环状强化的脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤的MRI形态特征与病理对照研究
脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤为脑内常见疾病，很多病灶在CT或磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)增强扫描上呈明显的环状强化，术前正确诊断及鉴别对于临床治疗尤为重要。
目前国内外许多学者从磁共振扩散加权成像、扩散张量成像、磁共振波谱、磁共振灌注成像等方面来探讨它们的鉴别诊断价值，并取得了一定的成果，但MRI T1WI Gd-DTPA增强扫描仍然是目前鉴别脑内占位病变的最简单实用的MRI扫描序列，一些征象已得到大家的共识，但其强化环的边缘征与其病理对照研究在以往的研究中涉及较少，如能在最简单的扫描序列上找到鉴别三者强化环的有效影像学征象，将会极大地节约人力、物力及财力，从而更有效地指导临床诊断与治疗。
1.1 一般资料
收集本院2006年1月至2009年12月经手术和病理证实的并且做过MRI增强扫描的病例共97例(男52例，女45例，年龄4~78岁，平均年龄46.3岁)，其中脑脓肿27例，胶质瘤42例(Ⅱ级或Ⅱ级以上)，单发脑转移瘤28例(肺癌15例，乳腺癌5例，直肠癌2例，结肠癌2例，恶性黑色素瘤2例，未找到原发灶2例)。
1.2 MRI检查方法
采用PHILIPS GyroscanIntera 1.5T超导型MR扫描仪，头颈正交线圈。所有病例在手术切除或临床治疗前均行MRI T1WI Gd-DTPA增强扫描(SE，TR493ms，TE 13ms，层厚5mm，层间距0.5mm)。造影剂采用Gd-DTPA，剂量为0.1mmol/kg。
1.3 图像分析
由两名以上专门从事MRI诊断工作的主治医师认真分析每个病例病灶强化环的内外壁光整情况，并将其分类记录；由一名中级以上病理科医师对部分切除病灶送检蜡块重新切片，仔细观察病灶边缘及坏死区情况；总结出环状强化的脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤的MRI形态学特征，并与其病理表现进行对照分析。
1.4 结论检验
先由两位从事3年以上MRI诊断工作的主治以上医师(A组)在不知道病理结果的情况下对MRI增强扫描图像进行分析，由两人共同商讨后给出诊断意见；再由2位从事3年以上MRI诊断工作的住院医师(B组)在不知道病理结果但被告知本研究结论的情况下进行图像分析，由两人共同商讨后给出诊断意见；最后对A、B两组医师对三组疾病的诊断准确率进行比较及统计学分析。
2.1 强化环情况
本组脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤病例在MRIT1WI Gd-DTPA增强扫描上均呈明显环状强化。总体上看大多数脑脓肿的强化环厚薄均匀且内外壁均光整，但包膜早期脑脓肿强化环内壁可见较粗厚的皱襞(见图1a、图2a)；大多数胶质瘤的强化环厚薄不均匀且内外壁均不光整，外壁常呈“蟹足样”改变(见图3a、图4a)；大多数单发脑转移瘤的强化环厚薄不均匀且外壁光整而内壁毛糙(见图5a、图6a)。三者强化环的MRI形态学比较详见表1。
表1：环状强化的脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤在MRI T1WI增强扫描上的形态学比较
2.2A、B两组医师对三者的诊断情况比较(见表2)
表2：A、B两组医师对包膜期脑脓肿、恶性胶质瘤及单发脑转移瘤的诊断情况比较
注：A、B两组医师对该三组疾病的诊断准确率进行配对资料t检验，t=7.741，P=0.016<0.05
附图：脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤的强化环形态及病理对照
1右额叶脑脓肿(包膜早期)a)脓肿壁明显环状强化，内壁见多数较粗厚的皱襞(白箭)，外壁稍毛糙；b)显微镜下(HE染色，×100)脓壁内见大量炎性细胞浸润(白箭)，外侧见大量排列欠规则的新生毛细血管(黑箭)，未见明显纤维增生。2左枕叶脑脓肿(包膜中晚期)a)脑脓肿壁明显环状强化，厚薄均匀，内外壁均光滑(白箭)，脓肿与左侧脑室后角间见一瘘道形成(黑箭)；b)显微镜下(HE染色，×100)示脓肿壁内较多炎性细胞和新生血管以及大量纤维组织增生(黑箭)。3右颞叶Ⅱ~Ⅲ级胶质瘤a)肿瘤呈明显环状强化，厚薄不均匀，内外壁均不规则(黑箭)；b)显微镜下(HE染色，×100)示肿瘤外缘极不规则，无明显边界(黑箭)。4右额叶Ⅲ~Ⅳ级胶质瘤a)肿瘤呈明显环状强化，厚薄不均匀，内外壁均不规则(黑箭)；b)显微镜下(HE染色，×200)示肿瘤坏死区边缘极不规则且无明显炎性细胞浸润(黑箭)。5左顶叶转移性腺癌a)肿瘤呈明显环状强化，厚薄不均，外侧壁光整而内壁不规则(黑箭)；b)显微镜下(HE染色，×400)示肿瘤外壁光整，与周围组织分界清楚(黑箭)。6左顶叶转移性鳞癌a)肿瘤呈明显环状强化，厚薄不均，外壁光整而内壁不规则(黑箭)；b)显微镜下(HE染色，×400)示肿瘤坏死区边缘很不规则，无明显炎性细胞浸润(黑箭)
3 讨论
多数脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤在MRI增强扫描上均呈明显的环状强化，本研究发现它们各自具有较明显的特征(详见表1)。
典型的包膜期脑脓肿在组织学上由内向外可分为5个带：
(1)中心坏死区；
(2)含巨噬细胞及纤维细胞的炎性增生带；
(3)胶原包膜带；
(4)新生血管和成纤维细胞炎性增生带；
(5)反应性胶原增生及脑水肿带。
包膜期脑脓肿的强化部分主要是胶原包膜带外的新生血管和成纤维细胞炎性增生带，因局部血脑屏障破坏而强化。由于胶原包膜带有限制新生血管过度生长的作用，故大部分脑脓肿的环状强化内壁光整，但当包膜早期时胶原包膜带及其外的新生血管和成纤维细胞炎性增生带形成不甚规则时，此时脓肿的强化环外壁毛糙而内壁亦可见较粗厚的皱襞。
本组病例中有5例(18.5%)强化环外壁毛糙、2例(7.4%)强化环内壁见粗厚皱襞，早期脓壁的病理切片显示脓腔周围的炎性增生带及其外的新生血管不甚规则(图1B)；当包膜中晚期时胶原包膜带及其外的新生血管和炎性增生带形成规则，故强化环常为厚薄均匀且内外壁均光整，本组病例中有22例(81.5%)强化环厚薄均匀、25例(92.6%)强化环内壁光滑、22例(81.5%)强化环外壁光滑，脓壁的病理切片显示脓壁大量纤维增生和规则的新生血管(图2B)。因此脑脓肿在MRI增生扫描上常呈内外壁均光滑或外壁毛糙伴内壁皱襞的均匀环状强化。
胶质瘤的强化环主要由肿瘤组织及其周围血脑屏障破坏区的强化构成。由于胶质瘤容易沿脑白质神经纤维束及血管周围呈浸润性生长，瘤~脑间缺乏明确界限，部分瘤周区域血脑屏障不规则破坏，加上肿瘤血管不规则增生，因此在MRI增强扫描上显示肿瘤外缘不规则，常呈“蟹足”样改变，本组病例中有38例(90.5%)强化环外壁毛糙，病理切片显示肿瘤边缘极不规则且瘤周有大量肿瘤细胞浸润(图3B)。
由于胶质瘤内的坏死区为肿瘤性不规则坏死且周围无明显炎性反应，故胶质瘤的强化环常呈厚薄不均且内壁不规则，本组病例中有39例(92.9%)强化环厚薄不均、40例(95.2%)强化环内壁不规则，病理切片显示肿瘤坏死缘极不规则且周围未见明显炎性细胞浸润(图4B)。因此胶质瘤在MRI增强扫描上常呈内外缘均不规则的“花环状”强化。
单发脑转移瘤的强化环与胶质瘤的强化环差不多，亦主要由肿瘤组织及其周围血脑屏障破坏区的强化构成，但是单发脑转移瘤的肿瘤组织来源于同一细胞的克隆性生长，分化程度基本相同，各个方向生长速度较一致且多为膨胀性生长，瘤周区域浸润生长少见或较轻，故脑转移瘤多呈圆环或椭圆环状强化，与周围组织分界清楚，本组病例中有25例(89.3%)强化环外壁光整，病理切片也显示肿瘤边缘清楚且瘤周无明显肿瘤细胞浸润(图5B)。
转移瘤内的坏死区与胶质瘤一样为边缘不规则的肿瘤性坏死且周围没有明显炎性反应，因此单发脑转移瘤的强化环多为厚薄不均且内壁不规则，本组病例中有24例(85.7%)强化环厚薄不均、26例(92.9%)强化环内壁不规则，病理切片亦显示肿瘤坏死缘极不规则且周围未见明显炎性细胞浸润(图6B)。因此单发脑转移瘤在MRI增强扫描上常呈外缘光整而内缘不规则的“环状”强化，但仍有少数侵袭性很强的脑转移瘤内外缘均不甚光整，本组发现3例(约10.7%，其中2例为恶性黑色素瘤，1例为肺小细胞未分化癌)单发脑转移瘤在MRI增强扫描上呈内外缘均不规则的“花环状”强化，这需要我们在临床诊断过程中要注意结合病史。
综上所述脑内环状强化的脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤各自均具有显著的强化特征及病理特征，本研究通过它们的强化环与病理切片对照分析认为：内壁光整或内外壁均光整的均匀的强化环，以脑脓肿可能性大；内外壁均不规则的不均匀的强化环，以胶质瘤可能性大；内壁不规则而外壁规则的不均匀的强化环，以单发脑转移瘤可能性大。
通过对A、B两组医师对三组疾病的诊断准确率进行比较及统计学分析发现B组医师的诊断准确率高于A组，它们之间有显著性差异(P=0.016<0.05)，加上B组医师的临床经验较A组医师差，说明本研究结论有助于提高影像医师对三者的鉴别诊断能力和诊断准确率，有一定的临床应用价值。
未对脑脓肿、胶质瘤及单发脑转移瘤的类型及发生部位进行分类对照研究以及未涉及脑内所有单一环状强化病变是本研究的不足，还有待以后收集更多病例及病理资料进一步探讨。