高场强MRI转移瘤诊断特征及其与高级别胶质瘤鉴别诊断

题名:高场强MRI转移瘤诊断特征及其与高级别胶质瘤鉴别诊断
作者:张伟
学位授予单位:山东大学
关键词:磁共振成像;;转移瘤;;胶质瘤
摘要:
 目的:
 将磁敏感加权成像(susceptibility-weighted imaging,SWI)、弥散加权成像
(diffusion-weighted imaging,DWI)、弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、磁共振灌
注成像(perfusion weighted magnetic resonance imaging,PWI)、二维(two-dimension,2D)氢质
子MR波谱(proton MR spectroscopy,~1H-MRS)序列应用于转移瘤及瘤周区域,对其诊断特征进行研
究。在组织学上,转移瘤和高级别Neodymium Magnets胶质瘤(Ⅲ级、Ⅳ级)的内部结构、弥散、代谢产物等都存在差异,
本研究通过MRI不同功能序列对肿瘤瘤体和瘤周区域的研究,探讨其在二者鉴别诊断中的应用价
值。
 方法:
 采用GE Signa EXCITEⅡ3.0T MR机扫描。除常规MRI平扫外,95例转移瘤患者同时
接受T2~*WI和SWI检查、MRI强化;55例转移瘤(肿瘤数目不多于3个,其中20例为单发)和33例高级别
胶质瘤同时接受了DWI和DTI、PWI和MRI强化、二维~1H-MRS检查。
 1.常规MRI检查
 常规
MRI扫描序列包括横轴位、冠状位T_2WI(TR/TE=4500/102 ms,层厚6.0mm,间隔1.0 mm,矩阵320×
224,视野(field of view,FOV)24 cm×24 cm,采集时间1分53秒)、横轴位T_1WI(TR/TE=500/8 ms,
层厚6.0 mm,间隔1.0 mm,矩阵320×224,FOV24 cm×24 cm,采集时间2分11秒)、横轴位T_2液体衰减
恢复(fluid-attenuated inversion-recovery,FLAIR)(TR/TE=9000/120 ms,层厚6.0mm,间隔1.0
mm,矩阵320×224,FOV24 cm×24 cm,采集时间3.0分)。
 2.T2~*WI检查和SWI检查
 T2~*WI
检查采用GRE序列,TR/TE=520/20 ms,反转角度20°,层厚6.0 mm,间隔1.0 mm,矩阵256×224,FOV24
cm×24 cm,采集时间2分58秒。
 SWI检查采用3D SPGR序http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets列,TR/TE=23/13 ms,反转角度20°,扫
描块的厚度56 mm,矩阵512×448,FOV 24 cm×24 cm,采集时间6分28秒。原始数据采用Functool
3.1 software;Sun,GE Healthcare进行重建得到校正的相位图和磁矩图,再对得到的磁矩图进行重
建得到最小密度投影(minimum intensity projection,Min IP)图像。
 3.DWI检查和DTI检查

DWI检查采用SE/EPI技术,3个垂直平面的弥散梯度,b值为0和1000s/mm~2,TR/TE=5000/65 ms,层厚
6.0 mm,间隔1.0 mm,矩阵256×192,FOV 24cm×24 cm,采集时间1分钟。首先经后处理产生表观弥散
系数(apparent diffusion coefficient,ADC)图;然后,在ADC图上手工绘制感兴趣区(regions of
interest,ROI),分别选择在肿瘤的实质区、坏死区、瘤周带及对侧大脑半球正常白质区,瘤周带定
义为强化的肿瘤实质周围2cm区域,在大多数病例表现为T1WI低信号、T2WI高信号、增强无强化,少
数病例则T1WI、T2WI、增强扫描均与正常脑组织信号相近。ROI的ADC值直接测量得出,随后进行标
准化处理,计算ADC比值(relativeADC,rADC),即病变区域的ADC值与对侧大脑半球正常白质区相同大
小ROI的ADC值之比。
 DTI检查采用单次激励平面回波(Echo planner imaging,EPI)自旋(Spin
echo,SE)序列。扫描参数为:层厚5.0mm,层间距0,层数26层,每层采集25个非共线的梯度方向的数据
,b值为0和1000s/mm~2,TR/TE=6000ms/minimum,FOV24cm×24 cm,矩阵128×128,NEX=2,采集时间为2
分48秒。后处理时,首先用correction程序对图像进行校正,以减少运动伪影和图像变形;然后进行
域值设定,要求既能使图像背景噪声尽可能减少,又要包含所有脑组织;得到分数各向异性
(fractional anisotropy,FA)图、ADC图。选择与DWI一致的ROI,分别记录ADC值、ADC比值(r ADC)
、FA值及FA比值(relative FA,r FA),以进行定量分析。
 4.灌注成像和增强检查
 灌注成
像用EPI SE序列:单次激发,TR/TE=1900/80ms,激励1次,FOV24cm×24 cm,层厚6mm,间隔1mm,矩阵128
×128,单次扫描时间为4s(覆盖11层),间隔时间500ms,共扫描24次,总计扫描时间为1分36秒。在肘
静脉内置入20号针头,与高压注射器相接。在第1个扫描时相末以5ml/s的流率注射0.2mmol/kg体重
钆-二乙烯五胺乙酸(Gadolinium diethylene- triamine pentaceticacid,Gd-DTPA),随后以相同流
率注射生理盐水20ml。数据处理包括:(1)获取ROI时间-信号强度曲线;(2)测量ROI的脑血容积
(cerebral blood volume,CBV)和平均通过时间(mean transi-time,MTT),计算相对CBV(relaive
CBV,r CBV)和相对MTT(relative MTT,r MTT)(与对侧正常脑白质比较)。
 在以轴位CBV伪
彩图中目测肿瘤实质的最高灌注处(对应常规MRI中无明显囊变、坏死或出血区)、瘤周带的最高灌
注处及对侧正常脑白质内分别放置ROI,平均测量3～5次,取最大值。每个ROI大小为20～30mm~2,在
选择ROI时注意避开粗大血管。
 然后行横轴位、冠状位和矢状位增强扫描,扫描参数同平扫
T_1WI。
 5.二维~1H-MRS检查
 在增强MRI扫描后行2D ~1H-MRS检查,此时可以准确分
辨强化的肿瘤实质、无强化的坏死囊变区以及水肿区,分析时~1H-MRS的感兴趣体(volume of
interest,VOI)可准确放置于ROI域。
 2D ~1H-MRS的扫描参数为:采用点分辨波谱(point
resolved surface coilspectroscopy,PRESS)序列,水抑制,TR/TE=1500/144 ms;FOV 16 cm;矩阵16
×16;层厚10 mm;采集次数为1;采集时间为4分20秒。VOI放置于横轴位上,且与增强横轴位T_1WI上
的强化区域相对应。放置VOI时应避开头皮脂肪组织和颅脑骨质。在VOI周围使用高度选择性的饱和
(very selective saturation,VSS)脉冲。然后执行预扫描,自动匀场结果:如果最大半宽(full-
width half-maximum,FWHM)≤15Hz,水抑制为95%～99%,则开始扫描,否则再次进行自动匀场,如果仍
不能到达要求,则重新设定VOI。
 后处理时,首先产生代谢—解剖图,移动体素选择ROI,并在波谱
图上观察代谢物的变化情况,每个体素大小为1 cm×1 cm×1 cm,评价代谢物的波谱为:N-乙酰天冬
氨酸(N-acetylaspartate,NAA)、胆碱(choline,Cho)、肌酸(creatine,Cr)、脂质(lipid,Lip)、乳
酸(lactate,Lac)。各种代谢物的数值(即波峰下的面积)可自动得出,然后手工计算代谢物的比值
(NAA/Cr、Cho/Cr、Lip/Cr、Lac/Cr和Cho/NAA)。
 5.统计学分析
 统计学分析使用SPSS
13.0软件(SPSS Inc,Chicago,IL,USA),采用t检验比较:(1)T2~*WI与SWI序列检测瘤内出血敏感性;
(2)转移瘤组与胶质瘤组之间ADC参数(ADC值和ADC比值)、FA参数(FA值和FA比值)、灌注参数、MRS
各代谢参数的差异。所有数值结果以均数±标准差表示。p＜0.05为差异有统计学意义。
 结果:

1.T2~*WI、SWI检查结果
 1.1以MRI增强扫描图像为参照,SWI可检出79.2%的脑内转移瘤,对于合并
水肿和/或出血的瘤灶显示率达100%。
 1.2 SWI序列对转移瘤瘤内出血的检出能力显著高于
T2~*WI序列。2.DWI和DTI检查结果
 2.1高级别胶质瘤组瘤周带ADC值较转移瘤有明显增高;而两组
间在肿瘤实质、囊变坏死组织的ADC值测量方面差异无统计学意义。
 2.2高级别胶质瘤组肿瘤
实质实质FA值显著高于转移瘤组。
 2.3转移瘤主要对周围脑白质束产生压迫作用,三维神经纤维束
成像以变形、移位为主;高级别胶质瘤对周围脑白质有浸润和破坏,三维神经纤维束成像显示明显地
中断、残缺。
 3.PWI检查结果
 高级别胶质瘤组肿瘤实质、瘤周带的最大rCBV均高于脑转移瘤
,差异有统计学意义;二者rMTT差异无统计学意义。
 4.2D ~1H-MRS检查结果
 4.1转移瘤组和
高级别胶质瘤组肿瘤实质各主要代谢物比值差异无统计学意义。
 4.2转移瘤组与胶质瘤组
瘤周带波谱比较,胶质瘤组Cho/Cr、Cho/NAA明显升高。两组肿瘤之间的NAA/Cr、Lac/Cr无统计学差
异。
 结论:
 1.SWI可检出绝大部分转移瘤,对合并瘤内出血和瘤周水肿的瘤灶更为敏感。可应
用于有原发肿瘤史患者的临床随访。
 2.瘤周带的各项功能MRI参数转移瘤组和高级别胶质
瘤组之间均存在显著性差异。瘤周带ADC值、rCBV值和Cho峰的升高以及纤维束连接性中断、局限性
消失可作为高级别胶质瘤的特征性表现。
 3.联合应用MRI功能序列鉴别转移瘤和胶质瘤时,应重
点观察瘤周带的MRI特征。
学位年度:2009