垂体腺瘤MRI技术的研究进展

垂体腺瘤(pituitaryadenoma)起源于垂体前叶，是最常见的垂体肿瘤，约占颅内肿瘤的15%。按照其是否具有内分泌功能异常分为有功能腺瘤和无功能腺瘤，其中有功能腺瘤占70%，以泌乳素腺瘤最多见，其次为生长激素腺瘤，促肾上腺皮质激素腺瘤及多激素腺瘤，促性腺激素腺瘤和促甲状腺激素腺瘤罕见[1]。除泌乳素瘤首选药物治疗外，其余均以手术切除为主要治疗方法。因此，相关的临床症状及内分泌实验室检查还需结合最佳的影像学检查方法来进行诊断以及诊疗计划的制定。目前，MRI以高对比度、无辐射、多序列及多方位成像等优点，已成为垂体病变的主要影像学检查方法。

1垂体解剖及血供

垂体分为垂体前叶和垂体后叶，垂体前叶占整个垂体体积的75%，包括远侧部、中间部及结节部[2]，主要分泌7种激素，包括泌乳素(PRL)、生长激素(GH)、促肾上腺皮质激素(ACTH)、甲状腺激素(TSH)、促黑素(MSH)、卵泡刺激素(FSH)以及黄体生成素(LH)。神经部和漏斗部组成垂体后叶，主要储存来自下丘脑视上核、室旁核分泌的血管加压素(VP)及缩宫素(OT)。正常情况下，垂体前叶接受由脑底动脉环分出的垂体上动脉所形成的门脉系统的间接血供，垂体后叶由颈内动脉行经海绵窦后部时发出的垂体下动脉供血，垂体柄则接受来自垂体上动脉和垂体下动脉的血液[3]，因此，垂体的强化顺序为垂体后叶、垂体柄、垂体前叶。无论是垂体前叶还是后叶，均有直接的引流静脉，经垂体下静脉引流至硬脑膜静脉窦[3]。垂体的高度与年龄相关，遵循6.8.10.12的“Elster法则”[4]：即婴儿、儿童为6mm，成年男子及绝经后妇女为8mm，育龄期妇女为10mm，妊娠晚期和产后妇女为12mm。垂体柄的正常厚度为2mm，超过4mm或基底动脉的宽度则为异常[2]。影像学根据垂体腺瘤的大小将其分为两类：直径10mm者为微腺瘤，直径10mm者为巨腺瘤。

2垂体腺瘤MR常规扫描

高场强MRI可以提高图像的质量以及分辨率，能清楚显示垂体及其周围结构，以区分正常垂体与其内微小病变并进行准确定位，因此3.0TMRI对垂体微腺瘤的检出优于1.5TMRI[5]。为了获得高分辨率和高信噪比的垂体图像，常规MR扫描应使用小视野(fieldofview，FOV)、薄层(≤3mm)以及高分辨率矩阵的方案再结合其它新序列来辅助垂体疾病的诊断、鉴别诊断。目前自旋回波T1WI为最常用于垂体的扫描序列，Chowdhury等[6]对18例ACTH腺瘤患者的研究表明，扫描方案中最重要的参数为FOV和TR/TE：矩阵一定时，FOV增大会降低分辨率；短TR/TE值可以增加组织间的对比度，因此应尽可能选取短的TR/TE值。T2WI冠状位能更好地显示垂体微腺瘤的间接征象，其诊断的准确率、敏感度及特异度分别为87.4%、68.7%、%，可作为临床疑诊为垂体微腺瘤患者的初筛序列[7]。它对术后鞍区的评估也有一定价值，能较好地显示残余腺瘤与正常垂体及海绵窦的界线，尤其是T1WI平扫及增强序列上与正常垂体信号相近的腺瘤，同时对术后植入蝶窦内的肌肉与筋膜更容易识别[8]。

3垂体腺瘤MRI其他检查序列

3.1增强扫描

早期研究已表明，动态增强扫描可以发现在常规平扫和增强中不能显示的垂体微腺瘤。正常垂体由于无血脑屏障早期即可发生强化，而微腺瘤强化较晚，因此在注入对比剂早期即30～90s[9]和1～3min[10]时为最佳对比时间，不仅有利于微腺瘤的显示，对受巨腺瘤推压移位的正常垂体也能较好的显示。而Yuh等[3]则认为部分微腺瘤在早期出现高于正常垂体的强化是由于有类似于垂体后叶的供血动脉。此外，一次注射对比剂，将动态增强扫描矢状面与冠状面同时采集的方法不仅可提高对微腺瘤诊断的准确性，而且还可以缩短扫描时间[11]。针对对比剂剂量，Davis等[12]认为全剂量(0.1mmol/kg)会降低正常垂体与逐渐强化的腺瘤之间的对比度，故推荐使用半剂量(0.05mmol/kg)进行动态增强扫描。垂体巨腺瘤早期即可出现强化，但强化程度较正常垂体低[9]。6%～10%的腺瘤具有侵袭性，会显著影响手术方式及预后，因此术前尽可能的准确评估是极其重要的。Cottier等[13]在增强冠状面图像上将颈内动脉(internalcarotidartery，ICA)海绵窦段等分为12份，以显示腺瘤对ICA的包绕程度，同时以海绵窦内ICA与上方ICA为基准分别做内侧缘连线、中线及外侧缘连线，并将海绵窦以ICA为中心分为5个不同的间隙，以评估腺瘤生长的范围(图1)。若腺瘤对ICA的包绕大于等于67%(8/12)则认为是海绵窦受侵最具有特异性的征象；小于25%(3/12)或腺瘤未超过ICA间内侧缘连线则为非侵袭性(图2，3)。除此之外，ICA颈动脉沟间隙被腺瘤填充或腺瘤生长越过ICA间的外侧缘连线，则海绵窦受侵的可能性大。若腺瘤未越过ICA中线、海绵窦内ICA上方间隙可被显示、海绵窦大小正常或其硬脑膜壁未向外膨隆则可以排除腺瘤对海绵窦的侵蚀。

3.2动态匙孔自旋回波技术

动态匙孔自旋回波技术(dynamickeyholeimagingwithspinechosequences，kSE)在数据采集时预先进行一次扫描对k空间完整填充，注入对比剂后仅对决定图像对比度的k空间中心的低频数据重复快速采集，在图像重建时用预先扫描的数据填充决定图像空间分辨率的k空间周边部分，并与重复采集的中心数据相结合而成像，缩短扫描时间的同时，保证了图像的对比度和空间分辨率。与快速自旋回波(fastspinecho，FSE)序列相比，受鞍区不同密度组织所引起的磁敏感伪影影响较小，提高了微腺瘤的检出率，有效缩短了扫描时间，可以作为临床疑诊为垂体腺瘤的常规检查，尤其是临床症状及内分泌实验室检查难以确定者[14]。但是，敏感性增加使无功能微小腺瘤的检出率增高，因此相应的内分泌症状是否为腺瘤所引起还需进一步检查，如双侧岩下窦取血。

3.3磁化传递技术

常规MRI可以显示部分腺瘤与正常垂体的区别，但难以鉴别其是否具有内分泌功能。人体内的水分子以自由水和结合水两种不同状态存在，自由水质子的波谱频带窄且幅度较高，而结合水质子的波谱频带宽且幅度较低。磁化传递技术(magnetictransferimaging，MT)的图像信号取决于组织内的结合水质子，由于其极短的T2值(ms)，常规MRI并不能采集到相应的信号。利用连续偏共振射频脉冲，选择性地饱和组织内大分子物质中的结合水质子，而自由水中的氢质子并不被激励，然后经化学交换和偶极交联作用

将获得的能量传递给邻近的自由水质子进行成像的技术[15]。含较多大分子物质的组织在施加成像脉冲时，被饱和的自由水增多，在MT上表现为低信号，相反，当组织中大分子物质较少时，在MT上为高信号。MT主要通过磁化传递率(MTratio，MTR)来定量反映细胞内大分子物质的浓度。垂体分泌的多种激素随着年龄、性别的不同而不尽相同，因此正常垂体MTR在不同年龄及性别间并不相同，以青春期为界，MTR呈先增加后降低的趋势，而女性在50～59岁时由于LH及FSH的升高而出现MTR再次增高。在高泌乳素血症者中，分泌泌乳素的腺瘤MTR值显著高于匹配的正常对照组，而无分泌功能腺瘤的MTR值较对照组低。由于泌乳素瘤主要靠药物治疗而非泌乳素瘤则以手术治疗为主，因此磁化传递技术在一定程度上可以鉴别腺瘤有无内分泌功能，从而对治疗方式的选择具有重要的指导意义。对有功能的腺瘤术后的随访过程中，若有残余与复发，其MTR值增高，与相应的实验室检查结果一致，故可作为腺瘤术后复查的评估序列，尤其是常规MRI上为阴性者。此外，MT还可用于垂体其他疾病，如垂体功能低下及性早熟等[16]。

3.4扰相梯度回波序列

扰相梯度回波(spoiledgradientecho，SGE)是一种可以获得薄层、高分辨率图像的梯度回波序列。与SE序列相比，快速扰相梯度回波(fastspoiledgradientrecalled，FSPGR)序列具有以下优点：(1)通过k空间内的共轭复数关系缩短回波时间(TE)，短TE有利于降低磁场的不均匀性、缩短扫描时间，而且由颈内动脉引起的血管搏动伪影也显著减低，尤其是在3.0T；(2)薄层图像可以减少部分容积效应，尽管增强后的3D-GRE图像信噪比(signalnoiseratio，SNR)有所降低，但薄层扫描和高的特异性吸收率(specificabsorptionratio，SAR)值仍可以保证总体图像质量。增强的3D-FSPGR对腺瘤与正常垂体、海绵窦之间的界线和视神经的显示，搏动伪影的减少以及总体的图像质量方面均优于SE序列。总体而言，FSPGR由于无重聚脉冲，对磁敏感效应较SE序列敏感，但短TE和3D扫描可以对其有所补偿，从而保证图像质量。此外，FSPGR为重T1WI，短TE使血管为高信号，在增强图像上易被误认为病变，故对强化的垂体与海绵窦之间的界线的不易显示[17]。三维容积内插扰相梯度回波(volumeinterpolated3D-spoiledgradientechosequence，VISGE)是改良的3D-SGE序列，它通过射频脉冲破坏质子的横向稳态，保留纵向磁化矢量来产生信号，即通过改变反转角来减少T2加权、增加T1加权，并在此基础上提供在三维方向上近乎各向同性的分辨率。VI-SGE具有较高的对比度和空间分辨率，对病变及周围结构的显示更加清楚，增强扫描甚至可以发现直径3～8mm的微腺瘤，对腺瘤的定位更加精确，提供了除双侧岩下窦取血外的又一种有利于垂体ACTH依赖性库欣综合征和异位ACTH综合征鉴别的无创性检查方法。VI-SGE序列的SNR低于SE序列，相应的增加激励次数可以使SNR有所提高，但扫描时间会有所延长[18]，需要根据临床工作中的实际情况权衡考虑。

3.5稳态进动快速成像序列

三维稳态进动快速成像序列是一种真实稳态自由进动梯度回波技术，目前最常用于神经根显像。该序列TR值较短，并在每个TR间期施加梯度使横向磁化重聚，使图像的信号强度与TR无关而与T2/T1有关。它能增强T2/T1值高的信号，同时抑制T2/T1值低的信号，故水和脂肪呈高信号，神经、血管及脑组织等为低信号，同时信噪比、空间分辨率的提高和固有流动补偿均有利于三维成像[19-20]。垂体腺瘤的质地与胶原含量呈正相关，质硬的巨腺瘤(胶原含量约为7.23%～26.1%)在增强稳态进动序列上表现为均匀等或高信号，而质软的巨腺瘤(胶原含量约为0.22%～6.5%)内可见多发点状高信号，这些点状高信号可能是腺瘤强化以及残留于细胞间和/或细胞外间隙的对比剂[19]。腺瘤生长过大时可出现邻近结构的压迫症状，尤其是视交叉，严重时可造成患者视力的不可逆损伤。受压变薄的视交叉和(或)视神经在常规MRI上不易显示，而增强稳态进动序列可以清楚地显示视神经通路的各个部分。受压的视神经在T2WI上呈高信号时，损伤是可逆的，若在增强稳态进动序列上出现高信号，则会出现不可逆的视力障碍或视野缺损[20]。另外对压迫的动眼神经也能较好显示，从而明确病因并行减压术以缓解动眼神经麻痹症状[21]。因此稳态进动序列不仅有利于术前对腺瘤质地进行评估以制定相应的手术方案，而且对邻近神经有无压迫和损伤也具有重要价值。

3.6MR灌注加权成像

3.6.1动态磁敏感对比增强MRI

动态磁敏感对比成像(dynamicsusceptibilityweightedcontrast-enhanced，DSC)属于外源性对比剂灌注成像，是反映组织微血管分布和血流灌注情况的成像技术。注入顺磁性对比剂后，邻近氢质子的共振频率发生变化，质子自旋失相位，使T2*WI信号减低。Bladowska等[22]用DSC对41例不同类型的鞍区肿瘤性病变进行鉴别：采用梯度重聚T2*WI平面回波序列，以平扫数据为基线，再采集增强T2*WI以分析相对脑血容量(rCBV)。同时，测量感兴趣区内基线信号(S0)、增强T2*WI信号最高点(smin)和注入对比剂24s时T2*WI信号(S1)，得到信号-强度曲线。结果显示，垂体腺瘤与脑膜瘤均为高灌注肿瘤(rCBV范围分别为2.42～7.55和2.99～12.18)，且两者具有相似的信号-强度曲线：升高的曲线不恢复到基线水平。但当rCBV的最大值大于7.14且rCBV平均值大于5.74时则高度提示为脑膜瘤。不同类型的颅咽管瘤在DSC中的灌注模式并不相同：造釉细胞型rCBV(rCBVmax=0.75)较低且以信号-强度曲线恢复、甚至反向超过基线水平为最具特异性的征象，而鳞状乳头型rCBV(rCBVmax=5.95)较高，但无特异的信号-强度曲线。目前，DSC仍存在局限性：(1)该技术采用GRE-EPI序列，极易受到磁敏感伪影的影响，因此不能用于较小体积肿瘤的评价；(2)DCS反映肿瘤血供情况，故当肿瘤合并出血时所得到的结果并不可靠；(3)不能评价瘤内钙化情况。

3.6.2辐射状k空间填充及压缩感知技术

辐射状k空间填充及压缩感知技术(GRASP)是一种基于3D梯度回波容积动态增强MRI(DCEMRI)技术。注入对比剂后仅单次扫描采集所有信息，并将数据分装到连续的时间框内，用压缩感知和并行成像相结合的迭代方法对数进行重建，最后得到高空间、时间分辨率的图像。它可以通过信号-时间曲线定性、定量地评价正常垂体不同解剖位置的强化方式：垂体后叶和正中隆起的强化早于垂体前叶，而垂体前叶和正中隆起的退出早于垂体后叶。这种反映垂体血供情况的信号-时间曲线，进一步验证了垂体后叶、垂体柄、垂体前叶的强化顺序。垂体前叶最大强化程度出现在(80±10)s，而微腺瘤则在(90±10)s，两者在

随后的采集时间内均无明显变化，故推荐注入对比剂后s为合理的动态采集时间。针对疾病的鉴别，该研究只对微腺瘤和单纯囊肿的信号-时间曲线进行了探索：微腺瘤在注入对比剂后60s内即可看到对比剂的摄取，而囊肿在整个过程中均无摄取仅表现为一条直线[23]。

3.6.3动脉自旋标记成像

动脉自旋标记成像(arterialspin-labeledperfusionimaging，ASL-PI)属内源性示踪灌注，通过对成像平面上游的动脉血进行磁化标记，待血液流经组织后快速成像，与非标记的图像进行比较测量血流量变化，而无需使用外源性对比剂的灌注成像技术[24]。作为一种非侵袭性的功能技术，目前已被用于对多种中枢神经系统疾病如脑肿瘤、阿兹海默症及癫痫等的研究中[25]。Sakai等[26]通过对11例无功能的垂体巨腺瘤患者的研究发现：所测巨腺瘤内感兴趣区的标准化血流量(normalizedtumorbloodflow，nTBF)与病理切片染色所示的微血管所占百分比呈显著正相关，但增强扫描后腺瘤的强化程度与肿瘤血管密度并非呈正相关，这可能是由于非特异性的钆对比剂在注入后迅速在血管内外达到平衡，故不能准确反映微血管分布。此外，经术中证实的乏血供腺瘤nTBF较低(nTBF=0.73)，在ASL-PI上呈相对低信号，富血供腺瘤nTBF较高(nTBF=1.94)呈相对高信号，且nTBF较高的腺瘤在术中及术后都易发生出血。因此，ASL可以预测腺瘤内的血管密度，从而在术前提供相关信息以避免术中及术后的严重并发症。传统的ASL同样易受到鞍区磁敏感伪影和运动伪影的影响而不能用于正常垂体及微小腺瘤的评价，但无需注入外源性对比剂的优势可以避免对比剂所导致的副作用如肾源性系统纤维化等。另有研究通过ASL来评价抗血管生成药物(奥曲肽)对生长激素腺瘤的疗效，治疗后腺瘤大小、生长激素水平、平均肿瘤血流量(mTBF)和nTBF均显著降低[27]。目前随着3D-ASL技术的不断发展，连续采集可以克服图像信噪比低，灌注不均匀等缺点，螺旋采集(Spiral)可以有效减少运动伪影，FSE读取方式可以解决EPI序列受磁敏感伪影干扰等问题。因此，ASL在垂体疾病的应用还需要在新技术的基础上进行大样本的研究。

3.7扩散加权成像(diffusion-weightedimaging，DWI)及表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficient，ADC)

DWI及ADC反映组织中水的运动性，水分子扩散受限时在DWI为高信号，ADC为低信号。除了用于急性垂体梗死的诊断外，还可以用于判断腺瘤的质地。质软的腺瘤内细胞密度高，在DWI上为高信号，平均ADC值为0.×10-3mm2/s；质硬的腺瘤细胞密度低，在DWI上为低信号，平均ADC值为0.×10-3mm2/s；质地介于两者之间的腺瘤则在DWI上呈高信号，平均ADC值为0.×10-3mm2/s；平均ADC值与腺瘤质地显著相关，质地越硬，ADC值越高。由于质软组和中间组的部分腺瘤存在ADC值交互重叠，故将阈值定位0.6×10-3mm2/s，认为当ADC大于该值时腺瘤质地较硬，小于等于该值时则属于质软组或中间组，其敏感度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为%、88%、62.5%和%[28]。Pierallini等[29]和Boxerman等[30]的研究也得出了相似的结论。但也有研究[31]认为腺瘤的质地与ADC值无关联。近期有研究表明，ADC值与腺瘤的质地间不存在关联，但DWI信号可以预测腺瘤的质地、切除率以及预后：质软组和中间组在DWI上主要表现为等信号至不同程度的高信号，这类腺瘤易于切除且切除率高(97.3%)；而质硬组在DWI上为低信号，切除率较低(76.7%)。当ADC值在0.～0.×10-3mm2/s之间，术后残余可能在原有腺瘤体积的20%以上[32]。扩散加权刀锋技术(BLADEdiffusionweightedimaging，BLADE-DWI)，也称螺旋浆技术(PROPELLER)，是一种结合快速自旋回波(turbospinecho，TSE)的自导航序列。BLADE在一次激发采集多行数据，相邻两次数据在k空间以一定的角度螺旋式填充，并且都经过k空间的中心，然后通过尼奎斯特定理和所限定的相位编码线形成完整的图像。反复填充的k空间中心位置的数据可以纠正由扩散敏感梯度和被试者运动所引起的相位编码错误。与极易受磁敏感伪影影响的单次激发EP-DWI相比，避免了与B0场相关的伪影和涡流效应所引起的图像扭曲和失真，虽然两者在SNR上并无显著差异，但对鞍区结构的显示和总体图像质量上BLADE显著优于EP-DWI。颈内动脉对判断腺瘤侵袭性、手术方案的制定以及术前评估都极其重要，传统EP-DWI由于受血管搏动伪影的影响，对血管的显示较差，而BLADE则克服了该项缺点，并在鞍区结构的显示中以对颈内动脉的显示最佳。对微小病变的检出而言，EP-DWI序列能辨别的最小直径为31mm，而BLADE能显示更小的病变(直径≥12mm)。但BLADE扫描时间较长，可能产生不必要的运动伪影，并引起部分患者的不适感[33]。

三维扩散敏感驱动平衡快速梯度回波(3Ddiffusion-sensitizeddriven-equilibriumturbofieldecho，DSDE-TFE)DWI序列是一种非平面回波的DWI新成像技术，目前被优化用于颅底结构的成像。DSDE-TFE的数据采集包括两部分：(1)施加DESE梯度预脉冲，使扩散加权呈前后方向，同时绝热再聚焦脉冲和插入的附加梯度可以减少B0和B1场的不均匀性以及涡流效应；(2)分段TFE采集。研究发现，在DSDE-TFE与EP-DWI中所测得的垂体相应部位ADC值呈显著相关，且在DSDETFE序列上较高。与平面回波(echo-planar，EP)DWI序列相比，DSDE-TFE可以获得3D数据，并且具有高空间分辨率(1.5mm×1.5mm×1.5mm)，所测的正常垂体ADC值为(1.37±0.13)×10-3mm2/s，高于脑桥(1.01±0.24)×10-3mm2/s及小脑蚓部(0.89±0.25)×10-3mm2/s，这可能与正常垂体血供丰富、无髓鞘结构有关。DSDE-TFE解决了DWI由于严重磁敏感伪影而仅局限用于巨腺瘤、脓肿等较大的鞍区病变的问题，但受限的扫描范围、较长的扫描时间以及过少的扩散方向数等都是有待进一步解决的技术问题[34]。DWI已广泛运用于脑血管疾病和颅内肿瘤性病变的诊断，但在评价腺瘤质地方面目前仍具有争议，因为传统的DWI的空间分辨率较常规MRI低，而且颅底骨质及含气空腔等结构引起的磁敏感伪影降低了图像质量，从而影响其对鞍区病变的显示。随着DWI技术的不断完善和改进，其是否能术前判断腺瘤质地亦或是作为鞍区病变的鉴别方法，还有待于进一步研究。

3.8MR波谱(MRspectroscopy，MRS)

MRS是目前惟一可以在分子水平反映组织代谢情况的无创检查方法，仅在鞍区占位性病变于常规扫描中难以定性诊断时作为辅助检查。巨腺瘤在1H-MRS上仅可见高耸的胆碱(Cho)波，当合并有腺瘤内出血时，其内无任何代谢物的波显示[35]。垂体结核瘤在0.9～1.3ppm处可见到特征性的Lip峰[36]，鞍区脑膜瘤可见Cho波及肌酸(Cr)波，转移瘤则在原发灶的基础上，除显示Cho波及Cr波外还可见乳酸(Lac)波和脂质(Lip)波。由于MRS所选的

最小体素大小受数据采集时间及信噪比的影响，故仍然存在一定的技术局限性。

综上所述，随着MRI检查技术的不断发展，对垂体腺瘤具有越来越重要的临床应用价值。总体而言，GRE序列在对垂体的显示上优于SE序列，在T1WI上可以对腺瘤更好的显示，有利于术前的精确定位。DWI和稳态进动序列可用于腺瘤质地的评估，前者由于较低的空间分辨率更适用于巨腺瘤，而后者还可显示对鞍区病变对周围神经压迫和受损情况。尽管ASL不能提供精确的结构信息，但它能在术前提供肿瘤血供情况，以预测术中及术后并发症。针对常规难以鉴别的垂体疾病可以选用DSC和(或)MRS，MT可辅助有功能腺瘤的诊断及随访。因此，在垂体腺瘤的临床诊疗工作中，应根据患者的具体情况合理联合运用相应的MRI技术辅助T1WI、T2WI和增强扫描，从而制定个体化的治疗方案。

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