在神经影像学的日常实践中经常遇到原发性和转移性脑肿瘤。目前有许多选择可用于治疗这些肿瘤，并围绕手术放射和新型化学治疗剂的组合。这些治疗选择不断增长，并且每种治疗选择导致病理生理学的改变，这可以彻底改变肿瘤的成像外观。因此，治疗后成像的解释变得更加复杂，最显着的是高级别胶质瘤，其中放射和抗新血管生成药物的组合可以导致局部增强的增加减少，而与肿瘤进展消退无关。为此原因，放射科医生必须彻底了解可用于成像这些肿瘤的先进成像技术以及可能的常见治疗相关并发症。本综述的目的是简要回顾脑肿瘤成像技术，讨论在临床实践中实施的最常用的脑肿瘤治疗反应标准，并说明可在常规治疗后确定的广泛的治疗后相关并发症成像。对比度增强的加权磁共振成像是脑肿瘤成像的主力。它易于执行并准确描绘大多数脑转移和硬脑膜病变的边缘。然而对于原发性脑肿瘤，特别是神经胶质瘤，它并不可靠因为这些肿瘤通常表现出非增强浸润性成分。在这些情况下，液体衰减反转恢复成像通常是选择的序列，因为它清楚地描绘了来自正常脑实质的异常信号。事实上低级别胶质瘤很少表现出血管源性水肿，因此液体衰减反转恢复成像在描绘肿瘤范围方面可能特别准确。然而对于高级别胶质瘤，液体衰减反转恢复成像具有其局限性，因为它不能可靠地区分浸润性肿瘤和血管性水肿，因为两者在液体衰减反转恢复序列上都是高信号。因此研究人员经常依靠先进的成像技术来进一步区分残留复发肿瘤与治疗后的变化。其中，最常见的高级成像技术包括扩散加权成像，灌注加权成像和磁共振光谱。这些技术都没有证明是非常具体的，然而使用所有这些进行深思熟虑的合成通常可以让放射科医师正确地将肿瘤与治疗后的变化分开。扩散加权成像通过创建扩散加权成像图和表观扩散系数图提供水的扩散率的视觉和定量表示。许多病理生理过程导致扩散限制，然而在脑肿瘤成像的背景下，最常见的病因包括异常高的细胞性，细胞损伤和肿瘤周围水肿。高度细胞肿瘤，如淋巴瘤和许多高级别胶质瘤，通过细胞外空间的相对减少导致水的扩散性降低。这导致低扩散系数信号，一些研究表明胶质瘤等级通常与肿瘤内鉴定的最小扩散系数值成反比。了解肿瘤的基线细胞性是非常有帮助的，因为随访成像中任何新的低扩散系数信号区域都会引起对肿瘤复发进展的怀疑。
　　 在血管梗塞的背景下文献中已充分描述了细胞损伤情况下的扩散限制。在术后环境中细胞损伤也很常见，一项研究显示切除胶质瘤中围绕手术腔的新扩散限制，其中连续成像中发展为脑软化，提示细胞损伤。在术后情况下细胞损伤是多因素的，最常见的原因是直接手术创伤，血管损伤和肿瘤的血管形成。在所有情况下由于细胞损伤而发生扩散限制，导致急性细胞内肿胀，这反过来减少了质子移动的细胞外空间。与血管梗塞一样，治疗后的细胞毒性水肿通常表现出亚急性期的对比度增强阶段，其随着脑软化症形成而影响随访成像。因此将任何新的增强与术后即刻扩散加权成像相关联非常重要，以便在实际术后损伤时不会错误地诊断肿瘤进展。肿瘤周围水肿是指围绕脑肿瘤增强成分的异常信号区域。这个术语的问题在于它包含两个独立的病理生理过程，这些过程对治疗有着非常不同的影响。在血管源性水肿中，由于血管通透性的改变导致血浆液和蛋白质的泄漏，细胞外空间中的液体增加。这通常发生在转移性病变和非浸润性原发性脑肿瘤中，并且通常是可逆的。它通常不会导致扩散限制，并且异常信号的区域不被认为是在肿瘤的边缘内。血管源性水肿的主要临床意义在于它对邻近的正常结构产生的任何质量效应。在浸润性水肿中，存在肿瘤的血管周浸润和流体渗入细胞外空间。这通常发生在较高等级的浸润性胶质瘤中，并且难以准确定义肿瘤边缘。从理论上讲肿瘤血管周围浸润应该降低水扩散率，从而产生低扩散系数信号。然而许多研究表明肿瘤浸润面积非常小，扩散加权成像对于区分血管源性浸润性水肿并不是非常可靠肿瘤血管周围浸润应减少水扩散产生低扩散系数信号。然而许多研究表明肿瘤浸润面积非常小，扩散加权成像对于区分血管源性浸润性水肿并不是非常可靠肿瘤血管周围浸润应减少水扩散，产生低扩散系数信号。然而，许多研究表明肿瘤浸润面积非常小，扩散加权成像对于区分血管源性浸润性水肿并不是非常可靠。在这些情况下，扩散加权成像必须与其他先进的成像技术相结合，以便确定准确的肿瘤边缘并相应地计划治疗。灌注加权成像是一种用于测量脑肿瘤血管分布的无创成像技术。它间接地提供了关于肿瘤血管生成和改变的毛细血管通透性的信息，这两者都存在于许多类型的脑肿瘤中。这对于治疗后成像特别重要，因为灌注增加的区域可以提示肿瘤生长复发。最常用的灌注技术包括动态磁敏度对比，动态对比度增强和动脉自旋标记磁共振成像。
　　 动态磁敏度对比灌注成像通过评估在通过毛细血管床时对比剂推注引起的易感性诱导的信号损失来测量灌注。这种信号损失被描述为信号强度时间曲线，然后计算曲线下面积以得出相对脑血容量。许多脑肿瘤表现出固有的血管过多和相关的升高的相对脑血容量。其中最常见的包括高级星形细胞瘤，少突神经胶质瘤，脉络丛肿瘤，脑膜瘤和中枢神经系统淋巴瘤。因此重要的是要识别这些肿瘤的治疗后成像中任何新的相对脑血容量升高区域，因为这可能是肿瘤生长复发的标志物。动态磁敏度对比灌注的一个缺陷是相对脑血容量的计算基本假设是没有造影剂泄漏再循环。然而实际上由于脑肿瘤侵犯血脑屏障而总是存在一定程度的造影剂泄漏。在视觉上这可以在动态磁敏度对比时间曲线上看作“过冲”，其中在清除造影剂推注之后信号返回到比基线更高的点。这一点很重要，因为它可能会错误地低估泄漏区域内的灌注。存在许多方法来尝试校正造影剂泄漏并且广泛用于临床实践中。常见的方法包括预先注入小对比剂团饱和在使用双回波脉冲序列和基线减法技术局部组织信号。动态对比度增强灌注成像涉及在造影剂施用后执行重复的加权成像以产生对比度信号时间强度曲线。然后可以分析这些数据以计算反映肿瘤血管分布的多个参数。最常计算的参数是转移系数，它代表血浆和血管外细胞外空间之间的渗透程度。值得注意的是，当血脑屏障完整时，更能真正反映血管通透性，然而当血脑屏障被肿瘤破坏时，变得更能代表脑血流。虽然仍在研究中，但许多作者认为，由于未成熟的高渗透血管的形成，脑肿瘤的可能发生改变，这是脑肿瘤生长进展的常见现象。因此，与动态磁敏度对比灌注成像中的相对脑血容量一样升高也可能是肿瘤生长复发的潜在标志物。动脉自旋标记灌注成像是一种非对比灌注技术，它使用反转脉冲对流入的动脉血液中的水质进行磁性标记。通过比较标记图像和未标记图像之间的信号差异，然后可以量化脑血流量。该技术已被广泛用作评估脑卒中和痴呆脑灌注的有用技术，然而最近的文献已经证明在脑肿瘤成像中的应用越来越多。尽管动脉自旋标记成像不能直接测量肿瘤血容量，但许多研究表明血容量和血流量密切相关，因此动脉自旋标记成像中脑血流量升高的局灶区域可能是肿瘤生长复发的标志物。与动态磁敏度对比灌注技术相比，动脉自旋标记具有更高的信噪比，无需静脉造影。然而与动态磁敏度对比灌注成像相比，主要限制包括更长的扫描时间和更低的空间分辨率。光谱学是一种磁共振成像技术，可以在脑组织的特定区域内创建代谢物分布的定量表示。这可以通过单一多体素采集来执行，并且通常用于更好地表征异常脑组织的区域。大脑代谢物的正常光谱通常显示胆碱，肌酸和乙酰天冬氨酸相对于其他代谢物的相对升高，反映了脑组织的正常组成。这三个代谢物峰显示从左到右的浓度正常逐渐增加，形成所谓的“猎人角”。虽然文献中存在很多争议，但许多研究表明，不同类型的脑肿瘤可以看到代谢物模式的特定变化。原发性胶质瘤通常表现出升高的脂质，乳酸，胆碱和肌醇峰，并且乙酰天冬氨酸峰值降低。在治疗后成像中，磁共振光谱最有助于区分放射性坏死的局灶区域与残留复发肿瘤。辐射坏死中发生的细胞损伤通常导致乙酰天冬氨酸，胆碱和肌酸峰降低以及脂质乳酸峰升高。有趣的是重要的是要注意早期放射性坏死实际上可能表现出胆碱峰的升高。话虽如此在实际临床实践中，疑似放射性损伤的区域通常由肿瘤细胞和放射性坏死的混合物组成。这使解释变得非常困难，并且许多作者认为磁共振光谱在大多数情况下不能可靠地区分这两种。
　　 重要的是要注意，在文献中越来越多地描述了替代的脑肿瘤成像技术，化学交换饱和转移和钠磁共振成像。这些技术主要处于研究阶段，但似乎有望在治疗后更好地表征肿瘤。由于这些原因，至少在没有提及这些技术的情况下，关于脑肿瘤成像的讨论是不可能的。化学交换饱和转移成像是磁共振成像的一种新形式，其中施加射频脉冲导致特定化学物质的饱和。随着时间的推移，这种磁饱和通过质子交换转移到水分子，导致水信号减少。然后可以检测到水信号的减少，并由此可以获得对原始饱和物种的间接测量。虽然目前正在研究许多化学物种，已经证明化学交换饱和转移酰胺质子转移成像可以可靠地区分肿瘤进展与治疗相关效应，并在与传统灌注加权和对比增强加权成像技术相结合时提高诊断准确性。钠磁共振成像是另一种新颖的磁共振成像技术，其中使用核的磁矩而不是传统的核来产生图像对比度。钠核在整个人体中极为丰富，并且已发现在核之后产生第二强核磁共振信号。在治疗后脑肿瘤成像中，这特别有用因为认为细胞内组织钠浓度的升高与泵交换和细胞死亡的改变直接相关。因此一些作者提出在放射治疗期间进行的钠磁共振成像可用于主动监测组织反应的空间分布，因此允许给定患者的治疗算法中的个体化变化。尽管这些成像技术似乎证明了临床效用，但还需要更多的研究来确定这些技术是否可以常规用于治疗后成像。放射科医师必须熟悉临床医生用于评估脑肿瘤患者的治疗反应标准。许多算法严重依赖于成像，因此放射科医师在指导临床管理方面发挥着重要作用。虽然每个脑肿瘤表现不同并且具有不同的组织学分级侵袭性，但是关注脑肿瘤的两个主要类别是有帮助的高级别胶质瘤和转移瘤。从历史上看多种不同的标准被用于评估高级别胶质瘤的治疗反应。标准依赖于病灶周围质量效应的定性变化来归因治疗反应。世界卫生组织的肿瘤学反应标准依赖于肿瘤大小的数量变化来归因于治疗反应。然而许多人很快意识到这两个标准只是表征肿瘤的视觉范围而不是考虑临床上看到的生物学特征。引入了麦克唐纳标准，通过增加两个与治疗反应相关的临床参数来解决这个问题。这些包括减少对类固醇的需求和稳定改善的临床状态。虽然优于先前的标准，但麦克唐纳标准的成像部分具有主要缺点，因为它仅依赖于测量肿瘤增强部分的变化。单独使用造影后序列并不是衡量许多高级别胶质瘤程度的准确方法，因为它们倾向于浸润性疾病，而这种疾病可能没有增强作用。因此发布了神经肿瘤学反应评估标准，强调了液体衰减反转恢复序列在评估浸润性病变的非增强成分中的重要性。事实上，液体衰减反转恢复非增强性病变的任何显着增加，而稳定增加剂量的皮质类固醇现在符合疾病进展的标准。虽然过去几年已公布了其他标准，但神经肿瘤学反应标准目前是临床实践中应用最广泛的标准。
　　 假性进展是指在最近治疗的脑肿瘤附近发展新的扩大的增强。这种成像外观最初模仿肿瘤进展，但应改善稳定随访成像。在化学放射治疗开始后，这种现象在高级别胶质瘤中有典型描述，最常见的是替莫唑胺和放射治疗。虽然知之甚少，但发生这种情况的机制被认为是由于化学放射引起局部炎症，水肿和血脑屏障渗透性的短暂增加，导致局部过度增强。在成像时，这通常表现为沿着病变周边的厚而蓬松的增强，其与活肿瘤区域相比具有更高的扩散系数信号和更低的相对脑血容量。在多达的替莫唑胺化学放射治疗的胶质瘤中发生，通常发生在治疗后几个月内，早于单独使用放射线发生放射性坏死的典型时间段。此外，重要的是要注意表达甲基鸟嘌呤脱氧核糖核酸甲基转移酶启动子甲基化的高级神经胶质瘤通常表现出比未甲基化的肿瘤更频繁的假性进展。研究表明胶质母细胞瘤患者中，表达甲基转移酶甲基化的患者发生假性进展的发生率与真正进展相比增加了。此外许多甲基转移酶甲基化患者往往也有更好的总体结果，包括改善生存率和增加复发时间。这不仅对患者的生存具有重要的临床意义，而且还强调了肿瘤甲基转移酶甲基化状态的知识对于区分假性进展与真实进展的图像解释非常有帮助。假反应是指最近治疗的脑肿瘤中增强的快速短暂降低。该成像外观最初模仿治疗反应，但仔细检查肿瘤通常显示持续的液体衰减反转恢复高信号和低扩散系数信号，其在随访成像中恶化。这种增强的减少可以非常快速地发生，一项研究表明肿瘤血管大小的相对减少早在治疗的第一天就会发生。然而同样的研究表明，大多数这些患者在治疗的表现出血管大小向异常值的逆转。这种现象在用抗血管生成药物如贝伐单抗和西地尼布治疗的高级别神经胶质瘤中经典地描述，其通过抑制血管内皮生长因子起作用，然而也涉及其他治疗剂，许多研究表明这种增强的减少是由于通过渗漏肿瘤血管的正常化而不是真正的肿瘤减少来治疗相关的血管通透性改变。这一事实进一步支持了这样一个事实假反应与无进展生存期的显着改善有关，但与总体生存无关。因此在解释胶质瘤治疗后成像时应了解哪些治疗剂是非常重要的，以便可以准确区分假反应和真实反应。