膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見的惡性腫瘤，具有發(fā)病率、復(fù)發(fā)率、死亡率高和治愈率低 “三高一低”的特點。膠質(zhì)瘤的治療多采用手術(shù)切除為主的綜合療法，術(shù)后放射治療是常用的輔助治療手段，但療效難盡人意，其侵襲性生長方式是治療后易復(fù)發(fā)的主要原因。因此評價治療后情況，尤其是鑒別腫瘤殘留或復(fù)發(fā)與放射性腦損傷，對評估預(yù)后和指導(dǎo)臨床進一步治療具有重要意義。影像學(xué)檢查，尤其是CT 和MRI 是監(jiān)測腫瘤療效的主要手段。
一、膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷的病理基礎(chǔ)及常規(guī)MRI 表現(xiàn)
由于腫瘤新生血管的生成和血腦屏障的破壞,對比劑可不同程度地彌散至血管外，因此常規(guī)MRI增強掃描腫瘤復(fù)發(fā)或殘留常表現(xiàn)為局部出現(xiàn)強化。早期放射性腦損傷多發(fā)生于放療后3 個月以內(nèi)，病理學(xué)特征為血管內(nèi)皮腫脹、小血管壁增厚、血管通透性增加、血管源性水腫等，此時血腦屏障無破壞；常規(guī)MRI 表現(xiàn)T1WI 呈等或低信號，T2WI呈高信號，增強掃描無強化。晚期遲發(fā)性放射性腦損傷多發(fā)生于放療后幾個月-10 年或10 年以上，其病理學(xué)特征多樣化，常伴有放射性壞死；放射性腦壞死常規(guī)MRI 表現(xiàn)為長T1、長T2 信號或混雜信號改變，常伴不同程度的占位效應(yīng)，增強掃描可有強化，呈環(huán)形、線條或地圖樣不均勻強化，與血腦屏障的破壞程度有關(guān)。
我們的研究結(jié)果表明：腫瘤復(fù)發(fā)在常規(guī)MRI 上多表現(xiàn)為結(jié)節(jié)樣強化、最大強化寬度≧5mm 及強化灶存在時間超過3 個月；膠質(zhì)瘤術(shù)后放療后出現(xiàn)放射性腦損傷的常規(guī)MRI 多表現(xiàn)為環(huán)狀、地圖樣的強化形態(tài)，最大強化寬度﹤5mm 且強化灶存在時間不超過3 個月。其中,以強化存在時間≧3 個月診斷腫瘤復(fù)發(fā)的價值最高，其敏感度 （95.8％）、特異度（88.2％）、準確度（92.7％）、陽性預(yù)測值（92.0％）及陰性預(yù)測值（93.8％）。
盡管常規(guī)MRI 已成為膠質(zhì)瘤治療前后最基本的、不可或缺的檢查方法；但常規(guī)MRI 主要是通過觀察病灶是否強化及強化形式來判斷腫瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷，由于腫瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷在常規(guī)MRI 上均可表現(xiàn)為不同程度的強化，因此，常規(guī)MRI 在鑒別組織壞死、反應(yīng)性強化和膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)方面有一定的困難。隨著高場強MRI 機的應(yīng)用，尤其是快速磁共振功能成像技術(shù)的發(fā)展，為研究腦膠質(zhì)瘤術(shù)后的影像學(xué)改變提供了新的信息。
二、動態(tài)磁敏感對比增強磁共振灌注成像在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷的應(yīng)用價值
1、動態(tài)磁敏感對比增強(DSC)成像的基本原理
磁共振灌注成像(perfusion weighted imaging,PWI)是反映正常或病變組織微血管分布和血流灌注情況的MRI 成像技術(shù)，它能提供組織或病變血流動力學(xué)方面的信息。根據(jù)成像原理不同分為外源性對比劑首過灌注成像及內(nèi)源性動脈血自旋標記法灌注成像。目前，最常用的磁共振腦灌注成像方法是以外源性示蹤劑動態(tài)對比增強磁敏感加權(quán)灌注成像（dynamic susceptibility contrast，DSC）。其基本方法是經(jīng)靜脈團注對比劑后，在對比劑首次通過腦組織過程中，采用快速掃描序列進行連續(xù)多層面多次成像，獲得一系列動態(tài)圖像。
DSC 的基本原理是順磁性對比劑進入毛細血管床時，引起鄰近組織氫質(zhì)子共振頻率改變，導(dǎo)致T2 或T2*值縮短，表現(xiàn)為信號強度一過性下降，信號下降的程度與局部腦血流量和對比劑濃度呈正比。對比劑首過期間，主要存在于血管內(nèi)，血管外較少，血管內(nèi)外濃度梯度最大，信號的變化受彌散因素影響很小，故能反映組織血液的灌注情況。當對比劑自小動脈經(jīng)毛細血管網(wǎng)回到小靜脈，完成一次局部循環(huán)后，就會產(chǎn)生一個與時間相關(guān)的信號強度變化曲線，曲線下的面積相當于感興趣區(qū)內(nèi)腦組織的血容量即局部腦血容量(cerebral blood volume, CBV)，同時可計算出單位時間內(nèi)通過感興趣區(qū)腦組織的血流體積即局部腦血流量(cerebral blood flow, CBF)和對比劑平均通過時間(mean transit time,MTT)。這些指標可以對腦血流狀態(tài)進行評估，了解局部腦組織的灌注情況，半定量地提供其血流動力學(xué)參數(shù)。
為了使對比劑早期位于血管內(nèi)而不進入組織，即保證沒有對比劑的再循環(huán)和漏出，注射對比劑的劑量及速度有一定的要求。必須使用壓力注射器靜脈團注Gd-DTPA，注射劑量為 0.1～0.2mmo1，注射速度3～10ml/s，對比劑注射完畢后，緊接著以同樣速度注射20m1 生理鹽水沖洗存留在注射管內(nèi)的對比劑，注射對比劑與掃描同步進行。另外，必須采用MR 超快速掃描技術(shù)，其成像時間短，時間分辨率高，且可以多層面成像，使無創(chuàng)性反映腦組織血流動力學(xué)改變的磁共振灌注成像技術(shù)得以實現(xiàn)。
2 、磁共振灌注成像在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷的應(yīng)用價值
復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤的顯著特點是大量新生血管生成，腫瘤血供增加，rCBV 增加。而放射性損傷時造成反應(yīng)性新生血管增殖，但與惡性腫瘤不同，血管的增厚、玻璃樣變、微血管礦物質(zhì)沉積及小血管
壞死與放療受損組織新生血管增殖相伴隨；這些改變阻止了微血管生成，實際上降低了rCBV，因此利用灌注的差別可以區(qū)別存活的腫瘤及放療所致?lián)p傷。
常規(guī)MRI 增強掃描出現(xiàn)強化并不代表血流灌注的增加，兩者的影像表現(xiàn)基礎(chǔ)不同：常規(guī)MR 增強掃描出現(xiàn)強化是由于順磁性對比劑經(jīng)不完善的血腦屏障滲漏至組織細胞外液，引起組織T1 縮短所致，因而，是否出現(xiàn)強化主要取決于血腦屏障的破壞與否。而MR 灌注成像T2WI 上信號強度是否降低與CBV 的多少相關(guān),而CBV 的多少主要取決于血管增生或減少的程度而不是血腦屏障的破壞，可以解釋個別低級別膠質(zhì)瘤于T1WI 上出現(xiàn)強化而在rCBV 圖上并未見明顯高灌注。
有關(guān)腦灌注成像在膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷鑒別作用方面的應(yīng)用，我們的研究結(jié)果表明強化中心區(qū)及強化邊緣區(qū)平均rCBVmax 及rCBFmax 比值均可較好反映MRI 強化區(qū)的血管增殖情況，可作為鑒別腦膠質(zhì)瘤術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷的鑒別指標。腫瘤復(fù)發(fā)組強化中心區(qū)域的平均rCBVmax 及平均rCBFmax 比值分別為5.279±1.588 及4.876±1.436，放射性腦損傷組強化中心區(qū)域的平均rCBVmax 及平均rCBFmax 比值分別為2.244±0.698 及2.051±0.992，兩灌注指標在腫瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷兩組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義，通過ROC 曲線分析，強化中心區(qū)平均rCBVmax 取閾值3.14 時，其靈敏度、特異度及準確度分別為95.8%、94.1%和98.0%；rCBFmax 取2.906 時，其靈敏度、特異度及準確度分別為91.7%、88.2%和92.0%，診斷腫瘤復(fù)發(fā)的靈敏度和特異度均較高。
腫瘤復(fù)發(fā)組強化邊緣區(qū)域的平均rCBVmax 及平均rCBFmax 比值分別為4.091±1.087 及3.676±1.138，放射性腦損傷組強化邊緣區(qū)域的平均rCBVmax 及平均rCBFmax 比值分別為1.611±0.738 及1.314±0.568，兩灌注指標在腫瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷兩組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義，通過ROC 曲線分析，強化邊緣區(qū)平均rCBVmax 取閾值2.585 時，其靈敏度、特異度及準確度分別為91.7%、88.2%和89.1%；rCBFmax 取1.996 時，其靈敏度、特異度及準確度分別為91.7%、82.4%和83.2%，診斷腫瘤復(fù)發(fā)的靈敏度和特異度亦均較高。
三、MRS 在鑒別腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷中的應(yīng)用價值
1、MRS 成像的基本原理
氫質(zhì)子磁共振波譜（proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）是利用磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移現(xiàn)象進行特定原子核及其化合物定量分析，提供相關(guān)代謝信息的技術(shù)。與MRI 相比，MRS 檢測代謝變化的敏感性高，能較早期檢出病變。目前MRS 在神經(jīng)腫瘤學(xué)研究中的應(yīng)用越來越多，包括腫瘤診斷與分級、鑒別診斷、放療效果及藥物療效的監(jiān)測，并且已經(jīng)應(yīng)用于鑒別復(fù)發(fā)的膠質(zhì)瘤和放射性腦損傷。
腦組織的1H MRS 能探測到的主要代謝物包括NAA、Cho、Cr、Lac 以及Lip 峰等。N-乙酰天門冬氨酸（N-acetyl aspartate，NAA）峰主要位于2.02ppm，是正常神經(jīng)元的標志物，主要存在于成熟的神經(jīng)元胞體及其軸索中，其含量多少反映神經(jīng)元的數(shù)量或功能狀況，許多損害腦神經(jīng)元功能的疾病均可引起其下降，常見的包括缺血、創(chuàng)傷、炎癥、腫瘤、癡呆及膠質(zhì)增生等。膽堿（choline，Cho）峰位于3.22ppm 處，是細胞膜磷脂代謝成分之一，Cho 的高低反映了細胞膜的轉(zhuǎn)換，在白質(zhì)中含量高于灰質(zhì)，Cho 波峰升高反映細胞膜分裂增殖旺盛，主要見于腫瘤、炎癥、慢性缺氧；Cho 峰在星形細胞或少突膠質(zhì)細胞中的含量高于其他正常神經(jīng)細胞，其升高與神經(jīng)膠質(zhì)細胞功能活躍有關(guān)，可作為腫瘤細胞增殖的指標；另外在脫髓鞘疾病中Cho 的升高反映了磷脂降解產(chǎn)物的堆積；在腦膿腫、腦梗塞及壞死組織中，Cho 含量降低。肌酸（creatine，Cr）峰主要位于3.05ppm 處，是能量利用、儲存的重要化合物，標志著細胞的能量狀態(tài)，因總量一般比較穩(wěn)定，常作為參照物來衡量其他代謝物的含量。乳酸（lactate，Lac）峰位于1.33-1.35ppm 處，為雙峰，是糖酵解的產(chǎn)物，正常腦組織中不可見，為無氧代謝的終產(chǎn)物，常聚積在壞死組織和充滿液體囊腫的細胞外環(huán)境中。脂質(zhì)（lipid，Lip）峰位于0.9-1.3ppm 處，正常腦組織中的脂質(zhì)結(jié)合于細胞膜和髓鞘上，因此MRS 檢測不到；當細胞膜和髓鞘被破壞，脂質(zhì)運轉(zhuǎn)加快，會產(chǎn)生更多的游離脂質(zhì)造成Lip 增多。腦腫瘤內(nèi)的脂質(zhì)多見于病灶的凝固性壞死區(qū)。肌醇(myo-inositol,MI) 峰主要位于3.56ppm 處，是膠質(zhì)細胞的標志物，已被證實為腦的滲透壓調(diào)節(jié)物質(zhì)及細胞膜磷脂代謝有關(guān)。
2、 MR 波譜在鑒別腫瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷中的應(yīng)用研究
一般認為腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)的MRS 表現(xiàn)與原發(fā)的腦膠質(zhì)瘤表現(xiàn)一致，表現(xiàn)為NAA 峰下降或消失、Cho 峰顯著增高，NAA/Cho 及NAA/Cr 比值下降，Cho/Cr 比值升高，且認為Cho/Cr 比值可作為判定膠質(zhì)瘤分級的1 個重要指標。文獻報道NAA 與Cr 降低主要見于腫瘤、炎癥、梗死、壞死等多種疾病,其特異性不強，而Cho 峰的高低對腦膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷的鑒別作用較大，腫瘤復(fù)發(fā)Cho升高，認為與細胞增殖活性和有絲分裂增加而致細胞膜代謝異常增高有關(guān)；而放射性腦損傷表現(xiàn)為Cho 下降或消失，可能是放射線損傷細胞引起細胞膜崩解、代謝降低。Talors 等研究發(fā)現(xiàn)，在放射損傷區(qū)，NAA、Cr 及Cho 濃度普遍下降，而Cho，Cr 濃度及峰值中度升高則提示有腫瘤復(fù)發(fā)或進展；而Wald 等人也發(fā)現(xiàn)局部Cho 濃度顯著下降提示腫瘤向壞死轉(zhuǎn)變，而原來正?；驂乃绤^(qū)域出現(xiàn)Cho濃度升高則提示腫瘤進展。因此，動態(tài)觀察Cho 可用于鑒別腫瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷，放療后腫瘤出現(xiàn)液化壞死時，Cho 峰開始下降,并出現(xiàn)脂質(zhì)(Lip)峰，這可能是由于放射損傷所致細胞膜降解，細胞膜內(nèi)磷脂成分釋放所致，當腫瘤液化壞死徹底時，MRS 表現(xiàn)為NAA、Cho、Cr 和Lip 峰均消失，形成由雜波組成的較平坦的曲線；另一種改變則是放療后腫瘤復(fù)發(fā)，表現(xiàn)為與對側(cè)大腦半球相對應(yīng)正常區(qū)域比較Cho 峰的顯著增高，NAA、Cr 下降或消失，Cho/Cr 比值升高，NAA/Cr 比值下降。但是需注意的是，當放射性損傷伴炎性反應(yīng)和膠質(zhì)增生時亦可使Cho 升高。
我們的研究結(jié)果顯示：腫瘤復(fù)發(fā)組表現(xiàn)為Cho 明顯增高，Cho/Cr 比值升高；腫瘤復(fù)發(fā)組和放射性腦損傷組兩組間Cho/Cr 值有差異，腫瘤復(fù)發(fā)組高于放射性腦損傷組，Cho/Cr 值越大則腫瘤復(fù)發(fā)的可能性越大。當Cho/Cr 比值取閾值2.125 時，診斷為腫瘤復(fù)發(fā)的靈敏度、特異度及準確度均較高，分別為100%、94.1%及92.8%。腫瘤復(fù)發(fā)組NAA 降低，NAA/Cr 比值降低；腫瘤復(fù)發(fā)組和放射性腦損傷組兩組間NAA/Cr 值有差異，放射性腦損傷組高于腫瘤復(fù)發(fā)組；當NAA/Cr 取閾值0.931 時，診斷為腫瘤復(fù)發(fā)的靈敏度、特異度及準確度均較高，分別為70.8%、76.5%及73.0%。腫瘤復(fù)發(fā)組NAA/Cho比值下降，腫瘤復(fù)發(fā)組和放射性腦損傷組兩組間NAA/Cho 比值亦有差異，放射性腦損傷組高于腫瘤復(fù)發(fā)組；當NAA/Cho 比值取閾值0.951 時，診斷為腫瘤復(fù)發(fā)的靈敏度、特異度及準確度分別為91.7%、82.4%及79.2%。其中，Cho/Cr 比值診斷腫瘤復(fù)發(fā)的價值最高，與文獻報道一致。
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