垂体腺瘤的磁共振影像技术研究进展

2017-01-03 张建鹤 王守森 福建医科大学附属福总临床医学院神经外科 《中华医学杂志》

磁共振成像(MRI)已广泛用于垂体腺瘤的影像评估,除了常规的T1WI及T2WI外,近年来通过对序列参数的优化及对射频及信号采集方式的改进,出现了很多新的应用,譬如弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)、动态增强技术、弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)、磁共振波谱(magnetic resonance spectro

磁共振成像(MRI)已广泛用于垂体腺瘤的影像评估,除了常规的T1WI及T2WI外,近年来通过对序列参数的优化及对射频及信号采集方式的改进,出现了很多新的应用,譬如弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)、动态增强技术、弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)、磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)、功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)等。本文现对MRI技术在垂体腺瘤研究中的应用进展做简要综述。

一、垂体腺瘤的MRI新进展

(一)高场强MRI

垂体及其周围的结构精细而复杂,需要较高的空间分辨力和组织分辨力来评估,而空间分辨力与MRI采集信号的信噪比有关,因此可以提高MRI的信噪比来提升空间分辨力。可以采取的手段有2种:(1)通过延长采集时间来减少影像噪声,但这样会导致运动伪影的增加,影响对疾病的诊断;(2)通过提高主磁场强度来提高信噪比。后者更有价值。高场强MR相对低场强MR可更有效地提高垂体腺瘤的影像质量,特别在对于判断海绵窦侵袭性方面,3.0T MR能更好地区分肿瘤组织和正常的海绵窦结构。近年来有研究报道,3.0T MR的质子加权成像可准确地检出海绵窦内侧壁是否被肿瘤侵蚀。

现在的3.0T MR机上常用3D-T1WI梯度回波序列,相对于1.5T的2D自旋回波序列,具有更能减少运动伪影、更薄的扫描层厚、更能降低磁场的不均一性等优点。Lien等应用3.0T MR对91例鞍区病变分别进行3D-FSE T1WI和2D-FSE T1WI的增强扫描,认为3D-FSE T1WI在评估鞍区病变时更有效。总体上讲,3.0T MR显示的垂体腺瘤边界更清晰,而且对海绵窦内的神经显示得也更清楚。而更高场强(7.0T)的MR正在进行可行性研究,目前已在垂体微腺瘤中取得令人振奋的结果。有报道超高场强MR对垂体的扫描层数比1.5T多4倍以上,能够发现更微小的病变。

(二)MRI动态增强扫描

动态增强扫描是在静脉注射造影剂后,对拟诊断病变进行连续多次扫描,获得一系列的增强图像,利用影像软件对该系列图像进行分析,计算病变的时间-增强曲线。这种技术现在多用于对垂体微腺瘤的诊断,依据腺瘤与垂体强化的不同步,来清晰地区分肿瘤与垂体组织。许多报道证实,在诊断促肾上腺皮质激素(ACTH)腺瘤时,动态增强扫描比常规增强扫描有更高的敏感性。

(三)DWI

DWI是利用水分子弥散运动的特性对水分子进行弥散测量和成像的方法,主要是反映微观水平下,人体组织成分间水分子交换的功能状态。肿瘤细胞数量增多时,将限制水的移动,在DWI中显示为高信号。因此,肿瘤中细胞成分越多,则信号越高,相应的肿瘤间质成分(如纤维)也就越少,代表肿瘤质地越软。目前,术前评估肿瘤质地对手术策略具有决定性作用,肿瘤组织质地坚韧会影响垂体腺瘤手术切除效果,因此DWI被用于预测垂体腺瘤质地的研究中。目前多项研究认为表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)可能与肿瘤的质地有关;但在另外一项研究中,24例垂体腺瘤术前均进行常规序列及DWI扫描,获取ADC值,并与手术所见、肿瘤的纤维含量进行对比,发现ADC值与胶原纤维的含量之间并无相关性。这可能与研究所采用的DWI方法的差异有关。常规的平面回波弥散加权成像(echo planar diffusion weighted imaging,EP-DWI)序列受磁敏感伪影的影响,在鞍区病变的临床应用不理想,已有研究机构利用刀锋技术(BLADE)的DWI序列,较满意地解决了磁敏感伪影的问题,使鞍区的各解剖结构得到清晰成像。因此,DWI在垂体腺瘤的应用价值还有待探讨。

(四)DTI

DTI是利用水分子在神经纤维中的移动具有方向性的特点,通过计算这些水分子的方向及数量,用图像表示出来,就能显示神经纤维的走行。目前判断垂体腺瘤是否侵袭海绵窦的影像标准中,最常用的方法是观察颈内动脉海绵窦段被肿瘤包绕的程度,即Knosp分级,但其准确性不高。因此,有人提出假说:侵袭性垂体腺瘤会造成在海绵窦中走行的颅脑神经不完整,使神经的弥散张量系数发生改变,并由此可以得出肿瘤是否存在侵袭性的判断。其研究应用DTI技术检出了116侧脑神经,包括动眼神经、滑车神经和三叉神经分支;同时还发现,在具有海绵窦侵袭的患者中神经受挫的情况与手术发现完全一致。也有学者利用DTI的神经成像来评估垂体腺瘤对视交叉内神经纤维的影响。Ihsan等应用DTI观察垂体腺瘤导致视神经损伤的情况,并评估其术后恢复情况,发现术前各向异性分数(fractional anisotropy,FA)值小于0.4的病例,其术后6个月时受损的视力、视野未能恢复。另外一项研究也认为对前视路的DTI评估可以为垂体腺瘤的临床治疗决策提供视觉受损的客观评价。

(五)MRS

MRS是利用人体组织内不同的分子具有不同的振动频率,通过分析感兴趣分子的频率可以对肿瘤的分子构成进行分析。MRS能够无创性地对肿瘤组织的代谢情况进行检查,能够对肿瘤进行分级和预后评估。目前该技术多用于对胶质瘤等颅内肿瘤的鉴别诊断上,特别是对胶质瘤具有很高的病情评估及诊断价值。有研究表明,MRS胆碱峰代谢物在垂体腺瘤中明显增高。Morteza等对常规MRI不能判断鞍区病变性质的病例,联合MRS进行术前评估,与术后病理进行对照,结果认为可以明显提高鉴别诊断的准确性。由于受到当前技术水平的限制,目前MRS只能对大于2 cm的垂体腺瘤进行检测,而且瘤内出血将对MRS检测造成一定影响,说明这项技术的应用还处于初步阶段。

(六)fMRI

fMRI是利用脑的区域神经元活动引起局部组织中氧合蛋白含量的变化,从而产生MR信号的变化,并将此变化显示在影像中。fMRI包括功能态和静息态两类,功能态是在进行扫描过程中给予动作指令,如敲击手指等,引起相应脑功能区的氧合血红蛋白的变化信号被感应线圈捕获,最后在图像中显示,即所谓血氧水平依赖性(blood oxygenation level dependent,BOLD)-fMRI;而静息态则是捕获各个脑功能区在静息状态下的相邻各体素的神经元基础生理活动引起的MR信号的变化,并将捕获的数据和标准脑进行比较,而获得静息状态下脑的功能变化。目前其在下丘脑及垂体的研究尚少。有学者报道,对10例垂体瘤伴有视觉障碍进行经鼻蝶手术,术后患者视觉均有改善,对病例术前、术后均进行静息态fMRI扫描,对其术前和术后的局部一致性(regional homogeneity,ReHo)进行比较后发现,术前视觉皮层出现ReHo值减低,术后ReHo值升高,两者比较差异有统计学意义,说明对视交叉压迫解除后视觉皮层的活动增加。有学者研究饥饿对内分泌的影响,对志愿者进行60 h限制饮食,在限食前及限食后进行BOLD-fMRI扫描以及血清激素测定,发现受试者的下丘脑BOLD值发生变化,并导致垂体-甲状腺轴和垂体-性腺轴出现下调。可见,利用fMRI可以对垂体及下丘脑等神经内分泌功能进行深入研究。

(七)MRI的后处理技术

利用计算机技术开发出的影像后处理技术,可以对原始的医学影像进行有针对性的加工,具有代表性的技术是三维影像重建技术,重建后的三维影像能为临床医生提供立体的视角。近年来,有学者通过应用Dextroscope虚拟手术工作站,将MR T1加权及其增强序列的薄层影像同薄层CT影像一起进行三维容积融合,重建出鞍区病变及周围重要结构,如颈内动脉、视交叉、Willis环等,并能虚拟演练手术,可以和真实手术相互印证,给术者增加信心。

二、垂体腺瘤术中MRI及术中导航技术

垂体腺瘤的手术切除率一直都是手术医生最为关心的指标,而在未引进术中MR之前只能在术后进行MR扫描,但是由于瘤腔渗血及止血材料等造成的伪影,使得术后早期的MR扫描影像判断肿瘤残留极为困难。因此早在20世纪90年代,人们就开始尝试在手术中间断使用低场强MR扫描,现场了解是否还存在肿瘤残留,评估肿瘤切除率。早期受低场强MRI质量的影响,只能检出鞍上的残留肿瘤,而且执行一次术中扫描需要耗时15 min以上。现在,1.5T术中MRI已较广泛地应用于临床,被认为能有效减少再手术的概率,而更高场强的3.0T MR也开始在临床应用,可以提供更好的图像分辨率,提高手术效果同时最大缩短术中扫描时间。

现在,为了更好地切除垂体腺瘤,降低颈内动脉损伤的概率,特别是提高对复发的垂体腺瘤以及蝶窦发育不全患者的手术安全性,人们引进了术中导航技术。其利用MR薄层影像资料进行三维重建,通过捕获现实空间中特制探针的三维坐标,生成虚拟的坐标,并在导航工作站中实时显示手术进展并引导手术进行。对于侵袭性垂体大腺瘤,应用导航技术可以增加肿瘤切除率并减少手术并发症的发生,而对于垂体功能性小腺瘤术中MRI可以准确定位肿瘤位置提高手术效果。目前常规导航技术在经鼻蝶入路手术中的应用,多数只使用单一的影像资料进行导航。现在已有不少医院开始使用多模态的影像资料进行融合重建,分别利用T1WI重建软组织,MRA重建颈内动脉,薄层CT重建蝶窦、鞍底等骨质结构,可以达到更好的手术指导效果。

来源:中华神经医学杂志2016年第15卷第1期



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