血脑屏障的通透性变化是许多脑内疾病病生理过程中重要的一环，许多中枢神经系统肿瘤如脑胶质瘤将破坏血管的血脑屏障, 使血管内皮通透性增大, 进入血管内的钆对比剂渗漏到周围组织中。此时，对比剂的T1短效占据主导地位[1]。
动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）是通过静脉注射钆对比剂（如钆双胺）无创评价组织和肿瘤血管特性的一种功能性成像方法。由于DCE-MRI成像空间分辨率达到毫米级，所以要获得组织内亚结构间对比剂浓度变化之间的相互联系并生成参数，就需要借助药代动力学模型进行分析。
DCE-MRI分析中最早出现，应用最广泛的是Tofts模型。在单室Tofts模型中，只有细胞外血管外空间（EES）一个室，即Ve。在双室模型中，包含血浆内容积Vp和EES容积Vp两个室，两室间交换的过程决定了双室Tofts模型。Tofts双室模型的三个主要参数是：血浆和细胞外血管外间隙（EES）间的容积转移常量（Ktrans），代表对比剂从血管内到EES的外渗速率；血浆与EES间的速率常数（Kep），代表对比剂从EES到血浆内的回流速率；EES容积（Ve），Ve=Ktrans/Kep[2]。一般情况下，Ktrans反映了血管渗透性和血流的共同作用，在血流受限的情况下，Ktrans由血管渗透性决定。相反，在血管渗透性一定的情况下，Ktrans更多地反映了血流的情况。
研究显示，DCE-MRI及Ktrans图能清晰显示各级胶质瘤的浸润范围。相较常规增强MRI而言，DCE-MRI结合Tofts模型所勾画的肿瘤面积更大（图1），且常规增强MRI在脑胶质瘤级别越高时靶区主层面Ktrans图测量面积平均误差越大，III级时达25.1%，IV级时达26.3%（n=28）[3]。
图1 IV级脑胶质瘤患者DCE-MRI勾画肿瘤边界（左）与常规增强MRI勾画肿瘤边界（右）[3]
此外，Ktrans可作为高、低级别脑胶质瘤鉴别诊断的参数指标。脑胶质瘤的Ktrans、Kep均高于正常脑组织，表现了肿瘤区血脑屏障的破坏，致使通透性增加；高级别脑胶质瘤的Ktrans要显著高于低级别脑胶质瘤，与高级别脑胶质瘤血脑屏障破坏程度更大的病理特征相吻合（图2、图3）[4]。
图2 左侧额叶少突胶质细胞瘤（WHO II级）。病变区Ktrans、Kep较正常脑组织轻度不均匀增高[4]。
图3 右额叶胶质母细胞瘤（WHO III-IV级）。T1WI增强图像中明显增强的病变区Ktrans、Kep较正常脑组织明显不均匀增高[4]。
Tofts模型在脑胶质母细胞瘤及脑转移瘤的鉴别诊断中亦有不错的表现。胶质母细胞瘤约占原发恶性脑肿瘤的40%，转移瘤则占15%-30%，且较易误诊。研究表明，使用DCE-MRI及Tofts模型分析胶质母细胞瘤与脑转移瘤实性部分Ktrans、Kep、Ve差异无统计学意义，而胶质母细胞瘤瘤周部分Ktrans、Kep、Ve均高于脑转移瘤瘤周部分（P<0.05），与脑转移瘤瘤周无肿瘤细胞、低灌注、低渗透，胶质母细胞瘤瘤周微血管通透性增高、高灌注、高渗透的特点差异相符合[5]。
图4 ①-④为左侧额叶胶质母细胞瘤（IV级）。增强T1WI显示病灶呈不规则花环样强化，占位效应明显，周围有明显水肿（①）；②-④分别为Ktrans、Kep、Ve。⑤-⑧为左侧额叶转移瘤。增强T1WI显示病灶呈厚薄不均环形强化，壁结节强化明显，病灶中心坏死囊变区未强化，占位效应明显，周围水肿较轻，右侧颞叶见一强化的子灶（⑤）；⑥-⑧分别为Ktrans、Kep、Ve[5]。
综上所述，DCE-MRI结合Tofts模型对于脑胶质瘤的鉴别诊断、范围确定、级别评估均具有较好的效果，能够充分揭示脑胶质瘤的血流动力学变化，可谓脑胶质瘤影像诊断的“指南针”。
参考文献
[1] 邓振生, 张娜, 孟莉,等. 利用T1加权DCE-MRI技术对脑胶质瘤分级[J]. 中国生物医学工程学报, 2010, 29:16-21.
[2] Tofts PS, Brix G, Buckley DL, et al. Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T(1)-weighted MRI of a diffusable tracer: standardized quantities and symbols [J]. J Magn Reson Imaging. 1999; 10(3): 223-232.
[3] 阴晓娟, 邓振生, 张秀春,等. 利用T1加权动态对比度增强灌注MRI技术确定脑胶质瘤放疗靶区的研究[J]. 中华放射肿瘤学杂志, 2012, 21(4):310-312.
[4] 陈蕾, 韩鸿宾, 张海龙,等. 动态磁敏感对比MRI血脑屏障通透性定量分析技术及其在胶质瘤诊断中的初步应用[J]. 中国医学装备, 2013, 10:9-13.
[5] 张晓琦,李永丽,窦社伟等.动态对比增强MRI在胶质母细胞瘤与脑转移瘤鉴别诊断中的应用[J].中华放射学杂志,2015,(6):410-413.
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