肺癌脑转移瘤的病理类型与DWI的SI和rSI相关性研究

曲金荣 黎海亮 李祥 邵楠楠 张宏凯 许春苗 张首宁

脑转移瘤的发病率占颅内肿瘤的3.5%～10%，国内外均认为以肺癌脑转移最多见，其次是黑色素瘤、泌尿生殖系肿瘤和消化道肿瘤。尽管脑转移瘤通常能够根据患者的原发肿瘤的病史及影像学表现而明确诊断，但少数患者是以脑转移瘤为首发症状而就诊的，如果影像学与其病理类型有相关性，就可以根据影像学的资料指导临床的下一步检查重点，尽快找到原发灶。尤其是对于难以发现原发肿瘤的患者，难以实现穿刺活检的患者，可以根据影像学资料制定有效的治疗方案。磁共振的DWI能够从分子水平反应细胞的特点，不同病理类型的脑转移瘤应该具有不同的DWI特征。本文从实际工作出发，探讨一种简单、实用、有效的与病理相关的影像学方法，为保证结果的精确性，本文暂仅对肺癌脑转移瘤的病理类型与DWI的SI和rSI进行回顾性相关性分析。

1 临床资料和方法

1.1 一般资料 收集2009年12月～2010年5月经病理证实或经临床随访证实脑转移瘤22例，当病灶出现明显的出血，影响确定明显强化的肿瘤实质部分时排除病例，其中2例出现明显的出血被排除。其中肺鳞癌3例（8个病灶）、腺癌11例（57个病灶）、肺小细胞癌6例（13个病灶），男10例，女10例，年龄43～70岁，平均年龄57.5岁。本研究经伦理委员会同意，所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器 采用GE公司HDx 3.0T磁共振扫描仪，8通道头部线圈。

1.3 检查方法 所有患者均行MR常规扫描及弥散加权成像。

1.3.1 MR平扫 T1WI FSE序列(TR2025ms，TE24ms，FOV220mm×220mm，NEX=1，层厚5.5mm，间距1.5mm，扫描矩阵为320×224)，T2WI FSE序列(TR5000ms，TE108.72ms，NEX=1，层厚5.5mm，层间距1.5mm，扫描视野FOV220mm×220mm，扫描矩阵为320×224)。T2FLAIR FSE 序列(TR8000ms，TE160ms，NEX=1，层厚5.5mm，层间距1.5mm，扫描视野FOV220mm×220mm，扫描矩阵为288×192)。

1.3.2 MR弥散加权成像 ASSET校正，SEEPI采集，选b=0和1000s/mm2，方向X、Y、Z三方向，TR5000ms，TE75.1ms，层厚5.5 m m，间隔1.5 m m，F O V 2 2 0 m m×2 2 0 m m，矩阵160×192，NEX=2，为保证扩散加权图像与T2WI图像的一致性，定位参数均直接复制T2WI参数。

1.3.3 MR增强扫描 扫描对比剂应用钆喷酸葡胺(Gd-DTPA，0.2mmol/kg)，扫描序列包括：T1WI SPGR序列(TR2000ms，TE5.9ms，FOV220mm×220mm，层厚5.5mm，间距1.5mm，扫描矩阵为320×224，NEX=1)。

1.4 图像后处理

由3位具有5a以上工作经验的放射科医生进行盲测，以横断面为主要测定平面。结合增强后T1WI图像，选定病灶最大径线层面,以b=0图像为背景,判断无图像变形后,在b＝1000的图上选取3～5个感兴趣区（ROI），根据其它序列的图像尽量避开病灶内出血、钙化和囊变部分，将ROI放在肿瘤明显强化的实质部分。计算SI平均值，同时每个患者测量3个正常脑白质的SI，计算肿瘤的SI与正常脑白质的SI的差值得到rSI，将SI和rSI进行统计分析。

1.5 统计分析

使用统计软件SPSS11.5对数据进行分析，当P值小于0.05认为有统计学意义。

2 结果

78个肺癌脑转移瘤的分布见表1，各种病理类型肺癌脑转移瘤的SI值见表2，rSI值见表3。

表1 各病灶的分布情况

表2 各种病理类型肺癌脑转移瘤的SI

表3 各种病理类型肺癌脑转移瘤的rSI

Spearman检验SI与病理类型之间的相关系数是0.335，P值是0.01，rSI与病理类型之间的相关系数是0.255，P值是0.024。

各组的SI和rSI见图1，本组研究结果中，肺小细胞癌的SI最高，鳞癌其次，而腺癌最低。Kruskal wallis检验肺鳞癌与肺腺癌之间比较P值是0.181，肺腺癌与小细胞癌之间比较P值是0.000，肺鳞癌与小细胞癌之间比较P值是0.005。rSI的组间比较，Kruskal wallis检验肺鳞癌与肺腺癌之间比较P值是0.034，肺腺癌与小细胞癌之间比较P值是0.000，肺鳞癌与小细胞癌之间比较P值是0.06。

图1 肺癌脑转移瘤78个病灶的SI和rSI

3 讨论

本研究结果表明，肺癌脑转移瘤的病理类型和SI、rSI都有相关性。

DWI能反映组织细胞内外水分子的转移、跨膜运动等微米数量级的变化，仍是目前在活体水平分子弥散测量与成像的惟一方法，最初主要应用于缺血性脑中风超急性期和急性期的诊断，近年来国内外学者已将其作为颅内肿瘤和囊性病变定性诊断的一种有效工具[1]。肿瘤的ADC值与肿瘤的胞质明显相关，肿瘤的相关研究也表明ADC值和肿瘤的胞质具有很好的相关性[2]。Atlas等[3]曾探讨了T2WI与脑转移瘤细胞构成的相关性，结果表明很多因素影响T2WI的SI，包括顺磁性物质（铁、钙、出血、黑色素）、非顺磁性物质（浓缩蛋白、纤维胶原基质、流动相关的信号强度变化）和其它因素（胞浆减少、胞质稀释），T2WI上的SI与肿瘤的胞质没有明显的相关性，所以Atlas等学者认为不可能通过T2WI的SI评价脑转移瘤的细胞构成。本研究从实际工作出发，探讨一种临床简单、易行、不需要特殊的繁琐的后处理方法就能够指导临床治疗的影像学指标，利用DWI这个唯一能反应活体分子水平状态、扫描时间短、普及又广的成像方法来探讨它与肺癌脑转移瘤的相关性。

Hayashida等[4]研究表明DWI的SI能够预测脑转移瘤的组织学来源，分化好的腺癌的SI较低，而小细胞和大细胞神经内分泌癌的SI较高，本组数据中，肺小细胞癌的SI和相对最高，腺癌的SI和rSI最低，与Hayashida的研究结果一致，但Hayashida等共收集了来自多器官的39个病灶，共有9种病理类型，病灶数目较少，其并未对肺癌的脑转移瘤进一步分析，其对SI采用的是相对于正常脑白质SI的等级分析的方法，没有具体的量化分析，本研究进一步扩大了样本量，选择了针对肺癌脑转移瘤的量化分析，以期获得量化的指标。

小细胞癌在DWI上表现为高信号、ADC值较低，但其原因尚不明确，可能是高度浸润性生长的肺神经内分泌肿瘤的原因[5]。由于这些病变的胞质成分多、ADC值低，在T2WI上显示较高的CNR。我们假设DWI上的高信号是弥散受限和T2穿透效应的协同作用所致。

具有低SI值，通过DWI很难鉴别的是鳞癌和腺癌，一方面可能由于在T2WI上呈相对低SI的原因。另一方面本研究8个病灶是鳞癌的转移瘤，57个病灶是腺癌的转移瘤，鳞癌和腺癌SI的组间比较没有统计学意义，而rSI的组间比较有统计学意义，表明rSI在鉴别鳞癌和腺癌方面具有一定优势，另外将来还需要大样本或采用其它的指标等研究来进一步解释DWI上SI的机制。

本研究存在一些不足之处：（1）无法排除瘤内微小的、无法显示出来的出血，而其可能影响研究结果，但我们严格对照T2WI尽可能地排除出血，将其影响降到最低；（2）部分容积效应可能影响定量的结果。然而，尽管瘤内囊变和变性有影响定量分析的可能性，但是它不可能被选定在ROI内，因为DWI和T2WI的空间分辨率高，囊变和变性很容易被识别。

4 结论

不同组织学来源的脑转移瘤的强化部分表现出不同的SI和rSI。分化好的腺癌表现是低信号，它的SI和rSI明显低于其它组织来源的脑转移瘤，本研究中13个小细胞癌表现是高信号，DWI的SI和rSI能够预测肺癌脑转移瘤的组织学特征。可以指导临床的下一步检查重点，尽快找到原发灶。尤其是对于难以发现原发肿瘤的患者，难以实现穿刺活检的患者，可以根据影像学资料制定有效的治疗方案。

[1]张劲松,宦怡,常英娟,等.扩散加权成像在高分化胶质瘤和转移瘤中的鉴别价值[J].中华放射学杂志,2005,39(10):1013-1017.

[2]Arvinda HR,Kesavadas C,Sarma PS,et al.Glioma grading:sensitivity, specificity, positive and negative predictive values of diffusion and perfusion imaging[J].J Neurooncol,2009,94(1):87-96.

[3]Atlas SW,Lavi E.Intra-axial brain tumors.In: Atlas SW, ed.Magnetic Resonance Imaging of the Brain and Spine[M].2nd ed.Philadelphia:Lippincott-Raven,1996:315-422.

[4]Hayashida Y,Hirai T,Morishita S,et al.Diffusion-weighted imaging of metastatic brain tumors: comparison with histologic type and tumor cellularity[J].AJNR Am J Neuroradiol,2006,27(7):1419-1425.

[5]Franklin WA.Pathology of lung cancer[J].J Thorac Imaging,2000,15(1):3-12.