脑胶质瘤是脑内最常见的原发性肿瘤，它的生物学行为非常复杂，低级别胶质瘤患者的5年生存率为80%，但是高级别胶质瘤的生存期只有1年，在手术之前准确地判断肿瘤的分级有助于制定合理的治疗方案，这是改善肿瘤治疗效果的关键之处。对胶质瘤进行分级常选用的“金标准”是穿刺活检所取得的病理结果，但是胶质瘤经常是不匀质的，取材的位置常在很大程度上影响结果的准确性，可以导致分级错误，而且组织学检查是一种有创的检查技术。因此，术前对肿瘤进行无创的准确的诊断和分级很重要。
MRI可以多方位成像，具有良好的软组织分辨率以及高信噪比，迄今为止是诊断脑肿瘤影像检查的首选方法，但是MRI常规增强扫描对脑肿瘤的诊断具有一定的局限性，肿瘤实质内强化最明显的部分并不能代表肿瘤恶性程度最高的区域。因为常规增强扫描反映的是血脑屏障的破坏，而不是肿瘤内新生血管的增生情况。而且，无论平扫还是增强扫描，诊断结果的准确性依赖于医师对疾病形态上的认识，受医师主观因素影响大，此外，诊断结果缺乏客观的指标，很难反映病变组织的微小变化。
大量研究结果表明，胶质瘤的恶性程度与肿瘤内的新生血管关系十分密切，肿瘤微血管的生成不仅可以为肿瘤生长提供需要的营养，而且还是肿瘤浸润和转移的重要途径。目前认为血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在诱导肿瘤血管形成的过程中起关键作用，VEGF在短时间内可以增加血管的通透性，使血脑屏障开放，在长时间作用下则刺激内皮细胞增生，形成大量新生的肿瘤的微血管，这些新生的微血管基本上是不成熟的，具体表现在内皮细胞基底膜不完整，细胞间隙增大，从而导致血管通透性增加。
不同级别的脑胶质瘤微血管增生的能力不一样，血管通透性也有差别。与低级别胶质瘤相比而言，高级别胶质瘤的血管内皮细胞增生能力更强，微血管更丰富，通透性更高。灌注成像能够反映肿瘤的血管生成程度，进而可用于胶质瘤术前分级的评估中。近些年来，随着灌注技术的应用和革新，这种技术在胶质瘤的诊断和分级中发挥着越来越重要的作用。磁共振灌注技术和评价方法的多样化，是目前相关领域研究的热点和难点。本文对磁共振灌注加权成像在胶质瘤的诊断及分级的作用进行综述。
一、磁共振灌注成像的技术原理
磁共振灌注成像采用快速成像技术，通过注射内源性或外源性的对比剂，测量一些血流动力学参数来反映组织的血流灌注及微血管渗透情况的一种功能成像方法。目前，磁共振灌注成像技术主要分为动态磁敏感对比增强(dynamic susceptibility contrast，DSC)、动态对比增强(dynamic contrast-enhanced，DCE)和动脉自旋标记(arterial spin labeling，ASL)三种。DSC采用T2*加权进行成像，当外源性对比剂通过脑血管时，引起血管周围磁场的变化，从而缩短T2*弛豫时间，在T2*WI上信号强度明显减低。DSC常用的序列是自旋回波平面回波序列(SE-EPI序列)和梯度回波平面回波序列(GRE-EPI序列)，但是梯度回波技术对测量胶质瘤的血供和对胶质瘤的进行分级更合适，因为GRE-EPI序列对血管周围磁场的变化的检测更为敏感，所需要的对比剂更少。
DCE采用T1加权进行成像，通过注射外源性对比剂后，引起周围组织的T1值缩短，从而导致信号强度改变。DCE采用横断面T1梯度3D序列扫描，重复扫描观察对比剂随时间从血管渗出到周围组织的情况。西门子用的是TWIST序列，其具有较好的空间分辨率和信噪比，同时还有较高的时间分辨率，而且，TWIST序列对组织血管外间隙的对比剂很敏感。DSC和DCE所选用的外源性对比剂是顺磁性非弥散性的钆喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA)，其不能通过正常的血脑屏障，主要作用是改变血管周围的敏感性。对比剂以静脉团注的方式给药，一般情况下，剂量是0.3mmol/kg，注射速率为3～5m/s，注射结束后，用等量的生理盐水冲洗。
采用团注是因为：(1)确保对比剂在血管中在迅速达到较高的浓度，这样使信号发生较大的变化，方便测量所选参数;(2)最大限度地改善对比剂在首过组织期间出现的扩散情况;(3)得到一条根据时间变动的对比剂浓度曲线，由该曲线的走势可以分析得出组织的相关灌注信息。ASL不需要注射外源性对比剂，通过标记动脉血中的水质子，使其作为内源性标记物，利用反转脉冲覆盖范围不同的前后两次信号采集，分别得到标记像及对照像，两幅图像相减影便得到了含有血流的灌注信息的图像。
ASL常选用FAIR、FAIREST、EPISTAR序列，根据标记的方式不同一般分为3种，即连续式ASL(continous arterial spin labeling，CASL)、脉冲式ASL(pulsed aeterial spin labeling，PASL)和伪连续式ASL(pseudo continous arterial spin labeling，pCASL)。CASL信噪比较高但是标记效率低，设备要求高，临床上应用比较少;PASL硬件要求较少，标记效率也较高，但是信噪比比较低;pCASL是把CASL、PASL的优势集合起来，采用一系列离散射频脉冲进行标记，具有比较高标记效率和信噪比。2014年的国际MRI学会已经达成共识，pCASL可作为临床ASL检查的标记方法。
二、磁共振灌注成像血流动力学参数
DSC可以获得相对脑血流容量(relative cerebral blood volume，rCBV)、相对脑血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)、平均通过时间(mean transmit time，MTT)等参数。rCBV反映所选感兴趣区内脑组织的血流量，与微血管数目密切相关。Vajkoczy等脑胶质瘤病理研究中，提出微血管密度是评价肿瘤级别的主要指标之一。肿瘤微血管密度越高，rCBV增加就越明显，因此rCBV增加的幅度是胶质瘤恶性程度的重要指标。rCBF反映所选感兴趣区组织内的血流速度。rCBV和rCBF的相关性好，所以常选取rCBV作为DSC的代表指标。目前ASL技术仅可获得CBF这一个参数。
方靖琴等研究表明相对脑血容量值能较准确地反映肿瘤微血管的变化，可以作为术前评估胶质瘤微血管生成情况的指标。DCE获得的参数主要分为两种，即半定量参数和定量参数。半定量参数主要通过描述组织信号强度-时间曲线的形状和结构来获得，常用的有初始曲线下面积、达峰时间、最大信号强度等。半定量参数无法直接反映血管通透性及组织灌注情况，但是比较容易获得。定量参数主要通过引入药代动力学模型计算得出，常用的有容积转运常数(Ktrans)、速率常数(Kep)、血管外细胞外容积比(Ve)等。DCE获得的灌注参数从不同方面反映疾病组织内血管的功能状态和特点。目前，最常用的参数是Ktrans，反映微环境毛细血管的通透性。理论上正常脑组织的Ktrans值为0，但是在肿瘤、炎症、缺血等病理情况下，Ktrans值会增加。
三、各种磁共振灌注成像技术的优缺点
DSC具有高信噪比、高时间分辨率的优点，而且在临床上应用较为广泛。但是这种技术存在着一定的缺陷，它是在理想的单室模型上提出来的，即血脑屏障是完整的，对比剂仅位于血管内，未渗透到血管外细胞外间隙，因此，实际测量的rCBV偏小。虽然在后处理阶段可以经过相应的数学计算校正，但是结果常不可靠。ASL没有外源性药物对血流产生影响，不存在药物过敏性和肾毒性，具有完全无创的优点，可重复性高、操作简单，除此之外，血脑屏障破坏对检查结果没有影响。对于钙化、出血或位于颅底的病变ASL明显优于DSC。但是传统的ASL技术具有成像时间长，空间分辨率低、信噪比低等缺点，临床上的应用比较局限。
随着MR技术的发展，ASL技术也在不断进步，在未来具有广阔的应用前景。DCE的结果分析比较复杂，图像数据的采集和药代动力学模型的选择均影响结果。目前可用于DCE的模型较多，且各种模型具有不同的假设条件，从而使其标准化带来困难。各种模型的假设条件又会在一定程度上掩盖疾病的病理生理学本质，影响结果的准确性。同时DCE的结果容易受到信噪比、扫描方位、组织固有参数及成像序列参数等因素的影响。但是，DCE不易受敏感性效应限制而且能够更加绝对地测量定量参数。除此之外，DSC、DCE需要注射外源性的对比剂，不仅有辐射损伤，而且为患者带来额外的经济负担，一般不适用于儿童、年老体弱者或长期需要重复测量的患者。
四、MRI灌注成像在胶质瘤术前分级中的应用
磁共振灌注成像反映的是肿瘤的异常灌注和微血管通透性的高低，通过测量定量和半定量参数来对胶质瘤进行分级。DSC测得的rCBV值敏感度为85%，特异度为100%，准确度为90%;常规MRI的敏感度为69.2%，特异度为64.3%，准确度为67.5%。DSC在术前胶质瘤分级诊断中的价值明显高于常规MRI。在DSC、ASL检查中，肿瘤微血管增多表现为参数值增高，高级别胶质瘤明显高于低级别胶质瘤，它们之间差异有统计学意义。在Cebeci等的研究中，进行DSC检查时，rCBV=1.80，鉴别低级别和高级别胶质瘤的敏感度和特异度分别为100%和84.6%;rCBF=1.36，其敏感度和特异度分别为100%和76.9%;进行ASL时，rCBF=2.10，其敏感度和特异度分别为100%和92.3%。
DSC及ASL对脑胶质瘤进行对比性研究发现，在高级别胶质瘤中，两种技术都显示明显的高灌注，在低级别胶质瘤中，均显示较低的灌注，表明ASL及DSC均能评估胶质瘤的分级，且两种技术获得的参数存在明显的正相关关系。国内也有许多类似的研究，结果提示DSC及ASL可以很好地鉴别低级别胶质瘤和高级胶质瘤。在DCE的检查中，Ktrans值、Ve值与脑胶质瘤分级正相关，Kep值与脑胶质瘤分级负相关。在贾中正的研究中，Ktrans=0.037时，鉴别低级别和高级别胶质瘤的敏感度为92.5%，特异度为83.9%;Ve=0.079时，鉴别低级别和高级别胶质瘤的敏感度为92.5%，特异度为87.1%;Kep值在鉴别低级别和高级别胶质瘤时不能提供有效的切峰值。在黄杰等的研究中，当用DCE检查时，Ktrans=0.055，敏感度及特异度分别为89.7%和90.5%;Ve=0.343，敏感度和特异度分别为86.2%和85.7%。
当用DSC检查时，rCBV=2.043，敏感度及特异度分别为95.2%和92.9%;rCBF=1.886，敏感度和特异度分别为85.7%和85.7%;DCE和DSC这两种技术都能对胶质瘤进行分级，而且结果具有一致性。目前，哪种磁共振灌注成像技术对胶质瘤分级更加准确可靠，不同机构研究者间意见不一致，这是由于采用不同的灌注技术、参数及不同的评价方法所致。不同的成像技术反映了不同的病理特征，DCE侧重评价肿瘤微血管通透性，而DSC、ASL主要评价血管灌注异常。
综上所述，磁共振灌注成像技术的应用，使胶质瘤的诊断从解剖学、形态学进入到功能学领域。这种技术反映的是肿瘤内血管增生程度和血管通透性情况，和常规磁共振增强检查相比，能更加准确地判断肿瘤的性质。磁共振灌注成像是对常规MRI检查的补充，为术前无创地评价肿瘤的恶性程度及治疗方案的选择提供重要的依据。虽然，这种技术还存在缺陷，但是随着磁共振设备场强的不断提高，软件设备的更新完善以及研究的深入，这种技术在脑胶质瘤的诊断及分级上发挥越来越重要的作用。
