编者按
中南大学湘雅二医院放射科刘军教授团队基于联影高端科研型 3T 磁共振系统，利用联影医疗全新研发的、具有完全自主知识产权的多参数定量成像技术 MulTiPlex [1]（简称 MTP）和沿血管周围间隙弥散张量成像分析 (DTI-ALPS) 深入探究了脑肿瘤患者肿瘤压迫、类淋巴系统功能障碍和流体动力学改变之间的相互作用关系。研究结果表明，MTP 和 DTI-ALPS 技术在揭示肿瘤相关水肿的病理生理学机制上展现出显著的作用。这不仅为理解肿瘤相关水肿提供了更为深入的视角，更为以类淋巴系统为研究焦点的神经肿瘤学领域提供了坚实的影像学支撑和新的研究方向。
01 研究背景
类淋巴系统在维持大脑细胞外环境的稳态以及促进代谢废物的清除中起着至关重要的作用。动脉搏动驱动脑脊液通过被星形胶质细胞终足包围的动脉周围空间，这些终足含有水通道蛋白-4（AQP4），允许脑脊液进入大脑实质。在大脑实质内，脑脊液与间质液进行液体交换，通过围绕静脉的血管周围间隙去除废物和颅内液体。脑肿瘤，无论是原发的还是转移的，都可能通过施加压力和破坏血脑屏障，导致梗阻性脑积水，最终影响血管周围区域的流体动力学，并对颅内类淋巴系统产生影响。临床前研究表明，患有胶质瘤的小鼠由于颅腔内的循环受损，脑脊液流出明显减少，这可能会加剧脑水肿，改变脑肿瘤微环境，并降低颅内药物输送的效率。因此，研究类淋巴系统在维持脑液平衡中的作用对于阐明脑肿瘤引起的脑稳态破坏的病理生理学至关重要，并为旨在恢复脑脊液流出和正常化脑脊液循环的治疗干预奠定基础。
先进的磁共振成像技术为非侵入性、定量和重复性地评估类淋巴系统功能提供了有效的途径。多参数定量成像技术 MTP 通过单次采集，有效映射多个 MR 组织特性。研究表明，质子密度（PD）评估自由组织水，T1 值与组织水含量和胶质增生呈正相关，与铁和髓鞘含量呈负相关。此外，T2* 值是铁含量的指标，而 T1 值在 1850 至 3200 毫秒范围内可预测更高的肿瘤细胞密度。这些定量参数是细微组织特征的指标，有助于识别肿瘤微环境和类淋巴系统内局部液体环境的变化。DTI-ALPS 方法通过利用从 DTI 数据中得出的多方向扩散系数图，能够量化血管周围间隙的类淋巴活动。较高的 DTI-ALPS 值意味着血管周围水扩散性增加，表明类淋巴系统功能增强。
02 研究方法
MTP 采集方法：采用 32 通道头线圈，3D 双稳态梯度回波（GRE）序列，翻转角 α1/α2 = 4°/16°，重复时间 TR1/TR2 = 8.26/26.84 ms，5 个回波时间 TE = 3.6-20.6 ms 和 ΔTE = 4.25 ms (双极读出)，带宽 = 200 Hz/px，矩阵大小 = 320 × 190 × 64，体素大小= 1 × 0.7 × 2 mm3。DTI 采集方法：最大 b 值 = 1,000 s/mm2，64 个非共线方向，重复时间 = 5180 ms，回波时间 = 71.7 ms，层厚 = 3 mm，矩阵大小 = 68 × 68，成像范围 = 204 × 204 mm2。
03 研究结果
在 84 名脑肿瘤患者（平均年龄：55±12 岁；男性 38 人）和 59 名健康对照志愿者（平均年龄：54±8 岁；男性 23 人）中，脑肿瘤患者表现出明显的类淋巴系统功能降低（DTI-ALPS 指标：2.315 vs. 2.879；p = 0.001）和脑脊液体积增加（201.376 cm³ vs. 115.957 cm³；p = 0.001）。在肿瘤体积与 DTI-ALPS 指标之间观察到负相关（r: -0.715, p < 0.001），而 AQP4 表达水平与肿瘤周围脑水肿（PTBE）体积呈正相关（r: 0.989；p < 0.001），与 PTBE 区域的质子密度呈负相关（ρ: -0.506；p < 0.001）。
图 3. 一名代表性的脑肿瘤患者的组织病理学检测结果、AQP4 免疫荧光染色结果和 MRI 图像
图 4. MTP 参数与 DTI-ALPS 指标和 AQP4 表达水平之间的相关性分析结果
04 研究展望
类淋巴系统对于维持颅内液体平衡和清除脑部代谢废物至关重要。尽管如此重要，目前医学科学仍缺乏非侵入性定量成像技术来全面分析和评估其功能，这给理解各种神经系统疾病带来了挑战。本研究通过利用先进的神经影像方法，来评估因脑肿瘤导致的类淋巴系统功能变化，填补了这一空白。值得注意的是，本研究结果表明类淋巴系统功能改变、肿瘤组织特性和关键水通道蛋白 AQP4 的表达水平之间存在显著的相关性。通过揭示这些联系，研究发现了潜在的神经影像生物标志物，这些标志物在肿瘤的诊断和治疗方面具有重要的潜在意义。这些信息对于推动患者护理的进展和建立神经疾病创新治疗方法至关重要。
[1] Ye, Y., Lyu, J., Hu, Y., Zhang, Z., Xu, J., & Zhang, W. (2022). MULTI-parametric MR imaging with fLEXible design (MULTIPLEX). Magnetic resonance in medicine, 87(2), 658–673.
[2] Gao, M., Liu, Z., Zang, H., Wu, X., Yan, Y., Lin, H., Yuan, J., Liu, T., Zhou, Y., & Liu, J. (2024). A Histopathologic Correlation Study Evaluating Glymphatic Function in Brain Tumors by Multi-Parametric MRI. Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research, 10.1158/1078-0432.CCR-24-0150. Advance online publication.
