刘 浩 LIU Hao

林 青2 LIN Qing

徐文坚2 XU Wenjian

王继刚3 WANG Jigang

黄勇华2 HUANG Yonghua

刘世恩2 LIU Shien

周锐志2 ZHOU Ruizhi

2.青岛大学医学院附属医院放射科山东青岛 266003

3.青岛大学医学院附属医院病理科山东青岛 266003

血氧水平依赖功能磁共振技术（blood oxygenation level dependent functional magnetic resonance imaging,BOLD-fMRI）是对脑功能皮层运动区进行功能成像的新技术，它能在无创伤和无需对比剂的情况下评价脑肿瘤与皮层功能区之间的关系及皮层功能区自身的状况，指导临床制订手术方案，最大限度地切除病灶并保留脑皮层功能，可大大提高手术治疗效果[1]。本研究采用BOLD-fMRI成像技术研究位于或邻近脑皮层运动功能区的33例脑肿瘤患者，旨在评价良、恶性肿瘤至脑皮层运动功能区的距离对运动功能区的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2009-01～2010-07青岛大学医学院附属医院收治的33例颅内肿瘤位于或邻近脑皮层运动功能区的患者，其中男性20例，女性13例；年龄32～73岁，平均（52.33±11.39）岁，均为右利手。术后病理证实胶质瘤18例，脑膜瘤13例，转移瘤2例。根据2007年WHO肿瘤分类标准[2]，胶质瘤中Ⅲ～Ⅳ级肿瘤归为恶性肿瘤组，Ⅰ～Ⅱ级肿瘤归为良性肿瘤组。其中恶性肿瘤组16例，良性肿瘤组17例。术前患肢肌力检查为Ⅳ～Ⅴ级。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器 采用美国GE HDxT 3.0T超导型磁共振机，应用8通道头部线圈。扫描基线平行于前后联合连线（AC-PC线）。应用GE Brain Wave图像采集系统进行BOLD成像的实时显示。BOLD-fMRI扫描采用单次激发回波平面成像梯度回波（gradient echoecho planar imaging，GRE-EPI）序列，成像参数：TR 2000ms，TE 40ms，反转角90°，视野（ fi eld of view，FOV）24cm×24cm，矩阵128×128，层面内分辨率为2mm×2mm。矢状位三维T1WI解剖图：应用三维快速损毁进动恢复梯度回波（three-dimensional spoiled gradient-echo, 3D SPGR）序列，成像参数：TR 30ms，TE 6.0ms，FOV 24cm×24cm，矩阵256×256，层厚1.2mm，层间距0mm。扫描层数110。

1.2.2 实验设计 采用组块（BLOCK）设计方案，任务组块要求患者行双手同时对指运动，检查前训练患者对指运动的节律、强度、幅度尽可能一致。每组块任务持续20s，休息20s，完成9个组块，扫描时间为6min 20s。

1.3 图像后处理及数据分析 将BOLD-fMRI所采集的图像应用MATLAB平台下SPM5软件分析，对原始数进行配准（realign）、对齐（coregister）、标准化（normalization）及平滑化（smooth）处理。经过预处理后，对未超出运动校正标准（三维平移未超过0.5mm，三维旋转度未超过0.5°）的数据进行分析。经过处理，获得激活图，在激活图内测量感兴趣区内的总激活像素数（体积＝总激活像素数×3mm×3mm×3mm）。BOLD-fMRI运动功能区激活体积比的计算[3]：BOLD激活体积比＝肿瘤侧运动功能区激活体积/健侧运动功能区激活体积。

图1 脑膜瘤患者BOLD图像，黑色标记为测量的脑膜瘤与脑皮层运动功能激活区距离，为测量运动激活区边缘与病灶边缘的最小距离。图2 胶质瘤患者BOLD图像，病灶（箭）与脑皮层运动功能激活区（箭头）位置相贴，认为距离为0mm

1.4 运动功能区与肿瘤距离测量 采用xjView软件测量肿瘤与运动功能区的距离。见图1、2。

1.5 统计学方法 采用SPSS 17.0统计软件，BOLD激活体积以表示，数据经正态性分布检验，符合正态性分布，行t检验；BOLD激活体积比和肿瘤与运动功能区距离的相关性进行Pearson相关分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 BOLD激活体积分析 恶性肿瘤组BOLD激活体积为（31.29±10.87），良性肿瘤组BOLD激活体积为（79.53±16.27），两者比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.2 肿瘤与运动功能区距离及BOLD激活体积比 33例患者BOLD激活体积比为0.22～1.89，平均（0.65±0.37）。其中恶性肿瘤组BOLD激活体积比为0.22～1.42，平均（0.50±0.38）；良性肿瘤组BOLD激活体积比为0.39～1.89，平均（0.80±0.30）。33例患者肿瘤边缘距脑皮层运动功能区距离为0～10mm，平均（5.33±2.50）mm。其中，良性肿瘤组肿瘤边缘距脑皮层运动功能区距离为2～10mm，平均（5.65±2.29）mm；恶性肿瘤组肿瘤边缘距脑皮层运动功能区距离为2～10mm，平均（5.00±2.76）mm。

2.3 肿瘤与运动功能区距离与BOLD激活体积比的相关性分析 33例患者肿瘤距运动功能区的距离与BOLD激活体积比呈正相关（R2＝0.304，P＜0.05）（图3）；恶性肿瘤组肿瘤距运动功能区的距离与BOLD激活体积比呈显著正相关（R2＝0.407，P＜0.01）（图4）；良性肿瘤组肿瘤距运动功能区的距离与BOLD激活体积比呈正相关（R2＝0.25，P＜0.05）（图5）。

图3 脑肿瘤（包括良恶性肿瘤）距运动功能区的距离与BOLD激活体积比的相关性

图4 恶性肿瘤距运动功能区的距离与BOLD激活体积比的相关性

图5 良性肿瘤距运动功能区的距离与BOLD激活体积比的相关性

3 讨论

BOLD-fMRI能无创显示脑皮层运动功能区与脑肿瘤的解剖关系，在切除脑肿瘤的同时可以最大程度地保护脑功能运动区，因而受到影像医师和神经外科医师的重视[4]。

颅内肿瘤引起局部神经功能紊乱的方式有两种，一是肿瘤挤压血管使其暂时失去血液供应的生理性障碍，二是肿瘤侵犯了神经组织，使其结构上发生破坏的解剖性障碍。本研究显示，良性肿瘤的BOLD激活体积比高于恶性肿瘤，其原因是恶性肿瘤侵犯周围神经组织更加严重，从而引起解剖性障碍，使运动功能激活区像素下降。Hou等[3]认为功能激活区像素的多少与肿瘤的级别和类别有关，肿瘤级别越高，对周围运动激活区的体积和局部组织氧含量及血流量的影响越显著。

高级别胶质瘤的占位效应与BOLD-fMRI信号降低有关[4]。本研究观察了功能区在距肿瘤0～10mm范围内的表现，发现恶性肿瘤组肿瘤与运动功能区的距离与运动功能区BOLD激活体积比呈显著正相关（R2＝0.407，P＜0.01），良性肿瘤组肿瘤与运动功能区的距离与BOLD激活体积比呈正相关（R2＝0.25，P＜0.05），恶性肿瘤组较良性肿瘤组肿瘤至脑皮层功能区的距离与激活体积比的相关性更加明显，与Hou等[3]的结果相似。其原因可能是由于脑肿瘤对周围脑组织结构、生理学状态、脑组织代谢、神经递质传递和神经血管结合状态产生影响，这些表现在高级别肿瘤中更为明显[5]。黄仲奎等[6]也提出病灶距功能区的距离与术前肌力呈正相关。其作用机制为：诱导周围脑组织血管病理性增生；引起局部血流量升高；使周围组织的生物化学环境发生改变等[7]；引起血管性水肿导致弥散系数发生变化[8]；分泌神经递质样物质，改变皮层的代谢状态和神经血管之间的结构等。毛细血管数量是决定功能区体积大小的主要因素，灰质比白质的毛细血管数量丰富，而脑肿瘤压迫所致毛细血管数量的减少和受损导致流经功能区的血流量减少[9]，从而降低了活动与静止状态下脱氧血红蛋白浓度的差异，使功能区激活信号激活体积减少，最大信号强度降低。恶性脑肿瘤使周围脑组织环境发生改变，当手运动时，虽然患侧神经元处于激活状态，但局部的血流量却没有相应增加,这样在BOLD-fMRI上就不会出现与周围脑组织的显著差异，使BOLD-fMRI检查不能发现激活的功能区。其原因可能为恶性脑肿瘤的血管丧失了自我调节能力，当局部活动增加时,局部血管对相应的神经刺激无反应能力，血流量没有相应增加,导致功能区激活减弱。

综上所述，脑肿瘤距运动功能区的距离与BOLD激活体积比有显著相关性，尤以恶性肿瘤相关性更明显。

[1]李少武, 戴建平, 朱明旺, 等.累及大脑皮层运动区的颅内病变手术前后磁共振功能成像.中华放射学杂志,2001, 35(2): 125-128.

[2]Louis DN, Ohgaki H, Wiestler OD, et al.The 2007 WHO classification of tumours of the central nervous system.Acta Neuropathol, 2007, 114(2): 97-109.

[3]Hou BL, Bradbury M, Peck KK, et al.Effect of brain tumor neovasculature defined by rCBV on BOLD-fMRI activation volume in the primary motor cortex.Neuroimage, 2006,32(2): 489-497.

[4]Hall MA, Kim P, Truwit CL.Functional magneticresonance imaging-guided brain tumor resection.Top Magn Reson Imaging, 2009, 19(4): 205-212.

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[6]黄仲奎, 龙莉铃, 张筱双.磁共振脑功能成像在神经外科手术前后的应用价值.中华放射学杂志, 2006, 40(2):165-170.

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