吴立业, 罗文明, 蒋锡丽, 黄子龙, 刘军

肺癌是发生脑转移瘤中最常见的原发肿瘤,约20%～65%的肺癌患者会发生脑转移[1],一旦发生脑转移,平均自然生存期仅为1～2个月[2]。如能早期检出转移瘤并且根据脑转移瘤的影像学特征帮助推断原发肿瘤病理类型或缩小鉴别诊断范围,将会对临床制定诊疗策略提供帮助[3,4]。目前认为磁共振对比增强T1WI是检出脑转移瘤的金标准,增强T2FLAIR为脑膜转移瘤检出的有效补充[5]。但随着磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI)序列广泛应用于中枢神经系统,为肺癌脑转移瘤的检出提供了新方法,有学者认为SWI对于小于2.0 mm合并出血转移瘤的检出能力高于常规增强扫描,但对于瘤内静脉缺少并无瘤内出血转移瘤的显示不如常规增强扫描[6]。由于SWI序列存在T1穿透效应,肺癌脑转移瘤在钆对比剂注入后的SWI序列上产生T1像的正性强化效果[7],另外对比增强磁敏感加权成像(CE-SWI)较平扫SWI可以显示出肿瘤内更多的低信号,即对比剂诱导相移(contrast-induced phase shifts,CIPS)[8]。本研究通过比较CE-T1WI与CE-SWI对不同病理类型肺癌脑转移瘤检出率的差异,分析瘤内CIPS与原发灶病理类型间的关联性,旨在为临床诊疗提供更多参考信息。

材料与方法

1.病例资料

病例纳入标准:①有确定原发性肺癌病史,并经肺部CT引导下穿刺活检或手术病理证实,获得肺癌明确的组织学类型(腺癌、小细胞癌或鳞癌);②有完整的临床及MRI资料;③MR常规序列及SWI原始图像符合诊断要求。④3个月后来院复查。病例排除标准:①装有心脏起搏器者等磁共振检查禁忌症者;②颅脑术后者;③有脑出血病史者;④并发其它中枢神经疾病者。2016年7月至2021年12月间湖南省脑科医院经胸部手术或穿刺活检病理证实的102例肺癌患者被纳入,剔除23例未随访病例,最终79例被纳入本研究。按照确诊的组织学类型将肺癌患者分成三组,分别为肺鳞癌组(18例)、小细胞肺癌组(21例)、肺腺癌组(40例)。脑转移瘤经临床随访并3个月后再次影像学检查证实。

2.检查方法

MRI检查采用飞利浦Ingenia 3.0T磁共振扫描仪,主要MRI序列包括轴面、冠状面及矢状面T1WI(TE 2.0 ms,TR 192 ms,视野230 mm×307 mm),轴面T2WI(TE 54.0 ms,TR 2280 ms,视野230 mm×307 mm),轴面平扫SWI与对比增强SWI(TE 25 ms,TR 19 ms,视野220 mm×180 mm×100 mm,层厚1 mm,层数100层,翻转角10°,平均次数1)。对比增强扫描序列顺序为先行矢状面、冠状面T1WI,再行轴面SWI和轴面T1WI。增强扫描对比剂为钆喷酸葡胺注射液,剂量为0.2 mL/kg,注射流率为2 mL/s。

3.观察指标与参考标准

由2位神经影像诊断副主任医师独立阅片分析并记录脑转移瘤数目、发生部位、转移瘤内是否存在CIPS,意见不一致时经互相讨论达成统一。以上指标的参考标准如下:①脑转移灶总数为首次与3个月后两次磁共振检查时对比增强T1WI所显示病灶总数目,即首次显示的病灶数目及3个月后复查新出现的病灶数目之和;②对比每个病灶的SWI与CE-SWI图像,当CE-SWI图像上出现CIPS时,该病灶记录为阳性,如果未显示CIPS则记录为阴性。

4.统计学分析

采用SPSS 20.0软件进行统计学分析。2位神经影像诊断副主任医师对脑转移瘤数目与转移瘤内是否存在CIPS的一致性分析采用相关系数(intraclass correlation efficient,ICC)进行检验。3组间脑转移瘤个数以及CIPS阳性的转移瘤数目的比较采用卡方检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

肺鳞癌、腺癌、小细胞癌3组患者的性别、年龄、病程及转移瘤总数见表1,3组中腺癌组的女性患者占比高于鳞癌组和小细胞癌组,鳞癌组的病灶总数低于腺癌组和小细胞癌组,3组间患者的年龄、病程差异均无统计学意义。

表1 3组肺癌脑转移瘤患者的基本资料

2位神经影像诊断副主任医师对脑转移瘤数目与转移瘤内是否存在CIPS的一致性分析结果显示,2位医师阅片的一致性极高(ICC=0.999,P<0.001)。

CE-T1WI与CE-SWI对肺鳞癌脑转移瘤的检出率差异无统计学意义(χ2=0.000,P=1.000),对小细胞肺癌脑转移瘤的检出率差异无统计学意义(χ2=0.27,P=0.603),对肺腺癌脑转移瘤的检出率差异有统计学意义(χ2=5.050,P=0.025,表2、图1)。

图1 男,52岁,肺中-低分化腺癌。a) 第1次检查T2WI图像,左侧颞叶未见明确病灶显示;b)第1次检查CE-T1WI图像,左侧颞叶未见明确病灶显示;c)第1次检查SWI图像,左侧颞叶未见明确病灶显示;d)第1次检查CE-SWI图像,左侧颞叶见点状明显异常强化灶(箭);e)3个月后复查T2WI图像,左侧颞叶可见片状高信号;f)3个月后复查CE-T1WI图像,左侧颞叶可见结节状异常强化转移瘤(箭);g)3个月后复查SWI图像,左侧颞叶见片状稍高信号;h)3个月后复查CE-SWI图像,左侧颞叶转移瘤(箭)较之前明显增大(图d)。

表2 CE-T1WI与CE-SWI对不同类型肺癌脑转移瘤的检出情况比较

肺鳞癌、腺癌、小细胞癌3组脑转移瘤在CE-SWI图像上出现CIPS的病灶数目差异有统计学意义(χ2=11.13,P=0.004)。组间两两比较结果显示,鳞癌组与腺癌组间差异有统计学意义(χ2=11.08,P=0.001),鳞癌组与小细胞癌组间差异亦有统计学意义(χ2=8.26,P=0.004),但腺癌与小细胞癌间差异无统计学意义(χ2=0.131,P=0.717,表3、图2～4)。

图2 肺中-低分化腺癌患者,男,52岁。a)SWI图像,右侧额叶病灶可见结节状低信号(箭);b)CE-SWI图像,右侧额叶病灶边缘区域可见CIPS(箭)。图3 肺小细胞未分化癌患者,男,65岁。a)SWI图像,右侧额叶病灶可见不规则低信号(箭);b)CE-SWI图像,右侧额叶病灶边缘区域可见CIPS(箭)。图4 肺非角化型鳞状细胞癌患者,男,59岁。a)SWI图像,左侧额叶病灶可见点、线状低信号(箭);b)CE-SWI图像,右侧额叶病灶边缘区域未见CIPS。

表3 CE-SWI不同类型肺癌脑转移瘤内出现CIPS的情况比较

SWI是近年来一种新出现的磁共振序列,是一种T2*加权的三维梯度回波序列,同时结合了幅度和滤波相位信息[9-10]。肺癌脑转移瘤SWI主要表现为不规则低信号,其机制可能为其内肿瘤血管内皮细胞间间隙较大加上肿瘤细胞本身的浸润使得肿瘤血管破裂出血,而出血后产物如去氧血红蛋白、正铁或高铁血红蛋白及含铁血红素都可被SWI显示为低信号,SWI对血液降解产物及静脉结构的显示较MRI常规序列具有明显优势[11],从而SWI能提高多发转移瘤的检出率。另外由于SWI应用到一个适当的脉冲角度,故其除了T2*效应外,同时具有T1穿透效应,即病变在SWI上保留T1WI的特征。因此,注入缩短T1时间的钆对比剂能强化SWI上的病变,增强组织间的对比,在早期转移过程中显示小病变[12]。CE-SWI不仅在合并出血脑转移瘤检出率方面高于常规序列,而且在小于3 mm微小转移灶的检出方面更具优势[13]。本研究结果显示,CE-T1WI与CE-SWI对肺鳞癌脑转移瘤的检出率相同。由于肺鳞癌脑转移瘤病灶往往体积较大[14],大部分病灶MRI常规序列即可发现,所以肺鳞癌脑转移瘤在CE-T1WI与CE-SWI上显示无明显差异。肺腺癌呈浸润性生长并且生长迅速,倾向于侵犯段以远较为薄弱的支气管,破坏管壁后侵犯邻近血管快速播散入血形成转移[15]。小细胞肺癌以发生于肺门区多见,尽管肺叶、肺段支气管有较为坚硬的质地,但由于其恶性程度较高,生长速度较快,也容易侵犯血管[16]。因此,腺癌和小细胞肺癌较早发生脑转移,并且转移瘤数目多,引起颅脑症状也相对明显,检出时病灶多为较小体积。本研究结果显示,CE-SWI在腺癌组和小细胞癌组中均较CE-T1WI显示出更多的小病灶,特别是肺腺癌组中两者差异有统计学意义,这可能是由于SWI采用薄层(1 mm)扫描,具有更高的空间分辨率,加上SWI对病灶有约11%的扩大效应[17]。肺癌脑转移瘤由于多有血脑屏障破坏,一般情况下可增强显示,但若是早期肺癌脑转移瘤病灶较小有合并出血,SWI上表现为低信号,而小病灶接受的对比剂浓度较低,在常规CE-T1WI像上正性强化效应弱,诊断时容易被忽略导致漏诊[7]。CE-SWI兼顾SWI和CE-T1WI两者的优点,并且在肺腺癌脑转移瘤MRI检查中CE-SWI较CE-T1WI更具优势。

脑转移瘤通常与原发肿瘤具有相似的生物学特点,不同病理类型的转移瘤则具备不同的生物学特点与相应的影像特征。临床工作中,不是所有肺癌患者都能通过肺部手术或穿刺活检获得肺癌的组织学类型,还有些“脑先行”而对原发灶无法确定者,可通过其脑转移瘤MRI特征,了解更多转移病灶信息,从而对原发性肺癌组织学类型予以预测。Li等[3]对不同病理类型肺癌脑转移瘤的MRI对比增强T1WI结构进行分析,结果显示小细胞肺癌脑转移瘤的强度变化性和大小区域变化性较非小细胞肺癌高,但肺腺癌、鳞癌及大细胞癌间差异无统计学意义。Fahrendorf等[8]采用CE-SWI对高级别胶质瘤进行研究,结果显示CE-SWI与SWI可以显示不同的磁敏感信号,并将只在CE-SWI图像显示而SWI不显示的低信号定义为对比剂诱导相移(CIPS),并认为这些低信号是由于注入钆对比剂造成局部对比剂浓度特别高引起的相移敏感度差异,是钆类对比剂浓度依赖的效果,对比增强的肿瘤组织具有高浓度的钆,其具有顺磁性特性,导致了T2*效应的发生[18];然而CIPS出现的区域为对比剂入侵区域,而对比剂渗漏又是由于肿瘤组织破坏了血脑屏障所造成的。相关研究表明,CIPS更容易出现在中、小体积肿瘤中,可能是由于这些肿瘤有足够的血液供应[19]。本研究结果显示肺腺癌与肺小细胞癌脑转移瘤的CIPS阳性率较肺鳞癌转移瘤显著增高,可能是由于肺鳞癌脑转移瘤较腺癌和小细胞癌脑转移瘤内更容易出现囊变及液化坏死,因为鳞癌脑转移瘤体积一般较大,随着肿瘤体积增大,其生长趋势超出其所能提供营养供应的能力,内部出现广泛坏死,造成钆对比剂渗漏相对较低;而腺癌、小细胞癌脑转移瘤体积相对较小,这些小的肿瘤血供相对丰富,对比增强后到达病灶内的对比剂也多,其发生渗透机会相对增加;而且腺癌和小细胞癌恶性程度较鳞癌高,血管更容易受侵犯,血脑屏障破坏更严重,故对比剂渗漏更明显。Fahrendorf等[8]在运用CE-SWI对高级别胶质瘤的研究中通过立体定向活检证实CIPS区为潜在肿瘤侵袭区,进一步说明CE-SWI可能具有无创性识别肿瘤侵袭区的潜力;脑转移瘤与高级别胶质瘤产生CIPS的机理类似,故脑转移瘤CIPS亦可能为潜在侵袭区,但本研究中患者均采取姑息性治疗,在这方面未行进一步深入研究。

本研究存在以下局限性:①SWI、CE-SWI检查时间相对较长,出现运动伪影的可能性增加;②SWI对肿瘤坏死区域显示不理想,特异性较低,能形成局部磁场欠均匀的部分物质在SWI上均为低信号,必须联合其它序列及其它检查来进一步甄别,对SWI与CE-SWI低信号区分纯属视觉标准,可能有偏差;③本研究颅内各转移病灶均通过3个月随访确定,未得到手术病理组织学证实,如能应用肺癌脑转移瘤的动物模型进行研究,将能得到更准确的诠释。

综上所述, CE-SWI对肺腺癌脑转移瘤的检出率优于CE-T1WI,而对肺鳞癌和小细胞癌脑转移瘤的检出率两者差异均无统计学意义,但CE-SWI兼顾了SWI和CE-T1WI两者的优点,通过分析肺癌脑转移瘤CE-SWI特征与不同病理类型肺癌之间的关联性,发现肺腺癌、肺小细胞癌脑转移瘤内出现CIPS较肺鳞癌脑转移瘤显著增多,而肺腺癌与肺小细胞癌脑转移瘤之间差异无统计学意义。因此CE-SWI可为肺癌脑转移瘤MRI检查常规序列的有利补充,并能为临床诊疗提供更多重要参考信息。