第五章　影像学

第一节　方法与选择

一、CT(计算机断层扫描摄影)

颅脑病变的检查是CT最早应用的领域。对于颅脑肿瘤常用的检查方法包括平扫、增强扫描及动态增强扫描、CT脑灌注成像、CT血管成像(CT angiography，CTA)和CT三维重建，脑池造影及脑室造影扫描，后面两种方法目前已非常少用。多层螺旋CT获得的大容量图像数据能用于各种重建和进行后处理，使得CT图像的时间分辨力、图像空间分辨力明显提高，有利于微细结构的显示，有利于发现早期病变的血流动力学改变，明显提高了CT的诊断能力。

1. CT平扫

不用对比剂的CT扫描称CT平扫，是CT的基本检查方法。绝大多数CT检查都需要先行CT平扫，对于颅脑肿瘤更是如此，它可以为肿瘤的定位及定性提供重要信息，尤其对肿瘤内钙化、出血及肿瘤累及的骨质结构改变的显示具有独到的优势，同时又是CT增强扫描、动态增强扫描及其他扫描方式的基础，可为其提供病变准确的定位，又是评价病灶强化程度的根据。扫描方位多采用横断层面。基准线定位于听眶线，且与地面垂直(图5-1);对于鞍区肿瘤病变，可以通过三维重建后处理，显示冠状和矢状图像，必要时可加用冠状位及矢状位扫描。

2. CT增强扫描和动态增强扫描

因为CT平扫仅能反映病灶的密度与正常组织之间的X线自然密度对比的差别，有些疾病的病灶密度与正常组织非常接近，平扫往往不易分辨，CT增强扫描可进一步发现病灶和鉴别病变性质，以及肿瘤病变的良、恶性。CT增强扫描和动态增强扫描就是在扫描前或扫描中通过静脉注入碘对比剂后再行扫描。对比剂注入的方法通常为快速推注(又称团注法)，根据不同的扫描目的、不同的器官及CT扫描条件的限制，可以使用不同的对比剂注射方案。对于了解一个期相就足够的病变，如脑动脉瘤，可以使用单期动脉期增强扫描。对于多数脑实质性病变，如颅脑肿瘤或肿瘤性病变，最好能进行多期相扫描以充分了解病变的血流动力学改变。CT动态增强扫描就是在对比剂通过靶器官的动脉期、静脉期及实质期分别进行扫描，比CT普通增强扫描提供的诊断信息量多，它除反映对比剂进入病灶内的量，还反映了对比剂在病灶内的浓聚和廓清的过程，对鉴别病灶的性质，了解病变的良恶性程度和血供的情况都有很大帮助。正常脑组织有血-脑脊液屏障，对比剂无法通过，不会产生明显的增强效应;而没有血-脑脊液屏障的组织结构如垂体、脉络丛是可以增强的;大多数肿瘤，特别是恶性肿瘤破坏血-脑脊液屏障，对比剂能通过破坏的血-脑脊液屏障进入病灶，病灶可见到异常增强。由于肿瘤存在血供异常，肿瘤因子的作用而产生大量新生的畸形肿瘤血管，这样就使肿瘤的血供异常丰富，而且血液在这样的血管内滞留时间延长。动态增强扫描中，恶性脑肿瘤多显示为血供丰富的病变，在静脉期和实质期表现为持续强化(图5- 2);在良性肿瘤或肿瘤性病变中，动态增强扫描多表现为动脉、静脉和实质期持续低水平强化或不强化;而脑转移瘤的延迟增强扫描对转移灶的检出率更高。

3. CT脑灌注成像

随着多层螺旋CT的临床广泛应用及计算机软件的发展，CT灌注技术不断发展完善，目前在脑部的应用已相当成熟。CT灌注成像是指在静脉注射对比剂的同时，对选定的感兴趣区(ROI)进行连续多次扫描，以获得该层面内每一个像素的时间-密度曲线(TDC)，用于了解局部组织的血流动力学改变。CT灌注扫描要求注药快，扫描间隔时间短的连续快速扫描采集，对颅脑肿瘤与炎症性病变及脑缺血梗死病变的鉴别有一定意义，而且对肿瘤良、恶性鉴别也有帮助。有作者研究认为脑胶质瘤CT灌注成像不但可以反映肿瘤内的、而且可以反映肿瘤间的不同程度的新生血管状况和血-脑脊液屏障破坏情况，为肿瘤分期诊断提供依据。

4. CT血管成像

血管成像(CTA)是经外周静脉快速注入碘对比剂，在靶血管内充盈的高峰期，用多层螺旋CT进行快速容积数据采集，获得的图像再经计算机后处理重建三维血管图像。在CTA图像后处理技术中，常使用最大密度投影法(MIP)和三维重建(如SSD或VR)法。MIP能显示X线衰减值的微小变化，可区别钙斑和腔内对比剂，与DSA图像较为相似; SSD像立体感强，但不能体现相邻结构间CT值的微小变化，不易将钙质同腔内对比剂区分。在脑肿瘤诊断方面CTA可观察血管的立体结构，包括肿瘤的血供及与周围血管的关系，为术前准确定位、定性提供重要的依据。

5. CT三维图像重建

CT三维图像重建的目的是在二维平面图像的基础上进一步详细地显示组织结构或病灶的三维空间分布情况。螺旋CT目前有三种重建技术:多平面重建(Multiplanar reconstruction，MPR)，表面遮盖显示(Shaded surface display，SSD)和容积显示(Volume rendering，VR)。MPR重建技术是在横断面图像上按要求任意划线，然后沿该线将横断面上二维体积元重组，即可获得该平面的二维重建图像，包括冠状面、矢状面、任意斜面和任意曲面的图像重建，能够对病变有全面准确的认识，是人体各系统疾病三维重建中常用方法之一，为首选的重建方法。

SSD具有清晰、直观、逼真、立体的特点，成为最受临床医生欢迎的重建技术。其根据CT阈值表现为“有”或“无”的概念，阈值以上的相邻像素连接而重建成图像;阈值以下的像素则不能重建而无法显示。因此SSD重建技术的CT阈值的选择是关键，阈值太高则骨质较薄处信息丢失，造成“假孔征”，容易造成假象;太低则周围轮廓分辨不清，一些组织结构层次不清，干扰观察。SSD的优点是重建图像立体感强，可逼真再现大体解剖外形，解剖关系清晰。但由于SSD是表面成像技术，容积资料丢失较多，其缺点是细节不够丰富，缺乏透明效果，无法观察颅脑内部形态和密度。

VR是将每个层面的容积资料中的所有体积元加以利用，因此，VR获得的是真实的三维显示图像，由于其容积资料不丢失，对比度好，层次清晰，显示细节效果较好，所以在显示细小病变方面优于SSD，是SSD图像的有益补充。VR存在一定透明度，造成重叠影像，空间立体感不如SSD。VR重建技术主要是通过调节CT值范围和选择透明度来所得满意的图像(图5- 3)。CT图像三维重建进一步拓宽了CT的临床应用价值。

二、MRI扫描技术

MRI自20世纪80年代应用于临床诊断以来，随着其硬件的改进和软件的更新换代，以其优良的软组织分辨率的图像，多平面和多回波成像技术和无辐射损伤的特点为临床各种CT难以确诊的病变的定位和定性诊断提供了可靠依据，尤其是对颅底、颅后窝、颅颈交界、脑干等肿瘤的精确定位具有明显优势。

MRI是通过对静磁场中的人体施加特定频率的射频(radiofrequency，RF)脉冲，使人体组织中的氢质子受到激励而发生磁共振现象，当终止射频脉冲后，质子在弛豫过程中释放MR信号;经过对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理过程，产生MR图像。人体内氢原子丰富，目前MR的图像是氢原子的图像。

近年来，国内外不少学者，在常规MRI诊断基础上，引入定量和半定量分析，以减少MRI诊断中的人为视觉偏差，提高MRI的定性诊断率和精确定位水平。MR新技术如弥散成像、脑灌注成像、皮质功能激发功能成像、波谱分析及代谢物浓度测定等MR功能成像技术的开发不但能显示病变的形态学改变，亦能反映组织器官的功能性变化，甚至可提供肿瘤代谢状况和动态的肿瘤病理学方面的定量信息。

(一)脉冲序列

MR成像中常用的脉冲序列有自旋回波序列(spin echo sequence，SE序列)、梯度回波序列(gradient echo sequence，GRE序列)、快速自旋回波序列(fast spin echo sequence，FSE序列)、反转恢复序列(inversion recovery sequence，IR序列)等，每种序列中又包含多种类型，临床上应根据不同检查目的选择应用。

SE序列是MRI扫描最基本、最常用的射频脉冲序列，SE序列的扫描参数有回波时间(echo time，TE)和脉冲重复时间(repetition time，TR)。不同的TR和TE可以得到不同的加权图像。短TR 短TE可得到T1加权像(T1- Weighted imaging，T1WI);长TR长TE可得到T2加权像(T2- Weighted imaging，T2WI);长TR短TE得到质子密度加权像(proton imaging，PD)。T1WI强调T1特性的组织，脂肪组织的信号强度最强，即图像最亮、最白，T1WI长于显示解剖结构; T2WI强调T2特性的组织，液体的信号强度最强，大部分病变组织因含水量增多呈高信号。

1. SE序列

常规SE脉冲序列是临床上最常用的成像序列。该序列先发射一次90°射频激励脉冲，继而施加一次180°复相位脉冲使质子相位重聚，产生自旋回波信号。通过调节TR和TE的长短可分别获得反应组织T1、T2及质子密度特性的MR图像。其中T1WI具有较高的信噪比，适于显示解剖结构，也是增强检查的常规序列; T2WI则更易于显示水肿和液体，而病变组织常含有较多水分，在T2WI上显示为高信号，因而易于显示病变; PDWI常可较好的显示出血管结构。

2. GRE序列脉冲

GRE序列是最常用的快速成像脉冲序列，具有多种类型，其中常规GRE序列最为成熟，临床应用也最多。该序列由一次＜90°的小角度(或稍大于90°，但不使用90°)激励脉冲和读出梯度的反转构成。读出梯度的反转用于克服梯度场带来的去相位，使质子相位重聚产生回波，由于是梯度复相位产生回波，故称GRE。

3. IR脉冲序列

IR脉冲序列首先使用一次180°反转脉冲使全部质子的净磁矢量反转180°，达到完全饱和;继而当质子的纵向磁化恢复一定时间后，施加一次90°脉冲使已恢复的纵向翻转为横向磁化，以后再施加一次180°复相位脉冲，取得SE。由于取得SE，故也可称为反转恢复自旋回波(IRSE)。IR序列主要用于获得重T1WI，以显示解剖，还可用于增强扫描，使顺磁性对比剂的短T1增强效果更明显。

(1)液体衰减反转恢复脉冲序列(FLAIR)其特征是选择特殊的T1值，使脑脊液信号被抑制，主要用于T2WI和PDWI中抑制脑脊液的高信号，使与脑脊液相邻的长T2病变显示更清晰，在中枢神经系统中应用价值较大。

(2)STIR脉冲序列是IR脉冲序列的一个类型，特征是选择特殊的T1值，恰好是脂肪质子的纵向磁化恢复到0点时施加90°脉冲，因此在90°脉冲后脂肪质子无横向磁化而无信号产生。主要用途是在T1WI中抑制脂肪的短T1高信号，即脂肪抑制。

4.回波平面成像(echo planar imaging，EPI)

EPI是目前成像速度最快的技术，可在30ms内采集一幅完整的图像，使每秒钟获取的图像达到20幅。EPI技术可与所有常规成像序列进行组合使用。可用于脑的灌注和弥散成像等功能成像。

(二)平扫及普通增强扫描

采用头颅相控阵正交线圈或多通道线圈。常用SE序列T1WI及T2WI及液体衰减反转恢复脉冲序列(FLAIR)，对于含脂肪的肿瘤如畸胎瘤需选择性应用脂肪抑制技术。扫描方位常用横断面、矢状面扫描，对于脑干、鞍区、松果体区及垂体病变，常规扫描矢状面及冠状面，一般横断面采用3～5mm层厚，对于较小病灶可以适量减小扫描层厚;脑干、鞍区、松果体区及垂体、听神经颅内段病变多采用2～3mm层厚(图5-4)。对于怀疑颅脑肿瘤的患者应常规(SE T1WI)增强扫描，采用Gd- DTPA静脉推注，剂量为0. 1～0. 2mmol/kg体重。对于垂体微腺瘤患者应用减半剂量动态增强扫描更容易显示。怀疑脑转移瘤患者应用双剂量GD- DTPA增强扫描。

(三)MR血管成像(MRA或MRV)

MRA或MRV是不用对比剂的情况下血管成像的MR技术，常用的技术有时间飞跃法(TOF)和相位对比法(PC)(图5- 5)。

MR血管成像能较好显示颅脑肿瘤(如脑膜瘤)与周围血管的关系，且安全无创，可多角度观察(图5-6)。对于动脉瘤，MRA能显示3～5mm的病灶，5mm以上的动脉瘤显示较好，表现为流空效应，更小动脉瘤或血栓型动脉瘤及动脉瘤内血栓显示不理想。对于动静脉畸形，PC- MRA可分辨AVM的不同组织，包括供血动脉、瘤巢及引流静脉。对表浅的血管、狭窄、扭曲的血管显示不满意。

(四)动态增强MRA(DCE- MRA)

显示较常规MRA确切，并且可以动态显示供血动脉、瘤巢、引流静脉及细小血管。静脉注射Gd- DTPA后的动态增强MRA因为增加了流入增强效应，缩短了血液的T1值而使血流信号强度提高，使动静脉的大小分支均能显示，可清晰地显示肿瘤相关的血管以及肿瘤对周围血管的侵犯情况。

(五)磁共振功能成像(fMRI)

是在病变尚未出现形态学改变，或进一步判别病灶的性质、累及范围及对脑激发功能的影响，以进行疾病早期诊断或研究某一脑部结构的功能，指导临床手术。主要包括磁共振波谱成像(MRS)、弥散加权成像(DWI)、弥散张量成像(DTI)、脑灌注成像(PWI)、皮质激发功能定位成像(BOLD)和磁敏感加权成像(MTC)。

1.磁共振波谱(Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS)

是目前唯一无创性检测活体组织代谢变化和对化合物浓度进行定量分析的方法，被誉为无创活检。目前除对1H、31P原子核外，还能对3He、7Li、13C、19F、23Na等进行波谱分析。由于1H在人体内自然丰度高且相对灵敏度较高，成为磁共振波谱的常用分析原子核。质子磁共振波谱(1H- MRS)能有效观察肿瘤组织的代谢及其病理、生理、生化改变信息，对脑肿瘤的诊断、鉴别诊断及组织分级具有重要价值。MRS能检测到颅内多种生化成分，常见的是NAA、Cr、Cho、Lip、Lac、Ala，前三者最常用，病理状态下有时能检测到Lac、Ala。NAA峰位于2. 0ppm、Cr峰位于3. 0pmm、Cho峰位于3. 2ppm，Lac峰位于1. 33pmm，Lip峰位于1. 25pmm，Ala峰位于1. 47pmm。NAA峰最高，Cho峰和Cr峰较接近。

(1)正常脑组织的主要代谢物及意义

1)N-乙酰天门冬氨酸(NAA):1H- MRS可检测到的化合物中最主要的是NAA，其波峰位于2. 0ppm，是公认的神经元的标志物。脑组织中能量代谢中苹果酸-天门冬氨酸是主要的穿梭机制之一，因而NAA在正常成人脑组织中含量高，并大量存在于胞液中。一般认为在脑组织中NAA反映神经细胞的功能，其含量降低，可能是由于丢失神经细胞和/或能量代谢障碍所致。

2)胆碱(Cho):主要包括磷酸甘油胆碱(GPC)和磷酸胆碱(PC)，构成细胞膜的磷脂双分子层，参与细胞膜磷脂的合成与降解，是磷脂代谢的中间产物。其波峰位于3. 0ppm，是髓鞘形成、细胞代谢和胶质增生的指标，反映细胞的密集度。

3)肌酸(Cr):位于3. 0ppm，主要由肌酸和磷酸肌酸(PCr)构成，参与人体基本代谢—肌酸激酶反应。二磷酸腺苷(ADP)转换成三磷腺苷(ATP)中的高能磷酸键中有部分是通过PCr与Cr之间的快速转换来实现的。Cr的含量主要反映组织能量代谢的情况。在正常脑不同代谢的情况下，总肌酸浓度(Cr+PCr)基本保持稳定，因此经常被作为肌酸比值的标准，如NAA/Cr、Cho/Cr、Lac/ Cr等。

4)乳酸(Lac):乳酸以其特有的双峰波谱出现于1. 33ppm，双峰间距为0. 2ppm。乳酸是葡萄糖无氧酵解的终产物，在正常人脑1H- MRS中水平很低，甚至测不到。Lac峰出现常提示正常细胞的有氧代谢不能正常进行，进而提示周围脑组织的缺血、缺氧，原因主要由脑血管疾病引起的脑缺血梗死或脑肿瘤性病变占位效应引起。

除以上波峰外，1H- MRS还可检测到脂质、丙氨酸、谷氨酸和谷氨酸盐、葡萄糖等少见代谢物。正常人不同年龄组中不同代谢物浓度信号强度均有差异。新生儿脑组织中NAA含量很低，而肌醇含量及Cho/Cr比值较高，随着年龄增长，NAA浓度及相关比值升高，肌醇含量及Cho/Cr比值逐渐下降。脑组织不同部位代谢物的分布亦有差异，胆碱浓度差异明显，小脑最高，灰质最低，肌酸浓度灰质大于白质，小脑中浓度最高，而NAA在脑中分布较均匀。

(2)脑肿瘤中主要代谢物变化及临床意义

1)N-乙酰天门冬氨酸(NAA):在脑实质内恶性肿瘤中，由于正常神经元受侵，功能受损或被肿瘤组织替代，几乎均有NAA浓度及峰值的降低甚至消失。良性脑肿瘤NAA一般是降低的，但也可以正常。放射性坏死和瘢痕组织中，由于神经元破坏、消失，NAA几乎测不到。起源于脑外的肿瘤如脑膜瘤、垂体瘤、听神经鞘瘤及转移瘤等由于不含神经元，测不到NAA。

2)胆碱(Cho):在评价脑肿瘤细胞代谢的化合物中，胆碱起首要的作用。脑实质内恶性肿瘤中胆碱常明显升高，表明细胞膜结构增加，反映细胞增殖，亦可由于神经元受侵，胆碱从包膜中释出引起，以实性均质肿瘤明显，囊变、坏死区减少。在肿瘤术后残留或肿瘤复发中，胆碱常明显升高。在放射性坏死及瘢痕组织中，胆碱峰常测不到。良性脑肿瘤中胆碱可正常、升高，甚至减低，如颅咽管瘤。在恶性肿瘤的治疗过程中胆碱信号强度的变化总是先于肿瘤大小变化，因此可以作为肿瘤治疗后随访的依据。

3)肌酸(Cr+PCr):在恶性脑实质内肿瘤中，总肌酸几乎总是下降的，并随恶性程度的增加而逐渐降低。此由于能量代谢通路不能正常进行，作为缓冲剂的磷酸肌酸浓度下降，从而最终引起总肌酸的降低，来源于神经外胚层的肿瘤肌酸浓度高于非神经外胚层的肿瘤。放射性坏死中肌酸峰消失，同样是由于能量代谢通路受到破坏所致。

4)乳酸(Lac): Lac是无氧酵解的终产物，是能量代谢缺乏的指标。在不同的肿瘤变化较大，在恶性脑肿瘤生长活跃的肿瘤中心区或坏死组织内常出现。但作为恶性度的标志仍有争议，因为在良性占位性蛛网膜囊肿也可出现。

5)脂质(Lip):在0. 9ppm与1. 3ppm之间宽的脂质峰信号强度的增加可作为脑肿瘤恶性程度分级的辅助征象。在多数恶性肿瘤如恶性程度较高的胶质瘤中及肿瘤坏死区常出现且高于正常。此与肿瘤细胞坏死有关，由于髓鞘受损，胞膜破坏引起脂质升高(图5- 7)。

(3)不同脑肿瘤的MRS表现

1)胶质瘤:脑内最常见的肿瘤，主要表现为NAA减少，Cho增加，Cr正常或下降，可出现Lac、Lip。NAA/Cho、NAA/(Cho+Cr)明显减小，Cho/Cr明显升高。NAA降低反映了神经组织被肿瘤组织替代或受侵犯，NAA降低以肿瘤中心区域明显，以高级别肿瘤下降更多。Cho大多表现为增加，表明细胞膜结构增加，反映细胞增殖，以实性均质肿瘤明显，囊变、坏死区减少(图5-8)。复发的胶质瘤Cho增加比原发的胶质瘤高(图5- 9)。NAA/Cho下降的程度反映肿瘤细胞的密度。Lac在不同的肿瘤变化较大，在生长活跃的肿瘤中心或坏死组织内常出现，Lac出现说明组织缺血缺氧，无氧糖酵解加重组织坏死。Lip峰常在肿瘤坏死区及恶性程度较高的胶质瘤中出现，为来源于肿瘤边缘巨噬细胞或坏死组织细胞将组织结构中的脂质分解为小分子脂质。

2)脑膜瘤:典型表现为NAA缺乏，Cr峰下降，Cho增高，可显示Ala，NAA/Cho呈明显降低，Cho/ Cr呈显著升高。脑膜瘤为脑外肿瘤，无神经元，故NAA、Cr缺乏，但脑膜瘤较小时，采样易受脑脊液、颅骨影响，可见低矮NAA峰。Ala出现是脑膜瘤特征性表现。Peptone认为Ala/Cr比星形细胞瘤高3～4倍可能意义更大。Ala来自糖分解中的丙酮酸，L-丙酮酸通过丙酮酸激酶导致丙酮酸增加，丙酮酸转化为丙氨酸所致。但Ala峰并非所有脑膜瘤都出现，部分胶质瘤、垂体瘤也可出现。

3)转移瘤:为Cho峰显著增高，NAA、Cr峰消失或下降明显，Cho/Cr值升高但不及高级别胶质瘤和复发的胶质瘤，可出现Lac、Lip峰。

4)淋巴瘤1H- MRS与转移瘤基本相同，缺乏特异性。

传统MRI通过肿瘤的形态学、强化类型及程度、与周围组织的关系等直接、间接征象来评价颅内肿瘤，并不能全面评价肿瘤的生长活性。1H- MRS能从分子水平评价肿瘤的能量代谢，提供生化信息，更有助于鉴别诊断、疗效评估及区别肿瘤复发或放射性脑坏死。治疗前后的Cho/Cr比较有助于评价疗效。Cho显著性升高提示肿瘤有复发可能。总之，1H- MRS从微观分子水平分析脑肿瘤的代谢信息，对脑肿瘤的诊断及鉴别诊断具有重要的辅助价值。

2. DWI(弥散加权成像)

弥散是自然界中最基本的物理现象，自然界中物质的分子不停地进行着一种随机的、相互碰撞又相互超越的运动，即布朗运动。在体外无限均匀的流体中，分子的弥散运动完全是随机的，即向各个方向运动的几率几乎是相同的，此种情况称为弥散的各向同性。同样，人体组织内的水分子也在不停地进行着弥散运动，但同体外水分子弥散现象不同的是，它不仅受组织细胞本身特征的影响，而且还受细胞内部结构(如细胞膜、线粒体、内质网等结构)的影响。在具有固定排列顺序的组织结构中，如脑白质神经纤维束中，水分子在各个方向的弥散是不同的，水分子在平行于神经纤维束的方向上较垂直于其方向上更易弥散，这种具有方向依赖性的弥散即称为弥散的各向异性。DWI (diffusion weighted image)即是基于EPI技术测量水分子布朗运动的一项技术。在DWI成像中，弥散系数不同的组织信号强度也不同，随着弥散敏感梯度强度和持续时间的变化(即弥散敏感梯度因子b值的改变)图像的信号强度将根据组织内每个像素弥散系数的不同而发生不同程度的变化，弥散速度快慢差异在高b值是显示最佳，但随b值的增大，图像的信噪比减低，通常脑组织扫描中b值取0s/mm2及1000s/mm2。

DWI序列的信号改变反映了细胞内外水分子弥散运动的情况，反映弥散特性大小的参数指标是表观弥散系数(ADC)。在DWI序列上，弥散速度快的组织信号衰减快，ADC值大，DWI呈低信号，ADC图上呈高信号;弥散速度慢的组织信号衰减慢，ADC值小，DWI呈高信号，ADC图上呈低信号(图5- 10)。

DWI最早应用于脑缺血、急性脑梗死的诊断。对蛛网膜囊肿与表皮样囊肿的鉴别诊断明显优于常规MRI。蛛网膜囊肿脑脊液被包围在蛛网膜所形成的袋状结构中，其细胞外水运动相对自由，ADC值类似于脑脊液，DWI呈低信号;表皮样囊肿内含有上皮碎屑、角蛋白、胆固醇结晶和其他脂类成分等以及囊肿黏稠度极高，导致水分子扩散受限，ADC值降低，类似于正常脑白质，DWI呈高信号。对脑肿瘤的诊断与鉴别诊断，测量脑肿瘤的强化区，非强化区及周围水肿区的ADC值，用于区分肿瘤与非肿瘤、识别肿瘤的囊变、坏死区及肿瘤的浸润范围。脑脓肿的囊变坏死区DWI呈高信号，肿瘤囊变、坏死区呈低信号，ADC值明显低于肿瘤囊变、坏死区;在常规MRI序列上，很难将脑肿瘤实质与瘤周水肿区分开，脑肿瘤DWI定量研究表明，瘤周水肿的ADC值高于肿瘤实质，肿瘤组织的ADC值高于正常脑实质(图5- 11)。

3. DTI(弥散张量成像)

DWI和ADC值反映了三个施加弥散敏感梯度方向上组织内水分子弥散运动的快慢，不能完全、正确地评价不同组织各向异性的特征，而弥散张量成像(diffusion tensor image，DTI)不但可以检测脑内水分子弥散的程度，更可检查水分子弥散的方向性改变特点，可较弥散加权成像更准确了解组织结构的弥散特点。张量本质上是一幅三维空间的方向矢量图，显示了有方向的组织(如脑的白质纤维束)内水分子运动的选择性。弥散张量的三个主弥散系数(特征值)是最基本的旋转不变量(即其值不随弥散方向及磁场内被检查患者的体位和方向而改变)，它们是沿着三个坐标轴方向测量的主弥散系数，这三个坐标是组织固有的，并构建了每个像素的局部参照纤维框架，每个特征值联系着一个主方向的特征向量，这个特征向量也是组织固有的。弥散张量的三个特征向量相互垂直，并且决定了局部的纤维框架，这样对弥散描述变得简单和自然。

弥散张量成像DTI作为DWI的一种高级形式，通过在至少6个方向上施加弥散敏感梯度，并计算脑组织每一体素内弥散主方向的特征矢量值，然后进行后处理就可得到反映脑内不同组织结构弥散特点的部分各向异性(fractional anisotropy，FA)，彩色张量图(color tensor imaging)，脑白质纤维束图(tractographic imaging)(图5- 12)。进而，可测定一些描述组织各向异性特点的指数，如:部分各向异性指数(fractional anisotropy，FA)、相对各向异性指数(relative anisotropy，RA)和容积比指数(volume ratio，VR)以及弥散张量的轨迹［trace of diffuse tensor，Trance (D)］。FA值代表了水分子在弥散主向量轴上的运动强度，主要反映了神经纤维解剖结构的完整性，值介于0到1之间，当弥散各向异性最强时，FA值接近于1;弥散各向异性最低时，FA值接近于0。正常脑实质中内囊前、后肢、胼胝体膝部及压部等主要白质纤维束均呈明显的高信号，而丘脑、尾状核及大脑皮层则呈低信号。

DTI能显示脑白质结构的细微变化，已成为临床MRI检查的一部分，如脑卒中、脑肿瘤(图5- 13)、精神分裂症以及其他一些有可能引起脑白质病变的疾病(如艾滋病、癫痫、慢性酒精中毒)。在评价脑白质发育、髓鞘病变、肿瘤的生长及浸润范围及其对邻近脑白质纤维束的推压及破坏情况等方面有独特的优势，比常规T2W更敏感。

4. MR灌注成像(PWI)

灌注是指富氧血通过组织的速率，常被定义为单位组织和时间内通过组织的血流量，单位为ml/(100g·min)。灌注过程是指血流从动脉象毛细血管网灌注然后汇入到静脉的过程。人体内引入磁共振对比剂，血-脑脊液屏障完整存在时，对比剂不能通过毛细血管壁渗透入周围组织中，对比剂存留于血池中，顺磁性对比剂的缩短组织T1时间的作用受到限制，存在于血池内对比剂因磁敏感性引起微血管内及周围组织的微磁场均匀性下降弛豫加快加权像上组织的信号强度减低，脑组织活动及血流量增加，引入的对比剂在局部脑组织的血池中分布较多，在加权像上脑组织的信号强度较静止像低，将引入对比剂前后的图像相减即可显示表现为明亮高信号的活动脑组织区，基于这种方法的脑fMRI称为灌注图像(perfusion weighted imaging，PWI)。其基本方法是，经静脉快速团注Gd- DTPA对比剂后，在对比剂首次通过受检组织之前、之中和之后，采用快速扫描序列(如GRE- EPI或SEEPI)连续多层面多次成像，获得一系列动态图像，经后处理可得到PWI图像，其信号降低程度反映了脑组织微循环血流灌注状态。灌注动态图像可计算对比剂首次通过的平均通过时间(mean transit time，MTT)、达到高峰时间(time to peak，TTP)、局部相对脑血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)、局部相对脑血容量(relative cerebral blood volume，rCBV)等脑组织微循环灌注的半定量血流动力学参数(图5- 14)。

灌注成像在中枢神经系统中可用于急性脑梗死的诊断、脑梗死的溶栓治疗效果及预后评价以及脑肿瘤的诊断(图5- 15)。

5.皮质激发功能定位成像(BOLD)

1990年Ogawa等首次应用血氧水平依赖(blood oxygen leveldependent，BOLD)皮层激发成像技术进行研究以来，BOLD技术由于不需要引入外源性对比剂、重复性好及无电离辐射等优点而成为应用最广泛的技术。BOLD效应即血氧水平依赖效应。在MR成像中，血氧水平状态差异可改变信号强度而产生信号对比差，这是因为氧合血红蛋白和去氧血红蛋白对磁场的作用不同，氧合血红蛋白具有抗磁性，而去氧血红蛋白是顺磁性物质。顺磁性的去氧血红蛋白可导致局部磁场不均匀，可以作为一种内源性的顺磁性或T2对比剂使用。一方面顺磁性去氧血红蛋白可引起磁化敏感效应，在或T2加权图像表现为信号降低;另一方面，大脑皮层功能活跃将使功能区血供增加，但组织的耗氧量仅轻微的增加，这样功能区毛细血管内的含氧血红蛋白增加，去氧血红蛋白减少，顺磁性去氧血红蛋白引起的信号下降现象消失，使功能区的MR信号相对增加。使用对或T2信号变化敏感的EPI或GRE脉冲序列可以充分地显示BOLD效应出现的信号变化，这就是BOLD技术的基础。

BOLD上活动性脑组织信号强度的增高，主要反映了微血管内去氧血红蛋白含量的细微的改变，还受到一些不可控制的生理因素(如血细胞比容、血氧饱和度、耗氧量等)的影响。新近的研究显示大翻转角GRE序列BOLD图像上信号强度变化还可由于流入效应(in- flow effect)和引流静脉(draining venues)引起，导致了信号解释上的更大的复杂性。

BOLD对研究正常中枢神经系统解剖和生理活动是非常有用的技术，在临床神经外科中也发挥重要的作用，主要包括:确定运动皮层功能区的位置及其与肿瘤的关系、术前评价肿瘤是否能在不损害功能的前提下完全切除、帮助选择手术入路;而且对立体定向放射外科计划的制订同样有指导价值，了解肿瘤对主要功能区的影响及非主要功能区的代偿状况，术后评估功能区是否受损及受损的程度，评价患者完全恢复的可能性。

6.磁敏感加权成像(MTC)

磁敏感加权成像主要包括SWI和SWAN(T2 Star Weighted angiography，SWAN)以及各种衍生序列(图5- 16)。磁敏感加权成像是利用不同组织间磁敏感的差异产生的相位差效应以及磁场中物质的不均匀性引起的磁敏感性差异而成像，另外人体内非含铁血红素铁(如铁蛋白、转铁蛋白和钙等)也可影响组织的磁敏感效应。磁敏感加权成像技术对于显示静脉血管、血液代谢产物及铁质沉积有较好的效果，在脑血管、脑肿瘤、脑外伤、帕金森等疾病的临床诊断中具有重要应用价值。

同时已有大量的研究证明实体肿瘤的生长依赖于病理性的新生血管形成。神经肿瘤尤其是恶性肿瘤时多是富血供的，并且高级别的肿瘤常合并坏死、出血，这对于肿瘤的诊断和分期非常有帮助。肿瘤内的新生血管、出血、铁的沉积在常规MR检查上难以完全显示，尽管增强T1W能够显示出肿瘤的大体血供情况，但对于肿瘤新生血管难以清楚显示。SWI能够显示肿瘤内的静脉血管及出血。Sehgal等的研究显示，SWI对肿瘤的显示率以及显示肿瘤的边界、出血、静脉血管、肿瘤内部结构和水肿等都比CE- T1WI更胜一筹。SWI对于神经胶质瘤的分级、分型也有一定帮助。

如上所述，常规MR既可以多个序列成像，而且可以任意平面成像，故可以较CT更敏感地发现颅脑肿瘤，而且其软组织分辨力远较CT效果好，故更有利于肿瘤的定位;肿瘤在多个序列上显示的影响信号特征加上钆(Gd)对比剂的应有更有利于肿瘤的定性，准确率也高于单一成像方法的CT。近来逐渐在临床广泛应用的特殊序列，如MRS、DWI、DTI、PWI、BOLD及MTC对术前判断肿瘤的性质、确定肿瘤的范围、评价肿瘤与大脑重要功能区的关系，进而指导放疗或手术方案的选择以及术后评价、追踪以及发现肿瘤复发、转移方面都有较大的价值。

三、超　　声

对于来源于头皮及皮下软组织肿瘤(如脂肪瘤、血管瘤等)具有一定诊断价值。但对于颅内及颅骨肿瘤或肿瘤样病变的无诊断价值。近年来，颅脑术中B超的应用逐渐增多。

四、X线和DSA

1.头颅平片

最基本、最简单、最经济的检查方法，常规采用头颅正侧位(图5- 17)，根据病情的需要，可加照其他位置(如颏顶位、额枕位、眼眶位、局部切线位)或体层摄影、放大摄影等特殊检查方法帮助诊断。

对于来源于颅骨的肿瘤或肿瘤样病变(如骨瘤、骨纤维异常增殖症等)头颅平片具有一定诊断价值。对于颅内肿瘤，头颅平片不能显示肿瘤本身，只能显示其间接征象，如颅内压增高征象，包括颅缝增宽、脑回压迹增多、加深，蝶鞍改变及颅骨骨质改变;对于存在钙化的肿瘤(如少突胶质细胞瘤、颅咽管瘤等)可对其进行粗略的定位。

自CT和MRI应用以来，头颅平片在颅脑肿瘤中的应用逐渐减少。CT可以用不同骨窗及软组织窗分别显示颅骨及脑组织情况，MRI可以多方位显示颅内肿瘤的情况，同时随着一些新技术如多层螺旋容积扫描及相关三维重建、MR功能成像的不断应用、完善及成熟，颅脑肿瘤的X线检查方法基本被CT、MRI检查方法所取代。

2.数字减影血管造影(Digital Subtraction Angiography，DSA)

DSA在中枢神经系统血管性病变中的应用逐渐增大，特别是介入神经治疗的迅速发展，DSA已成为中枢神经系统血管性疾病(如脑血管畸形，包括动静脉畸形、毛细血管扩张症、海绵状血管瘤和静脉畸形;动脉瘤; Moyamoya病等)诊断的金标准和介入治疗必不可少的方法和手段。DSA可以发现直径小于2cm的动脉瘤，但对于完全血栓型动脉瘤，DSA不能显示，而CT和MRI可显示。对于颅内实体肿瘤，脑血管造影可以发现间接征象，如肿瘤染色、脑血管受压移位及受侵犯。对某些脑膜瘤患者进行DSA检查或术前栓塞已成为脑膜瘤诊治的重要手段之一。

五、核　　素

神经核医学在脑肿瘤方面的应用有其独特的价值，主要应用于肿瘤的良恶性判断与分级、转移灶探测、鉴别术后瘢痕或坏死组织与残留病灶或复发、疗效评价和预后判断等。设备和技术主要有γ照相机，SPECT及双探头复合探测，PET、PET- CT及图像融合技术。

单光子发射型计算机断层扫描(SPECT)成像的原理是通过示踪技术，将具有选择性聚集在特定脏器、组织或病变部位特性的放射性核素或其标记化合物引入人体内(口服、静注或吸入)，根据从体内器官发射到体表的光子(γ射线)密度，由计算机处理重建断层影像。又因示踪的放射性核素或其标记化合物参与体内的某些代谢过程，所得到的影像既显示器官及病变组织的解剖结构，又能反映体内组织、器官的血流灌注、细胞的摄取、分泌代谢、转归、排泄等情况，故又有功能成像特性。

SPECT脑肿瘤成像方法

1.脑肿瘤代谢成像

肿瘤组织具有无限增殖特性，对DNA合成底物过渡消耗，葡萄糖、蛋白质和核酸代谢速率明显加快，与正常组织细胞代谢之间存在明显差异。脑肿瘤代谢成像是利用肿瘤组织与正常组织新陈代谢的差异，将能参与细胞代谢的示踪剂如18F-脱氧葡萄糖(18F- FDG)、11C-脂肪酸、11C-氨基酸等，在体外通过SPECT、PET等成像仪器以图像形式显示出来。正电子核素标记的葡萄糖、氨基酸在脑肿瘤诊断临床应用中最广泛。

(1)葡萄糖代谢成像:

18F- FDG是葡萄糖类似物，静脉注射18F- FDG后，在葡萄糖转运蛋白的帮助下进入细胞，然后磷酸化生成6- PO4－18F- FDG，与葡萄糖不同的是，6- PO4－18F- FDG不能进一步代谢，而滞留在细胞内几小时，在葡萄糖代谢平衡状态下，6-PO4－18F- FDG滞留量大体上与组织细胞葡萄糖消耗量一致，因而18F- FDG能反映体内葡萄糖利用情况。

绝大多数恶性肿瘤细胞具有高代谢特点，葡萄糖利用增加，故肿瘤细胞内能积聚大量18F- FDG，经PET成像可显示肿瘤的部位、形态、大小、数量及肿瘤内的放射性分布，疾病转归及鉴别术后瘢痕、坏死及肿瘤复发。

18F- FDG摄取增加并非肿瘤组织所特有，可以发生在炎症病灶中。癫痫患者发作后即刻进行脑代谢成像常见到发作病灶局部代谢增加。

(2)氨基酸代谢成像:

疾病或生理、生化改变可出现蛋白质合成的异常，标记氨基酸可显示其异常变化。肿瘤细胞中存在旺盛的蛋白质代谢，表现为氨基酸转运率及蛋白质合成增加，所以标记的氨基酸在肿瘤组织中浓聚。11C-甲基- L-蛋氨酸(11CMET)是临床应用最广泛的氨基酸代谢显像剂，主要反映氨基酸转运状态。11C- MET在正常脑组织中摄取低，肿瘤摄取高。氨基酸代谢成像有助于18F- FDG糖代谢成像受限的某些肿瘤的正确诊断，如肿瘤与炎症的鉴别诊断等方面。但氨基酸代谢成像的非肿瘤摄取依然存在，如脓肿、血管瘤、脑缺血灶、梗死瘢痕组织及放射性损伤区等。

2.201Tl、99mTc- MIBI脑肿瘤成像

铊- 201(201Tl)、锝标记甲氧基异丁基异腈(99mTc- MIBI)具有亲肿瘤的特性。能在肿瘤组织中聚集，引入人体后作SPECT成像，可诊断脑肿瘤并初步定位、分级、判定肿瘤残存或复发。

(1)201Tl脑肿瘤成像:

201Tl不能透过完整的血-脑脊液屏障，不能在正常脑组织中浓聚，但脑细胞膜电位改变及膜结构变化时是脑肿瘤摄取201Tl的重要因素。研究表明肿瘤恶性程度越高，对201Tl的摄取越多，如Ⅲ- IV及脑胶质瘤摄取显著增加;而Ⅰ-Ⅱ级脑胶质瘤摄取少或不摄取;垂体瘤或蝶鞍旁肿瘤、低度恶性神经胶质瘤、脑干肿瘤的灵敏度较低。幕下病灶不易诊断，可能与病灶位置恶性程度不高有关。

半定量分析有助于良恶性的鉴别及恶性程度评估。多数肿瘤与正常脑组织的放射性比值大于2. 5，小于1. 5提示为良性。201Tl成像对脑肿瘤术后或放疗后的监测有一定价值。病灶处201Tl摄取增加提示肿瘤复发或残留，而坏死或炎症感染灶很少显示有摄取。治疗后摄取比值(T/N值)大于1. 5往往是肿瘤对治疗无反应的标志，治疗有效时比值可快速下降。脑部病灶阳性影响与病灶大小和位置有关，小于2cm、位于中央或近颅底、近血管结构的病灶可能漏诊。

(2)99mTc- MIBI脑肿瘤成像:

99mTc- MIBI作为一种优良的心肌显像剂已广泛用于临床。该药还有亲肿瘤特性，能被肿瘤组织摄取，肿瘤细胞能浓聚99mTc- MIBI，与良性细胞摄取有显著差异，其特点是摄取快而排泄缓慢，且具有较低的辐射吸收剂量。

肿瘤组织摄取99mTc- MIBI原理尚不十分清楚。MIBI在体内分布不仅与血流有关，也与细胞的代谢功能有关。99mTc- MIBI是P-糖蛋白流出细胞外的P-糖蛋白系肿瘤多药耐药基因(MDRI)表达产物，MIBI 是P-糖蛋白多药耐药酶系统的酶作用底物，P-糖蛋白可将细胞内的抗癌药物排到细胞外，同样也能将99mTc- MIBI泵出肿瘤细胞。如肿瘤细胞P-糖蛋白水平高，则99mTc- MIBI流速加快，从而减少细胞内99mTc- MIBI，反之则慢。99mTc- MIBI与MDRI过渡表达的关系，99mTc- MIBI从肿瘤中的清除可能提示99mTc-MIBI成像可以指导化疗及检测疗效。

3.脑肿瘤放射免疫成像

肿瘤放射免疫成像(radioimmunoimaging，RII)，是针对肿瘤抗原的特异性抗体作为示踪剂，来诊断肿瘤的一种核素成像技术。放射性核素标记一定量的特异性抗肿瘤抗体，引入机体后，与肿瘤表面的抗原产生特异性的抗原抗体免疫反应，形成抗原抗体免疫复合物，从而使标记抗体在肿瘤部位产生特异性浓聚，然后通过体外探测，了解放射性核素在体内的分布情况。

通过RII可以发现肿瘤部位、形态、大小、肿瘤数目以及是否存在转移等，对肿瘤进行定位及定性诊断，评价肿瘤对治疗的反应和鉴别肿瘤复发及对炎症或纤维组织的判断。因RII特异的靶向亲和肿瘤阳性成像，诊断微小和弥散肿瘤病灶的敏感性和特异性，能发现其他一些检查未发现的亚临床病灶。RII能评价抗体与抗原结合的特异性及亲和力，据此可确定患者是否应进行放射免疫治疗(radioimmunotherapy，RIT)，并可对RIT使用的放射剂量和病灶接受的辐射剂量进行推理和评估。

4.脑肿瘤受体成像

受体成像是利用放射性核素标记的配体或配体类似物为显像剂，将配体与受体结合的高特异性或放射性探测的高敏感性相结合的一种成像技术。肿瘤细胞异常分化过程中，细胞膜某些受体的表达增高，是受体成像的病理生理基础。放射性核素标记的配体与肿瘤中高表达的受体相结合，显示肿瘤及其受体空间分布、密度和亲和力。鉴于其诊断的高特异性和敏感性，是诊断肿瘤的重要方向和技术，并为肿瘤介导靶向治疗奠定了基础。第一个在临床广泛应用的多肽受体显像剂是生长抑素的类似物奥曲肽。垂体瘤具有生长抑素受体，有症状和无症状的垂体瘤患者的垂体部，均表现出高度摄取奥曲肽，故可用于垂体瘤的辅助诊断和疗效评价。脑膜瘤表面亦有较多的生长抑素受体，故奥曲肽成像表现为放射性浓聚。

5.脑肿瘤灌注成像

脑血流灌注成像是目前临床最常用的脑成像方法之一，广泛应用于脑血管性疾病、癫痫、痴呆和精神性疾病及脑肿瘤的诊断。也应用于疗效检测和脑功能研究中。脑血流灌注显像剂能通过血-脑脊液屏障被脑细胞摄取，进入脑细胞后转化为极性化合物，不能再扩散到血液中。摄取的量与局部脑血流量(rCBF)呈正相关。在体外通过SPECT或PET进行断层成像，可得到局部脑血流灌注图像，并能进行定量分析。［99mTc］标记双半胱乙酯(99mTc- ECD)、［99mTc］标记六甲基丙二脘肟(99mTc- HMPAO)是目前最常用的显像剂(图5- 18)。

脑肿瘤血管丰富，生长快，且新生血管壁薄、渗透性强，使用SPECT作放射性核素脑血流灌注成像对脑肿瘤的显示具有较高的阳性率，但在病灶定性与精确定位方面不如CT、MRI，不能提供其与周围解剖结构的关系，临床应用不多。然而，脑肿瘤灌注成像对诊断脑肿瘤术后或放疗后复发有一定诊断价值。复发病灶的局部脑血流灌注增高、放射性浓聚;坏死区基本上没有血供，表现放射性稀疏或缺损区。

虽然恶性肿瘤的血供丰富，但肿瘤内有时存在血管异常和动静脉瘘，到达肿瘤组织的实际血流量并不增高甚至降低。另外一些恶性肿瘤由于生长迅速，引起组织相对缺血导致坏死，使脑肿瘤灌注层面的肿瘤部位不表现放射性增高。

尽管影像设备及其技术发展迅猛，但国内不同地区和单位发展水平仍很不平衡。在临床应用中，我们不仅应该了解常用的检查方法和技术，还要了解其优势和缺点，并且结合患者经济状况、病情及医疗单位的设备水平选择适当的检查方法和合理的检查流程，在尽量减轻患者经济、心理及生理负担的基础上达到诊断与治疗的目的。

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(梁碧玲　程子亮)