fMRI在脑肿瘤边界的确定及脑功能重组研究方面的应用

        随着MR成像技术的不断进步，出现了以血氧水平依赖的脑皮层功能成像（BOLD）技术为代表的功能磁共振成像(fMRI)，使得脑肿瘤的诊断准确度越来越高，已由既往单纯的形态学诊断深入至代谢和功能水平，开拓并丰富了脑肿瘤诊断的思路，弥补了常规MRI的不足，为实现神经外科手术最大目标------最大程度保护脑功能，尽可能的全切除病灶，提供了强有力的技术保障。以下就fMRI在脑肿瘤边界的确定及脑功能重组研究方面的应用介绍如下：

  

        fMRI在确定脑肿瘤边界方面应用：

  

        东南大学附属中大医院放射科储成凤等探讨fMRI在脑肿瘤诊断、鉴别诊断及肿瘤浸润边界划定中的价值。方法：脑肿瘤35例，均行MR平扫、增强、DWI及MRS。在肿瘤强化区、瘤周区、正常参照区，DWI测量各区域信号值，计算相对表观扩散系数(rADC)值；1H-MRS行MVS采集NAA、Cho、Cr、Lac等波峰，计算不同区域各代谢物比值均值，比较统计学差异。结果：DWI示肿瘤强化区rADC值在脑膜瘤与星形细胞瘤、转移瘤间有显著性差异；瘤周区rADC值在星形细胞瘤与脑膜瘤、转移瘤间有统计学差异(P<0.05)。多体素1H-MRS示肿瘤强化区各代谢物比值均值与正常参照区比较有显著性差异；瘤周区，星形细胞瘤、转移瘤和脑膜瘤间多组代谢物比值具统计学差异。结论：fMRI与常规MRI相结合有助于脑肿瘤的鉴别诊断以及确定病灶浸润范围[1]。

  

        德国Floeth等就FET-PET和MRS诊断神经胶质瘤的价值进行了研究。对50例新近诊断有颅内缺损，推测可能为胶质瘤患者进行FET-PET和MRS检测分析。将FET的吸收，缺损/脑比例大于1.6为阳性，显示为肿瘤。当NAA降低，同时Cho绝对增加，NAA/Cho的比为0.7或更小时，MRS结果才被认为是阳性。将FET  缺损/脑比例，NAA/Cho比例和MR成像信号畸形与神经导航活组织检查标本的组织学进行对比。FET缺损/脑比例和NAA/Cho被确认为是有意义的、独立的肿瘤组织的组织学预测因子。单独采用MRS，区分肿瘤组织和非肿瘤组织的精确性为68%，将MRS和FET-PET相结合，精确性提高到97%。采用MRS和FET-PET检测肿瘤的灵敏度和特异性分别为100%，81%和88%，88%。组织学研究显示为非肿瘤的缺损，FET-PET和MRS的检测结果为阴性。相反，97%的诊断为肿瘤的缺损，FET-PET和MRS检测阳性。颅内缺损患者，MR成像推测为胶质瘤，FET-PET和MRs分析明显改善靶组织的诊断效率[2]。

  

        意大利Di  Costanzo等对增加代谢、扩散和血液动力学信息后能否改善对胶质瘤诊断和分级进行了验证。31例脑胶质瘤患者(21高级，10低级)，在手术和组织学证明之前，进行一般MR成像，1H-MRSI，DWI和PWI检测。H-MRSI检测获得标准化的代谢信号，包括Cho，NAA，肌酸和乳酸/脂；DWI检测获得表观扩散系数(ADC)，PWI检测获得相对脑血容量(rCBV)。结果：强化周边区域，具有反常的MR信号，显示出3个多参数的外型："肿瘤"，具有反常Cho/NAA比，低ADC和高rCBV；"水肿"，具有正常Cho/NAA比，高ADC和低rCBV；"肿瘤/水肿"，具有反常Cho/NAA比和中等ADC和rCBV。强化周边区域，具有正常的MR信号，显示出2个多参数的外型：“浸润"，具有高Cho和/或反常Cho/NAA比；"正常"，具有正常光谱。分步区分分析显示，利用所有MR变量的变化可对强化周边区域的分类具有很好的准确性，利用H-MRSI变量和rCBV可以很好区分高中级胶质瘤。结论：基于H-MRSI，PWI和DWI胶质瘤的多参数的MR评价，可以将浸润性肿瘤与周围的血管源性水肿或正常组织区分开来，这些方法为立体定向活组织检查、手术切除和放射治疗提供有用信息[3]。

  

        fMRI在脑功能重组研究方面应用：

  

        威斯康星州大学Lazar等采用DTI和脑白质纤维束示踪（WMT），研究人脑白质（WM）通道在脑肿瘤和血管畸形手术切除后的重组。方法：6例脑肿瘤患者在手术切除前后进行DTI检测，采用WMT重建邻近病灶的WM纤维束。重建纤维束包括皮质脊髓束，放射冠，上纵束和下fronto-occipital束，扣带回和胼胝。WMT显示有一连串改变，包括背离，变形，渗透和束的断裂。一般情况下，切除后WM束组织在表观上与正常解剖非常相似，手术前的背离、变形和渗透消失或减少。患者的病灶涉及皮质脊髓束，WMT重建显示手术中白质纤维束得到保护，位置和表观得到改善，与临床检测到的运动功能改进或保留相关联。WMT对于欣赏特殊的WM结构和由脑缺损引起的解剖失真之间复杂的关系是有用的[4]。

  

        德国Erlangen-Nürnberg大学的Chen等研究DTI和WMT的脑白质纤维束示踪能力。分析了10例脑干缺损患者的手术前与手术后DTI数据。采用WMT重建邻近病灶的WM纤维束。重建纤维束包括皮质脊髓束和内侧丘系。分析和对比临床及随访成像数据。WMT显示有一连串改变，包括背离，变形，渗透和明显的束断裂。WMT重建显示手术中白质纤维束得到保护，手术后白质纤维束的位置和表观得到改善，与临床检测到的运动功能改进或保留相关联。与普通的MR成像相比，DTI和WMT可提供病灶涉及脑干运动纤维束的定量和可视化信息[5]。

  

        日本东京Metropolitan  Komagome医院Shinoura等对脑肿瘤切除后主要运动区（M1）的功能能否恢复，以及运动功能是否能改善进行了研究。5例转移性脑瘤患者，肿瘤位于或邻近M1区，经过“清醒”手术，手术过程中进行皮层映射和连续的任务监测。手术前后，在握拳时进行功能性MR成像，对1例患者进行DTI检测，获得fMRI中活化区的特征。结果：手术前握拳时fMRI检测证明运动功能发生了重组。有严重局部麻痹的患者(病例3，4，5)，握紧受影响的手可诱导右半脑（主要是前颞叶）很大的BOLD响应，与肿瘤的位置无关。手术后握拳时fMRI证明M1对侧的激活。患者证明在运动功能恢复过程中手发生镜相运动。结果：手术前M1功能重组的患者，肿瘤的切除导致M1功能的恢复和运动功能的改善，严重局部麻痹患者手术前运动功能的重组可能与右半脑（包括颞叶）改变有关[6]。

  

        [注：广义的fMRI包括磁共振波谱（MRS/MRSI）、扩散加权成像（DWI）、灌注加权成像（PWI）、血氧水平依赖的脑皮层功能成像(BOLD)、张量成像(DTI)等。]

  

        参考文献：  

        1.  fMRI在脑肿瘤诊断中的应用价值初探.  东南大学学报(医学版).2006,25(5):352-356.

        2.  Multimodal  metabolic  imaging  of  cerebral  gliomas:  positron  emission  tomography  with  [18F]fluoroethyl-L-tyrosine  and  magnetic  resonance  spectroscopy.  J  Neurosurg.  2005  Feb;102(2):318-27.

        3.  Multiparametric  3T  MR  approach  to  the  assessment  of  cerebral  gliomas:  tumor  extent  and  malignancy.Neuroradiology.  2006  Sep;48(9):622-31.  Epub  2006  Jun.

        4.  White  matter  reorganization  after  surgical  resection  of  brain  tumors  and  vascular  malformations.  AJNR  Am  J  Neuroradiol.  2006  Jun-Jul;27(6):1258-71.

        5.  Diffusion  tensor  imaging  and  white  matter  tractography  in  patients  with  brainstem  lesions.  Acta  Neurochir  (Wien).  2007  Aug  23.

        6.  Restored  activation  of  primary  motor  area  from  motor  reorganization  and  improved  motor  function  after  brain  tumor  resection.  AJNR  Am  J  Neuroradiol.  2006  Jun-Jul;27(6):1275-82.