蘇昌亮，張佳旋，張順，江晶晶，蔣日烽，劉城霞，張巨，林暉，趙凌云*，朱文珍

MR氧攝取分?jǐn)?shù)成像在星形細(xì)胞瘤分級(jí)的應(yīng)用研究

蘇昌亮1，張佳旋1，張順1，江晶晶1，蔣日烽1，劉城霞1，張巨1，林暉2，趙凌云1*，朱文珍1

目的 探究基于非對(duì)稱自旋回波(ASE)序列的氧攝取分?jǐn)?shù)成像(OEF imaging)定量測量膠質(zhì)瘤氧攝取分?jǐn)?shù)的可行性，評(píng)價(jià)相關(guān)定量指標(biāo)在星形細(xì)胞瘤分級(jí)診斷中的診斷性能。材料與方法 32例經(jīng)病理診斷為星形細(xì)胞瘤的患者，其中Ⅱ級(jí)16例、Ⅲ級(jí)5例、Ⅳ級(jí)11例。所有受試對(duì)象掃描前均獲得書面知情同意，掃描序列包括橫斷面T1WI、T2WI、T2 FLAIR、增強(qiáng)T1WI 、ASE-OEF掃描。通過在腫瘤實(shí)體區(qū)手動(dòng)繪制感興趣區(qū)的方式測量腫瘤氧攝取分?jǐn)?shù)(OEF)，并對(duì)腫瘤標(biāo)本進(jìn)行ki-67免疫組化染色。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和單因素方差分析(oneway ANOVA)評(píng)價(jià)OEF定量指標(biāo)在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中的差異并與傳統(tǒng)的MRI比較，采用受試者工作特征曲線進(jìn)行診斷性能評(píng)價(jià)，采用Pearson相關(guān)分析OEF與Ki-67標(biāo)記指數(shù)之間的相關(guān)性。結(jié)果 增強(qiáng)掃描中，16例低級(jí)別膠質(zhì)瘤10例表現(xiàn)為不強(qiáng)化，6例強(qiáng)化；16例高級(jí)別膠質(zhì)瘤中，僅有1例不強(qiáng)化，其余15例表現(xiàn)為不同程度強(qiáng)化，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.002)。高級(jí)別膠質(zhì)瘤OEF明顯高于低級(jí)別組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(17.00±2.47、20.46±2.98，P＜0.01)。觀察者間一致性分析顯示ICC=0.89，表明測量結(jié)果具有良好的一致性。Ki-67 LI在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中分別為48±54.01、5.8±8.76，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.01)；Pearson相關(guān)分析表明Ki-67 LI與OEF存在中等的相關(guān)性(r=0.406，P＜0.05)。依據(jù)有無強(qiáng)化診斷高低級(jí)別膠質(zhì)瘤的曲線下面積(AUC)為0.781，敏感度和特異度分別為93.8%和62.5%；定量指標(biāo)OEF的診斷效能優(yōu)于增強(qiáng)掃描，AUC為0.852，當(dāng)取閾值為19.55時(shí)有最大的診斷效能，敏感度和特異度分別為81.3%和87.5%。結(jié)論 基于EPI技術(shù)采集非對(duì)稱自旋回波(ASE)序列可用于無創(chuàng)性測量腫瘤組織氧攝取分?jǐn)?shù)；定量指標(biāo)OEF能良好的鑒別高低級(jí)別膠質(zhì)瘤，且能一定程度上反映腫瘤的增殖活性，在膠質(zhì)瘤診療中具有較大的潛在應(yīng)用前景。

氧攝取分?jǐn)?shù)成像；磁共振成像；神經(jīng)膠質(zhì)瘤；腫瘤分級(jí)

ACKNOWLEDGMENTS National "Twelfth Five-Year" Program of Science & Technology Support (No. 2011BAI081310). National Natural Science Foundation of China (No. 8157021103, 81171308).

膠質(zhì)瘤是最為惡性顱腦腫瘤，病死率高，易復(fù)發(fā)。盡管手術(shù)、化療、放療、基因治療、免疫治療等治療方式快速發(fā)展，高級(jí)別惡性膠質(zhì)瘤的中位生存期仍僅為15個(gè)月左右[1]。準(zhǔn)確地鑒別腫瘤的良惡性不僅對(duì)臨床治療選擇有決定性作用，而且有助于判斷患者預(yù)后。以往基于組織血流動(dòng)力學(xué)改變的MR腫瘤分級(jí)技術(shù)多為需要靜脈注射對(duì)比劑的動(dòng)態(tài)磁敏感加權(quán)成像和動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像，而基于組織氧代謝變化的MR腫瘤分級(jí)技術(shù)少見報(bào)道。腦組織血氧供應(yīng)和需求在正常的生理狀況下處于動(dòng)態(tài)平衡中，有利于正常功能的維持。氧攝取分?jǐn)?shù)(oxygen extraction fraction，OEF)代表了神經(jīng)元攝取血液中氧的能力，通常指血液在流經(jīng)毛細(xì)血管網(wǎng)后組織攝取氧的百分比，能在一定程度上反映組織能量代謝的生理狀態(tài)。諸如急性卒中[2]、血管狹窄或堵塞導(dǎo)致的慢性缺氧等血液動(dòng)力學(xué)異常的病理狀態(tài)，腦氧代謝率、OEF等生理指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的改變[3]?；铙wOEF成像有助于理解生理或病理狀態(tài)下組織的血氧代謝，便于疾病診斷和治療療效監(jiān)測。PET成像可用于測量病理狀態(tài)下的OEF，但具有放射性和操作難度大等特點(diǎn)。MRI檢查無輻射、無創(chuàng)傷性，然而，目前OEF-MRI技術(shù)尚未在臨床上常規(guī)使用。有學(xué)者證實(shí)結(jié)合GRE和SE的GESSE (gradient-echo sampling of spin echo)進(jìn)行血氧飽和度測量是可行的，但存在成像時(shí)間長和忽略質(zhì)子彌散引起的信號(hào)衰減等局限性[4]。2003年An等[5]在SE序列的基礎(chǔ)上改變180°聚焦脈沖發(fā)射時(shí)間和增加彌散梯度獲得非對(duì)稱自旋回波(asymmetric spin-echo，ASE)序列，本文探索基于ASE技術(shù)對(duì)腦腫瘤的OEF測量研究，并評(píng)價(jià)病灶區(qū)OEF定量指標(biāo)在鑒別良惡性腦膠質(zhì)瘤中的應(yīng)用價(jià)值。

1　材料與方法

1.1研究對(duì)象

經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，本研究以2014年9月到2015年6月在本院擬診斷為膠質(zhì)瘤的55例患者為研究對(duì)象，所有受試對(duì)象行MR檢查前均獲得書面知情同意。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)首次就診，手術(shù)前未接受放化療等相關(guān)治療；(2)手術(shù)后病理證實(shí)為星形細(xì)胞瘤；(3)受試對(duì)象在MR 750上行ASE-OEF檢查，掃描圖像無嚴(yán)重頭動(dòng)偽影。依照最終病理學(xué)的結(jié)果除外少突細(xì)胞膠質(zhì)瘤9例、淋巴瘤3例和未行手術(shù)治療6例及圖像資料不全者5例，最終將星形細(xì)胞瘤32例納入最終分析研究，男性18例，女性14例，年齡為13～75 (46.2±16)歲。病理分級(jí)參照2007年WHO分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，術(shù)后病理證實(shí)可納入研究的病例為32例，其中16例星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤(Ⅱ級(jí))、5例間變性星形細(xì)胞瘤(Ⅲ級(jí))、11例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(Ⅳ級(jí))，將Ⅱ級(jí)組歸為低級(jí)別，Ⅲ、Ⅳ級(jí)為高級(jí)別。對(duì)其中25例病例標(biāo)本進(jìn)行了Ki-67染色并計(jì)算Ki-67標(biāo)記指數(shù)(labeling index，LI)，以百分?jǐn)?shù)表示Ki-67，LI代表細(xì)胞的增殖程度。

1.2掃描方法

采用美國GE Discovery MR 750 3.0 T 掃描儀，梯度場和梯度切換率分別達(dá)到50 mT/m和200 T/m/s，32通道頭線圈，掃描時(shí)采用仰臥位，頭先進(jìn)；檢查時(shí)耳朵塞上棉花，保護(hù)聽力，囑患者盡量保持頭不動(dòng)。 所有患者均行橫斷面T1WI、T2WI、T2 FLAIR、SE-DWI、對(duì)比增強(qiáng)T1WI 、ASE-OEF掃描。 OEF掃描序列基于單次激發(fā)SEEPI序列，回波時(shí)間與SE序列相同，將180°聚焦脈沖與TE/2之間的時(shí)間間隔定義為τ，通過不斷改變?chǔ)又刀瑫r(shí)保持TE為常數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)血流經(jīng)過毛細(xì)血管后的磁敏感效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。研究中采用的τ值共23個(gè)，依次為20、20、20、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39 ms，掃描時(shí)間為3 min 30 s。掃描定位復(fù)制常規(guī)MRI序列定位相，具體參數(shù)為：FOV 24 cm× 24 cm，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm，TR 4000 ms，TE minimum (39.1 ms)，矩陣 128×128， NEX為2.0，帶寬250，b值取20 s/mm2，四個(gè)方向。

1.3數(shù)據(jù)處理

受試對(duì)象完成全腦OEF掃描后，原始圖像被導(dǎo)入ADW 4.2工作站，采用Functional OEF后處理軟件行圖像處理。當(dāng)TE保持為常數(shù)時(shí)，T2效應(yīng)可以被忽略掉，OEF的定義公式如下：

式中，γ是磁旋比，Hct是紅細(xì)胞比容(0.42)，Bo為主磁場強(qiáng)度， 為含氧和脫氧血液之間的磁化率的差異，每單位Hct為0.18。掃描獲得的磁共振信號(hào)可以用下面的公式描述：S(τ)=ρ(1-λ）·f（λ, σω, τ）·exp（-TE/T2） ·g（τ, T1, TR)[5]。通過對(duì)圖像數(shù)據(jù)擬合計(jì)算，最終解析得到σω，從而估算出OEF值。

2名具有豐富診斷經(jīng)驗(yàn)的影像診斷醫(yī)生在未知病理結(jié)果的情況下，在腫瘤最大橫截面的層面手動(dòng)繪制感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，測量腫瘤及對(duì)側(cè)正常白質(zhì)局部氧攝取分?jǐn)?shù)OEF。ROI的放置原則：參考MRI常規(guī)掃描序列、增強(qiáng)或DWI序列的基礎(chǔ)上判斷腫瘤實(shí)體部分，盡可能包含腫瘤實(shí)體部分；盡可能避開腦室、 腦溝、囊變、壞死、出血和大血管。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用美國芝加哥大學(xué)spss 18.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，定量指標(biāo)滿足正態(tài)分布且方差齊性，高低級(jí)別比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；采用Pearson相關(guān)分析OEF與Ki-67 LI的相關(guān)性；采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)評(píng)價(jià)不同測量者測量結(jié)果之間的一致性；ROC曲線評(píng)價(jià)定量指標(biāo)的診斷效能，并計(jì)算相應(yīng)的敏感度和特異度；P=0.05為統(tǒng)計(jì)學(xué)有無差異臨界值。

2　結(jié)果

2.1腫瘤常規(guī)影像學(xué)表現(xiàn)

高低級(jí)別膠質(zhì)瘤均表現(xiàn)為長T1、長T2信號(hào)，伴或不伴水腫灶，低級(jí)別膠質(zhì)瘤可有囊變，高級(jí)別膠質(zhì)瘤部分伴壞死。增強(qiáng)掃描中，16例低級(jí)別膠質(zhì)瘤中表現(xiàn)為不強(qiáng)化有10例，強(qiáng)化有6例；16例高級(jí)別膠質(zhì)瘤中，僅有1例間變性星形細(xì)胞瘤不強(qiáng)化，環(huán)狀強(qiáng)化、實(shí)體區(qū)不均勻強(qiáng)化等有15例；有無強(qiáng)化在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(雙側(cè)Fisher精確概率法檢驗(yàn)P=0.002)(表1)。

2.2OEF在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中的表現(xiàn)

結(jié)果顯示，OEF在高級(jí)別組明顯高于低級(jí)別組(圖1，2)；定量測量結(jié)果表明二者在高低級(jí)別腫瘤中差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(17.00±2.47、20.46±2.98，P＜0.01)(表1，圖3)。觀察者間一致性分析中ICC=0.89 (95%CI：0.80～0.95)，表明相關(guān)結(jié)果具有良好的一致性。Ki-67 LI在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中分別為48±54.01、5.8±8.76，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.01)(表1)，Ki-67 LI與腫瘤實(shí)體區(qū)OEF值的相關(guān)分析表明二者存在中等的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r=0.406 (P＜0.05)(圖4)。

2.3定性與定量指標(biāo)的診斷效能

本研究中，包括基于腫瘤實(shí)體區(qū)有無強(qiáng)化的定性指標(biāo)和基于OEF成像的定量指標(biāo)在高低級(jí)別中均具有顯著性差異，ROC曲線分析表明，依據(jù)有無強(qiáng)化鑒別高低級(jí)別膠質(zhì)瘤的曲線下面積(area under curve，AUC)為0.781 (95%CI：0.613～0.949)，敏感度和特異度分別為93.8%和62.5%；定量指標(biāo)OEF在鑒別高低級(jí)別膠質(zhì)瘤的診斷效能優(yōu)于增強(qiáng)掃描，AUC為0.852 (95%CI：0.712～0.991)，當(dāng)取閾值為19.55時(shí)有最大的診斷效能，敏感度和特異度分別為81.3%和87.5%。

3　討論

本研究對(duì)基于ASE的OEF成像檢測腦腫瘤OEF及其鑒別高低級(jí)別膠質(zhì)瘤進(jìn)行前瞻性研究，證實(shí)非對(duì)稱自旋回波可用于測量腫瘤實(shí)體的氧攝取分?jǐn)?shù)，且OEF值在高低級(jí)別腫瘤中具有明顯的差異，隨著腫瘤級(jí)別的增加，腫瘤實(shí)體氧攝取分?jǐn)?shù)逐漸增加。此外，腫瘤實(shí)體區(qū)OEF值與反映腫瘤增殖活性的Ki-67存在相關(guān)，能在一定程度上反映腫瘤的增殖活性。

表1　高低級(jí)別腫瘤的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和病理及影像學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab. 1 The statistic analysis of demographic，pathological and radiographic results in high- and low- grade tumor

圖1　男，52歲，術(shù)后病理證實(shí)為星形細(xì)胞瘤Ⅱ級(jí)。A：T2 FLAIR表現(xiàn)為等、高信號(hào)；B：DWI表現(xiàn)為等、低信號(hào)；C：T1增強(qiáng)掃描顯示不強(qiáng)化；D：OEF圖，可見病灶區(qū)OEF偏低，免疫組化染色Ki-67為5% 圖2 男，54歲，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤Ⅳ級(jí)。A：T2WI 表現(xiàn)為等、高信號(hào)伴周邊大片水腫，腫瘤實(shí)體可見壞死、液化；B：DWI表現(xiàn)為等、高混雜信號(hào)信號(hào)；C：T1增強(qiáng)掃描顯示不規(guī)則強(qiáng)化；D：OEF圖，可見病灶區(qū)OEF較正常白質(zhì)區(qū)高，免疫組化染色Ki-67為15%Fig. 1 Male, 52 years old, astrocytoma (Grade Ⅱ) proved by post-surgery pathologic examination. A: T2 Flair with a manifestation of higher signal intensity, B: Diffusion map has shown the unrestricted water molecular diffusion. C: T1+C with no obvious contrast enhancement. D: OEF Map with a distinct decrease of OEF in the lesions, the Ki-67 LI of this patient was 5%. Fig. 2 Male, 54 years old, Glioblastoma (Grade Ⅳ). A: T2WI has shown the solid part of tumor with iso- or hyper-intense surrounded by enormous edema areas. B: DWI manifested with a mixed signal intensity of iso-/hyper intensity. C: T1+C showed an irregularly enhancement in the solid part of tumor. D: OEF Map displayed an increased OEF value in the lesions, the Ki-67 LI of which was 15%.

3.1MR測量的OEF在膠質(zhì)瘤中的生物學(xué)意義

本研究結(jié)果證實(shí)OEF可以為鑒別高低級(jí)別膠質(zhì)瘤提供定量的診斷參數(shù)，能從分子層面描述腫瘤組織氧攝取的改變，并能一定程度上反映腫瘤的增殖活性。既往研究表明，功能型磁共振可用于無創(chuàng)性鑒別高低級(jí)別膠質(zhì)瘤[6-7]。高低級(jí)別膠質(zhì)瘤在生長速度、侵襲性和預(yù)后上都有明顯的差異，二者血液動(dòng)力學(xué)也存在明顯的不同，低級(jí)別絕對(duì)血流定量明顯低于高級(jí)別高于對(duì)側(cè)正常腦組織。低級(jí)別膠質(zhì)瘤生長往往相對(duì)緩慢，在相當(dāng)長的時(shí)間里保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)；腫瘤惡性增殖時(shí)，細(xì)胞內(nèi)蛋白合成增加，細(xì)胞分裂旺盛，往往需要更多的養(yǎng)分供應(yīng)。當(dāng)血液養(yǎng)分不能及時(shí)提供足夠的養(yǎng)分時(shí)，腫瘤組織會(huì)發(fā)生壞死和產(chǎn)生缺氧的環(huán)境，促進(jìn)局部血管的生成和增加從血液中對(duì)氧的獲取[8]。本研究中觀察到低級(jí)別膠質(zhì)瘤的OEF明顯低于高級(jí)別腫瘤的變化規(guī)律與上述結(jié)果相印證。研究報(bào)道腫瘤組織缺氧會(huì)誘導(dǎo)HIF-1α表達(dá)增加，MRI靶向活檢表明HIF-1α免疫組化染色與MRI特征相符[9]。筆者觀察到腫瘤實(shí)體區(qū)的OEF值與反映腫瘤增殖活性的Ki-67增殖指數(shù)具有相關(guān)性，影像學(xué)指標(biāo)與病理學(xué)分子標(biāo)記物相關(guān)進(jìn)一步表明OEF能夠在分子層面反映腫瘤的分子生物學(xué)特性。

圖3　不同級(jí)別腫瘤中OEF差異顯著(P＜0.01)，OEF=19.55時(shí)，AUC=0.852，敏感度和特異度分別為81.3%和87.5%，優(yōu)于增強(qiáng)掃描(AUC=0.781，敏感度和特異度分別為93.8%和62.5%) 圖4 OEF與Ki-67 LI相關(guān)性。Pearson相關(guān)分析顯示，腫瘤實(shí)體區(qū)OEF值與Ki-67標(biāo)記指數(shù)具有中等的相關(guān)性(r=0.406，P＜0.05)，表明氧攝取分?jǐn)?shù)隨著腫瘤增殖活性的增加而增加Fig. 3 The difference of OEF in low-and high-grade glioma was signifcant （P＜0.01), with a value of 19.55，the AUC was 0.852 with 81.3% sensitivity and 87.5% specifcity，better than contrast scanning， the AUC， sensitivity and specifcity of which were 0.781， 93.8% and 62.5% seperately. Fig. 4 Correlation between OEF and LI Ki-67. The Pearson correlation analysis has revealed the media correlation between the value of OEF in the solid part of tumor and Ki-67 labeling index with the r=0.406 (P＜0.05), indicating the OEF of tumor increases with the increase of the tumor proliferation.

盡管16例高級(jí)別膠質(zhì)瘤OEF平均值高于低級(jí)別腫瘤，但有2例常規(guī)MRI未見明顯壞死的Ⅳ膠質(zhì)母細(xì)胞瘤OEF測量較低，與低級(jí)別膠質(zhì)瘤相近。腫瘤組織OEF值的大小可能與其自身對(duì)血氧需求程度有關(guān)，Yao等[8]氧代謝光學(xué)顯微成像研究證實(shí)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤早期由于動(dòng)脈血氧飽和度增加而OEF下降。腫瘤細(xì)胞侵襲性生長會(huì)破壞血腦屏障，導(dǎo)致對(duì)比劑滲漏出血管外，增強(qiáng)掃描表現(xiàn)為強(qiáng)化，既往研究表明腫瘤強(qiáng)化的方式與類型與腫瘤病理分級(jí)相關(guān)[10]，本研究結(jié)果同樣表明腫瘤強(qiáng)化與否在高低級(jí)別膠質(zhì)瘤中存在差異，但低級(jí)別膠質(zhì)瘤同樣可以表現(xiàn)為環(huán)狀強(qiáng)化，具有較低的特異度，而OEF在鑒別高低級(jí)別膠質(zhì)瘤時(shí)具有良好的特異度和敏感度。

3.2基于ASE序列的OEF測量腫瘤氧攝取分?jǐn)?shù)的可行性

研究結(jié)果表明，基于磁共振的ASE-OEF成像技術(shù)可用于腫瘤無創(chuàng)性O(shè)EF測定。OEF測量大多基于Yablonskiy等[11]提出的模型，PET成像獲得的OEF可用于區(qū)分腫瘤與非腫瘤性病變[12]，相關(guān)血流參數(shù)有助于預(yù)測膠質(zhì)瘤患者預(yù)后[13]，但PET成像費(fèi)用較高，操作復(fù)雜且具有放射性。含氧血紅蛋白具有非順磁性的特點(diǎn)，動(dòng)脈血經(jīng)過毛細(xì)血管后去氧血紅蛋白增加，而去氧血紅蛋白為順磁性物質(zhì)，可加快組織T2*弛豫，導(dǎo)致測量的信號(hào)減低。隨著研究者對(duì)血氧水平依賴(blood oxygen level dependent，BOLD)成像原理理解的深入，磁場不均勻性導(dǎo)致的T2*弛豫改變?cè)贠EF研究領(lǐng)域不斷得到重視。國內(nèi)學(xué)者M(jìn)RI研究觀察到慢性單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈和(或)顱內(nèi)血管狹窄患者腦組織OEF的變化[14]；國外研究同樣證實(shí)其可用于檢測生理或病理狀態(tài)下氧攝取分?jǐn)?shù)、腦血流量和氧代謝指數(shù)，具有良好的可重復(fù)性[15]。本研究采用ASE-MRI對(duì)腫瘤組織OEF測量，發(fā)現(xiàn)高低級(jí)別膠質(zhì)瘤之間存在差異，與Tóth等[9]基于定量Bold效應(yīng)觀測到腫瘤OEF在不同腫瘤級(jí)別中的表現(xiàn)結(jié)果類似。盡管基于EPI 序列采集T2*信號(hào)不可避免的會(huì)受到磁敏感偽影的影響，造成OEF圖像部分信號(hào)丟失，但是ASE序列通過改變SE序列聚焦脈沖的發(fā)射時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)組織OEF的測量。此外，ASE序列通過施加微弱的彌散梯度場，抑制了血管內(nèi)信號(hào)的影響，而質(zhì)子彌散導(dǎo)致的信號(hào)衰減在所有回波中保持一致，且保持TE為常數(shù)可以將彌散效應(yīng)降至最低，更有利于對(duì)靜脈血容量得到更準(zhǔn)確的定量OEF值[5]。

目前，腦組織OEF值的大小依然尚未統(tǒng)一，既往報(bào)道多集中在40%左右，但有部分研究報(bào)道為30%左右[16-17]。最新3.0 T MRI研究表明正常白質(zhì)和灰質(zhì)區(qū)相對(duì)OEF分別為0.6和0.9[18]，有別于既往報(bào)道的0.4，研究表示采用MRI絕對(duì)定量相對(duì)腦血容量（rCBV）、T2和T2*仍然存在一定的困難，但標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)的rCBV、T2和T2*測量對(duì)于獲得有意義的相對(duì)OEF是可行的。我們觀察到對(duì)側(cè)正常組織和腫瘤組織的OEF值分別為19.17和18.28，相較于既往的研究報(bào)道測量結(jié)果偏低。2003年An等[5]在ASE測量OEF研究中采用b=120 s/mm2，測得正常腦組織的OEF為46.5%。由于磁場中水分子的彌散運(yùn)動(dòng)可引起MR信號(hào)改變且b值過小可能只能部分消除血管內(nèi)MR信號(hào)的影響，本研究中采用了b= 20 s/mm2也許能部分解釋差異存在。組織缺氧可能會(huì)導(dǎo)致低估OEF值，對(duì)定量Bold信號(hào)進(jìn)行校正可能會(huì)有助于準(zhǔn)確測量OEF值[19]，但ASE如何能更精確探測OEF有待于進(jìn)一步探究。

3.3研究的局限性

本研究成功地采用ASE序列對(duì)高低級(jí)別膠質(zhì)瘤進(jìn)行了鑒別診斷研究，但仍存在以下不足。首先，納入的病例不夠， 其中Ⅲ級(jí)膠質(zhì)瘤僅僅包含了5例，本研究中OEF尚不能區(qū)別Ⅲ、Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤，仍有待進(jìn)一步補(bǔ)充相關(guān)病例進(jìn)行論證。其次，由于PET檢查費(fèi)用昂貴且具有放射性，本研究未與PET成像進(jìn)行對(duì)照，一定程度上降低了研究的論證力度。

綜上所述，ASE序列能夠檢測到氧含量較高的動(dòng)脈血通過毛細(xì)血管后的信號(hào)改變，可用于無創(chuàng)性測量腫瘤組織OEF值，相關(guān)定量信息能準(zhǔn)確地鑒別高低級(jí)別膠質(zhì)瘤，且能在一定程度上反映腫瘤的增殖活性，可作為臨床無創(chuàng)性腫瘤術(shù)前分級(jí)的生物學(xué)標(biāo)志物。本研究為基于非對(duì)稱自旋回波的OEF成像技術(shù)在星型膠質(zhì)瘤應(yīng)用中的初探，如何獲得更加精準(zhǔn)的OEF定量指標(biāo)仍有待進(jìn)一步開發(fā)，OEF的臨床應(yīng)用價(jià)值值得期待。

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The application of MR oxygen extraction fraction imaging in astrocytoma grading

SU Chang-liang1, ZHANG Jia-xuan1, ZHANG Shun1, JIANG Jing-jing1, JIANG Rifeng1, LIU Cheng-xia1, ZHANG Ju1, LIN Hui2, ZHAO Ling-yun1*, ZHU Wen-zhen1

1Department of Radiology of Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China

2GE （China） Medical Group Wuhan Offce， Wuhan 430022， China

*Correspondence to: Zhao LY, E-mail: yummyqq@126.com

Objective: To explore the feasibility of quantitative measuring glioma oxygen extraction fraction (OEF) with OEF-imaging based on asymmetric spinecho and to evaluate the diagnostic performance of OEF-related quantitative index in differentiating low- and high-grade gliomas. Materials and Methods: Thirtytwo patients who were diagnosed with glioma via histopathology were recruited in the study, among which 16 cases were astrocytoma (grade Ⅱ), 5 cases of anaplastic astrocytoma and 11 cases of glioblastoma. The informed consent forms were obtained before the patients received MR scanning and the protocol employs axial T1WI、T2WI、T2FLAIR、SE-DWI、T1WI+C and ASE-OEF. The OEF of solid part of tumor and contralateral white matter was manually measured by. The statistic analysiswas based on independent-sample t-test and one-way ANOVA, to identify the manifestation and diagnostic performance in low- and high-grade gliomas, the Pearson correlation analysis was applied to analyze the correlation between OEF and Ki-67 labeling index (Ki-67 LI). Results: In enhancement scanning, nonenhancement showed in ten of 16 low-grade gliomas, while only one patient showed nonenhancement， the difference of enhancement in low- and high-grade glioma was signifcant （P=0.002). The OEF in highgrade glioma was signifcantly higher than that in low-grade glioma （17.00±2.47 VS 20.46±2.98， P＜0.01), the intra-class correlation coeffcient was 0.89 indicating a good consistency in measurement results. The difference of Ki-67 LI in gliomas was signifcant（48±54.01, 5.8±8.76, P=0.01) and the Ki-67 LI was mildly correlated with OEF (r=0.406, P＜0.05). The AUC of qualitative index depending on enhancement or nonenhancement in tumor solid part was 0.781 with 93.8% sensitivity and 62.5% specifcity， while the AUC of OEF in differentiating low-and high-grade gliomas was 0.852 at a best threshold value of 19.55 with 81.3% sensitivity and 87.5% specifcity. Conclusions: The ASE-MRI based on EPI can be applied in non-invasive measurement of glioma OEF. The quantitative parameter OEF is a excellent biomarker in differentiating high- and low-grade gliomas with good diagnstic performance and partly refects the tumor proliferations. The potential application value of OEF in the diagnosis and management of glioma is worthwhile.

Oxygen extraction fraction imaging; Magnetic resonance imaging; Glioma; Neoplasm grading

28 May 2016, Accepted 23 Aug 2016

國家自然科學(xué)基金(編號(hào)：8157021103、81171308)；國家十二五支撐計(jì)劃(編號(hào)：2011BAI08B10)

1. 華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院放射科，武漢 430030

2. 通用電氣醫(yī)療集團(tuán) 通用電氣(中國)醫(yī)療集團(tuán)武漢辦事處，武漢 430022

趙凌云，E-mail：yummyqq@126.com

2016-05-28

接受日期：2016-08-23

R445.2；R739.41

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.09.001

蘇昌亮, 張佳旋, 張順, 等. MR氧攝取分?jǐn)?shù)成像在星形細(xì)胞瘤分級(jí)的應(yīng)用研究. 磁共振成像, 2016, 7(9): 641-646.