Ve and Vp values of high and low grade gliomas of the number one group (±s)

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表2  测量2组高低级别胶质瘤的K^trans、Ve、Vp平均值(±s)
Tab. 2  The mean K^trans, Ve and Vp values of high and low grade gliomas of the number two group (±s)

3　讨论

       DCE-MRI是一种有效评价微血管功能状态特点的一项技术^[5]，其中双室渗透模型Extended Tofts Linear具有良好的技术优势，应用也最为广泛。DCE-MRI定量分析参数K^trans值、Ve值及Vp值通过定量显示胶质瘤微血管的通透性可间接反映胶质瘤的病理生理基础^[6,7]。本研究中测量1、测量2两组操作者分别使用双室渗透模型Extended Tofts Linear对高、低级别胶质瘤患者进行后处理，均得出高级别胶质瘤的K^trans值、Ve值及Vp值明显高于低级别胶质瘤，与贾中正等^[8]人报道的结果一致。原因为在正常脑组织中，由于血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）的存在，没有对比剂从血管内渗漏到血管外，K^trans值及Ve值趋向于0^[9]。胶质瘤的持续生长需要合成新的不成熟的肿瘤微血管^[10]，研究表明，当肿瘤达到2~ 3 mm大小时即有肿瘤血管生成，但肿瘤新生血管不同于正常组织血管，新生血管排列杂乱，脆性增加，内皮细胞内及内皮细胞间通道和间隙增大，较正常血管有较大的渗透性，从而很容易引起血管内容物或者对比剂外渗，当对比剂分子从血管内渗漏到血管外细胞外间隙(extravascular extracellular space, EES)^[11,12]时，血管内外的对比剂分布发生改变，弛豫随之发生变化^[13]。组织病理学显示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，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^[14,15]。两组间的测量数值间存在的差异，可能与不同测试者之间的测量误差有关。

       同时，双室tofts模型拟合计算的过程中受T1 mapping、AIF位置的选择等因素的影响，不同分析者使用时可产生偏差，但复测性是定量分析的基础，是衡量一个血流动力学模型是否可以重复使用的重要标准，模型可重复使用对研究结果至关重要。本研究显示测量1、测量2两组数据的K^trans值、Ve值及Vp值的组内相关系数（ICC值）均大于0.40，表示血流动力学双室模型Extended Tofts Linear具有良好的复测性，可作为常规渗透处理模型用于临床科研。但是，本研究亦存在一些不足，如样本量偏少，测量者人数较少等，但是本文仅是相关研究工作的前序，后续工作正在进行，将弥补样本量少、测量者人数较少等缺陷。

       综上所述，动态对比增强MRI可以较准确地将高、低级别胶质瘤鉴别开来，同时，DCE-MRI双室渗透模型Extended Tofts Linear是一种稳定、复测性良好的后处理软件，临床应用价值高。