脑肿瘤的功能性磁共振成像研究及其临床价值

摘要

脑肿瘤发病率高，且因发病部位的特殊性而使其致残、致死率高。最大程度切除病灶与最大限度保护神经功能是神经外科临床工作追求的目标。如何准确判定肿瘤边界、精确判定病灶边缘的皮层功能区和皮层下纤维传导束是神经影像学面临的主要任务。 功能性MRI新技术(包括PWI、DWI、DTI、BOLD-fMRI、MRS等)的出现促进神经影像学由单纯以解剖为基础的学科向一门融合血流动力学、细胞代谢、细胞外间隙动力学等各种生理学改变与形态异常的学科演变，已经逐渐成为诊断疾病、指导手术、观察疗效、评估预后的新手段。PWI、BOLD-fMRI与DTI等在神经解剖及神经功能之间架起了一座桥梁，可为神经外科临床工作提供有别于常规影像的信息，本文着重探讨PWI、BOLD-fMRI与DTI三者在脑肿瘤中的应用。 第一部分 目的：拟利用星形细胞瘤向周围侵袭时伴有瘤周组织血管生成的特点，结合瘤周组织病理对照，运用PWI探讨肿瘤侵袭性和肿瘤真正的边界方法：星形细胞瘤患者共45例，术前进行PWI检查，分别计算出肿瘤实质最大rCBV比值、近瘤周区域最大rCBV值、远瘤周区域最大rCBV比值。术中分别取肿瘤实质和瘤周组织作病理标本，作HE染色及CD-34免疫组化染色，分别计算肿瘤实质和瘤周组织的MVD，判定肿瘤的侵袭性。探讨星形细胞瘤肿瘤实质最大rCBV比值与MVD的关系，侵袭组、非侵袭组星形细胞瘤之间瘤周MVD的差别即近瘤周区域最大rCBV比值差别。 结果：星形细胞瘤肿瘤实质最大rCBV比值与MVD呈明显正相关，侵袭组与非侵袭组肿瘤实质之间最大rCBV比值具有显著性差异；侵袭组与非侵袭组近瘤周区域之间最大rCBV比值具有显著性差异，两组间瘤周组织MVD值的差异也具有统计学意义。侵袭组星形细胞瘤近瘤周区域与远瘤周区域之间最大rCBV比值具有显著性差异。 结论：PWI可用于活体上评价星形细胞瘤的血管生成程度。侵袭组与非侵袭组星形细胞瘤之间瘤周组织MVD的差异是PWI评价星形细胞瘤侵袭性的病理学基础。近瘤周区域最大rCBV比值可用于评价肿瘤的侵袭性，有助于星形细胞瘤界限的精确界定。 第二部分 目的：运用BOLD-fMRI技术探讨脑皮层运动功能区附近肿瘤对功能区的影响及BOLD-fMRI指导手术治疗的效果和对手术风险评估的价值，以期加强对皮层运动功能区的保护。 方法：57例位于或邻近手运动皮层功能区的脑肿瘤患者，作为功能组。术前均采用阻滞法(Block)模式行手运动BOLD-fMRI检查，在Matlab平台下使用SPM2脑功能图像专业分析软件进行预处理和统计分析，获得功能区激活图，将激活图与解剖图融合成BOLD-fMRI图。计算患侧皮层运动功能区(M1)与病灶的距离、患侧与健侧M1区激活像素数及其患侧像素变化率(D)，并以BOLD-fMRI指导术前规划和手术方法。另选择同期45例位于或邻近中央沟区脑肿瘤患者作为对照组，术前仅行常规MRI。比较功能组和对照组病灶切除率的差别、肌力变化的差别。 结果：脑肿瘤患侧的M1区形态变化较大，M1区与病灶的平均距离为12.5±5.6mm。根据患侧M1区与病灶的距离将功能组57例患者分成四小组：轴外远距离组(6例)、轴外近距离组(10例)、轴内远距离组(19例)、轴内近距离组(22例)。轴内远距离组患侧功能区激活像素数(Vi)与健侧功能区激活像素数(Vc)的差别有显著统计学意义，轴内近距离组Vi与Vc的差别也有统计学意义。轴外组患侧M1激活区D值与轴内组的差别有统计学意义，轴内远距离组与轴内近距离组患侧M1激活区D值的差别也有统计学意义。功能组与对照组肿瘤切除率存在差别。功能组与对照组术后肌力改变情况无明显差别，但功能组各小组术后肌力变化情况有差别，其中10例术后出现肌力下降的患者中8例属于轴内近距离组。 结论：脑皮层运动区附近肿瘤对M1区的影响主要取决于病灶与M1区的距离及病灶位于轴内还是轴外。运动功能BOLD-fMRI可帮助最大程度地切除脑皮层运动区附近肿瘤，并尽可能保护皮层运动功能区，提高了手术精度和准度。BOLD-fMRI可应用于术前评估运动功能障碍出现的风险。 第三部分 目的：探讨了正常人脑白质DTI特点，并初步探讨DTI和DTT在脑肿瘤的应用价值，以期提高对肿瘤附近重要白质纤维传导束的保护。 方法：正常组为健康志愿者30名，病例组为32例脑肿瘤患者，均行DTI检查，计算正常组脑内不同组织的FA值和脑肿瘤患者肿瘤实质区、瘤周白质区和对侧镜像部位FA值。以每个像素的局部扩散张量数值为基础，采用连续示踪纤维分配技术行扩散张量纤维束成像(DTT)，评价肿瘤对纤维传导束的影响方式。参照DTT图确定患者手术方案。 结果：不同部位正常脑组织的FA值具有一定的差别，DTT图可清楚显示脑白质纤维束。轴内组肿瘤的肿瘤实质、瘤周白质、对侧镜像白质区域三者间FA值的差别均有统计学意义，FA值依次增大；轴外组肿瘤瘤周白质与对侧镜像白质区域FA值的差别无统计学意义。DTT图可清楚地显示肿瘤与瘤周重要纤维束的关系，肿瘤未累及邻近重要纤维束14例；肿瘤推移而不侵犯邻近重要纤维束11例；肿瘤已侵犯、破坏邻近重要纤维束7例。26例患者全切除，仅4例患者出现新的神经功能障碍或原有症状加重。 结论：DTI可以显示正常脑组织的FA值和脑白质纤维束的形态结构，有助于判别脑肿瘤对周围脑白质纤维束的影响。DTI对脑肿瘤手术方案设计以及瘤周白质纤维束的保护具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：中英文名对照表

声明

序言

第一部分PWI探讨星形细胞瘤的侵袭性研究

前言

材料和方法

结果

附图

讨论

结论

参考文献

第二部分脑皮层运动功能区附近肿瘤BOLD-fMRI的临床价值

前言

材料与方法

结果

附图

讨论

结论

参考文献

第三部分脑肿瘤DTI的初步探讨

前言

材料和方法

结果

附图

讨论

结论

参考文献

综述 脑肿瘤功能性磁共振成像研究进展

致谢

攻读学位期间主要的研究成果