神經(jīng)外科疾病與磁共振波譜

神經(jīng)外科疾病與磁共振波譜神經(jīng)外科疾病與磁共振波譜活體組織中存在許多化合物，無損傷的獲得這些化合物的信息，不僅有助于疾病的診療及治療，同時對闡明其生理病理過程含有重要意義。磁共振波譜(Magneticresonancespectroscopy，MRS)統(tǒng)計被測樣品中全部化合物信號的總和，測量成果有多條譜線構(gòu)成的圖譜。隨著MRS技術(shù)的不停發(fā)展，在臨床研究中已有了一定的應(yīng)用，特別是在腦部疾病方面[1]。大腦MRS容易操作，測量成果受外界干擾小，能提供神經(jīng)元分子水平的信息，可檢測發(fā)育過程（涉及宮內(nèi)階段）和生理病理過程全部階段的變化[2]?，F(xiàn)在就神經(jīng)外科疾病與磁共振波譜的研究進(jìn)展作一綜述。1．磁共振波譜可測量的化合物MRS技術(shù)是運(yùn)用磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移作用對一系列特定原于核(如H、P、Na、C、O等)及其化合物進(jìn)行分析的辦法?，F(xiàn)在最常見的MRS是氫核波譜，氫原子核只含有一種質(zhì)子，其波譜也稱質(zhì)子磁共振波譜（ProtonMagneticresonancespectroscopy，1HMRS）。氫原子核占人體原子數(shù)的2/3，自然濃度高，相對敏捷讀也高，是人體磁共振信號的重要來源，故1HMRS容易成功[3]。另外許多生物分子都有31P，這些化合物參加細(xì)胞的能量代謝和與生物膜有關(guān)的磷脂代謝，31P-MRS被廣泛用于對腦組織能量代謝及酸堿平衡的分析上，能夠檢測磷酸肌酸（PCr）、無機(jī)磷酸鹽（PI）、α-ATP、β-ATP、γ-ATP的含量和細(xì)胞內(nèi)的PH值[4]。2．1HMRS檢測的重要代謝物的體現(xiàn)及對應(yīng)意義1HMRS能無創(chuàng)性的檢測活體腦組織內(nèi)多個代謝物的變化，反映機(jī)體物質(zhì)和能量代謝。測定的常見代謝物重要有N—乙酰天門冬氨酸(N—acetylaspartate，NAA)、乳酸(lactate，Lac)、膽堿類復(fù)合物(choline，Cho)、肌酸(creatine，Cr)、肌酸/磷酸肌酸(creatine/phosphocreatine，Cr/Pcr)、谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)、脂質(zhì)(lipid，Lip)、肌醇(Inosines，Ins)、r-氨基丁酸(GABA)及丙氨酸(A1a)等[5]。1HMRS檢測到的腦代謝物反映在圖譜上是不同化學(xué)位移的共振峰。NAA是其中最常檢測到的物質(zhì)之一，波峰重要位于2.02ppm處，在正常腦波譜中，NAA峰最大，僅存在于神經(jīng)元中，現(xiàn)在是公認(rèn)的神經(jīng)元內(nèi)標(biāo)志物。其含量多少反映神經(jīng)元的功效狀況，NAA的減少甚至消失代表了神經(jīng)元數(shù)量的減少及缺失[6]。Lac波峰位于1.33ppm處，正常腦組織內(nèi)含量極低，不能檢測到，當(dāng)Lac峰出現(xiàn)并加深時，標(biāo)志著腦組織發(fā)生了缺血缺氧變化，無氧酵解加重，乳酸酶和乳酸濃度升高。因腫瘤細(xì)胞生長活躍，腫瘤內(nèi)乳酸含量增多而出現(xiàn)乳酸峰增高。乳酸含量與腫瘤的病理類型無有關(guān)性[7]。Cho波峰位于3.02ppm處，是能量儲存、運(yùn)用的重要化合物。重要反映了細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)功效，其濃度增高表達(dá)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功效增加。在腦腫瘤中，Cho峰大多升高，但顱咽管瘤Cho峰減少[8]。Cr波峰位于3.5ppm，可能是神經(jīng)膠質(zhì)特異性的標(biāo)志[9]，肌酸峰值相對穩(wěn)定，慣用來于其它代謝物的濃度比值作為參考值。Ins峰值位于3.56ppm處，肌醇是神經(jīng)受體代謝產(chǎn)物，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的組織中出現(xiàn)含有臨床意義，如血管外皮細(xì)胞瘤肌醇峰明顯升高，含有特性性[10]。Lip波峰分別在0.8ppm、1.2ppm、1.5ppm、6.0ppm處出現(xiàn)，在腦膜瘤及星形細(xì)胞瘤中脂質(zhì)增加，可反映組織壞死的進(jìn)展[11]。A1a波峰位于1.36和1.44ppm之間，丙氨酸的功效現(xiàn)在還不清晰，在磁共振波譜中出現(xiàn)被認(rèn)為是腦膜瘤的特性性體現(xiàn)[12]。3．正常人的腦MRSMR波譜變化可反映神經(jīng)元生長分化，腦能量代謝和髓鞘分化崩潰的過程。NAA是哺乳動物神經(jīng)系統(tǒng)中普遍存在的化合物，幾乎全部的NAA均存在于神經(jīng)元內(nèi)，現(xiàn)在將NAA作為反映神經(jīng)元功效的內(nèi)標(biāo)物。正常人有很高的NAA/Cr值，NAA下降提示神經(jīng)元的缺失和破壞。Cho和Cr在神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)均被發(fā)現(xiàn)，但細(xì)胞研究證明，星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)Cho和Cr含量明顯高于神經(jīng)元，故Cho和Cr增加提示有神經(jīng)膠質(zhì)增生。由于NAA減少或Cho、Cr增加，造成了NAA/（Cho+Cr）比值減少，此值常作為反映神經(jīng)元功效的指標(biāo)[13]。另外，1HMRS發(fā)現(xiàn)NAA在人出生后一年內(nèi)增加近兩倍，肌酸信號也對應(yīng)增加，NAA/Cr及Glu-n/Cr隨年紀(jì)增加而上升。31PMRS研究也發(fā)現(xiàn)，磷酸一脂（PME）的信號相對于其它代謝產(chǎn)物來說隨年紀(jì)增加衰減，磷酸肌酸則相反，這闡明通過定量分析腦組織代謝產(chǎn)物的MRS，可理解腦組織的發(fā)育成熟度，同時也提示我們在觀察病理性波譜時，應(yīng)考慮到年紀(jì)有關(guān)性變化[14]。4．癲癇的MRS波譜技術(shù)被應(yīng)用于癲癇的病理生理研究中，獲得了某些成果。1HMRS顯示癲癇灶側(cè)顳葉內(nèi)NAA峰值減少，減少22%。Cho和Cr分別增加25%和15%。NAA的減少闡明癲癇灶內(nèi)神經(jīng)元的缺失、受損或功效活動異常。Cr和Cho升高反映膠質(zhì)細(xì)胞的增生，研究傾向于把NAA/Cr比值作為定位或判斷異常的標(biāo)志。癲癇大發(fā)作與顳葉的NAA/Cr比值減少有關(guān)，病灶部位及性質(zhì)與NAA/Cr比值不含有有關(guān)性，提示孤立的腦構(gòu)造病灶可能引發(fā)遠(yuǎn)處神經(jīng)元的代謝異常。正常人NAA/Cho+Cr值的低限為0.72，兩側(cè)差值超出0.05或雙側(cè)較正常對照組明顯減少均為異常。比值減少闡明海馬硬化。NAA/Cho+Cr的定位敏感性為87%，精確率為96%。另外，1HMRS還可用于測定與癲癇活動有關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)，如γ-氨基丁酸（GABA）、谷氨酸（Gln）和谷氨酰氨（Glu）。枕葉的氨基丁酸水平下降，而谷氨酸作為腦內(nèi)重要的興奮遞質(zhì)，其含量增加[15]。5．腫瘤的MRS研究證明全部顱腦腫瘤的波譜都有變化，不同腫瘤的波譜特性存在差別，因此根據(jù)波譜的不同特性，可鑒別部分腫瘤。與正常組織相比，腫瘤組織的波譜普通體現(xiàn)為Cho峰升高，NAA與Cr濃度減少，認(rèn)為與正常組織的波譜差別性明顯。Cho峰的高低可作為腫瘤細(xì)胞增殖的指標(biāo)，腫瘤增殖的Cho／Cr和Cho／NAA比值隨惡性度的增高而升高[16]。有學(xué)者用60例不同腦腫瘤標(biāo)本研究發(fā)現(xiàn)，非神經(jīng)外坯層的腫瘤如腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤及脊索瘤等側(cè)不到NAA，NAA消失有助于與腦實質(zhì)來源的腫瘤鑒別。除顱咽管瘤外，其它腫瘤膽堿濃度均升高，全部腫瘤Cr都有不同程度減少[17]。典型的星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤波譜體現(xiàn)為NAA峰明顯減少，Cho峰明顯升高，NAA／Cr、NAA／Cho比值減少，Cho／Cr比值升高，并可出現(xiàn)脂肪酸及Lac峰。惡性膠質(zhì)瘤易發(fā)生壞死，出現(xiàn)Lipid峰，而良性膠質(zhì)瘤較少發(fā)生壞死，普通不出現(xiàn)Lipid峰。明確膠質(zhì)瘤的分級對選擇適宜的治療辦法、預(yù)計患者預(yù)后都有重要意義。近來研究發(fā)現(xiàn)，低檔膠質(zhì)瘤與高度惡性膠質(zhì)瘤之間的NAA／Cr、Cho／Cr比值有明顯性差別，高度惡性膠質(zhì)瘤的Cho／Cr比值比低檔膠質(zhì)瘤為高，Cr普通較穩(wěn)定，可隨腫瘤惡性度增高而略有減少。因此，NAA／Cho、Cho／Cr、NAA／Cr、Lac／Cr對膠質(zhì)瘤分級有一定的意義，其中NAA／Cho、Cho／Cr比值反映腫瘤級別較穩(wěn)定[18]。Lac出現(xiàn)反映腫瘤中缺氧程度，惡性膠質(zhì)瘤中常見Lac峰。但在良性纖維性星性細(xì)胞瘤中，腫瘤中缺少壞死，仍能看到乳酸蜂，因此乳酸的存在不能反映腫瘤的良惡性[19]。Lip峰有助于鑒別低檔和高度惡性膠質(zhì)瘤，由于腫瘤內(nèi)髓鞘受損，細(xì)胞膜破壞，脂質(zhì)釋出而引發(fā)活動性脂肪升高。有學(xué)者報道在41％的惡性膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)Lip蜂，認(rèn)為可將其作為腫瘤惡性度的輔助征象[20]。腦膜瘤為最常見的腦外腫瘤，其波譜體現(xiàn)有相對特異性，由于腦膜瘤為非神經(jīng)外胚層腫瘤缺少神經(jīng)元及膠質(zhì)細(xì)胞，MRS體現(xiàn)為NAA峰缺如，但Cho峰明顯增加，Cr減少，在復(fù)發(fā)腦膜瘤中尤為明顯。在惡性腦膜瘤中，腫瘤侵犯周邊正常腦組織，使腫瘤區(qū)出現(xiàn)NAA峰，但比正常腦組織低[21]。腦膜瘤Cho／Cr比值與腫瘤細(xì)胞類型有關(guān)。丙氨酸被認(rèn)為是腦膜瘤特性性體現(xiàn)，可區(qū)別于神經(jīng)鞘瘤和神經(jīng)纖維瘤，但丙氨酸也可出現(xiàn)于膠質(zhì)瘤和垂體瘤中[22]。另外腦膜瘤需與血管外皮細(xì)胞瘤鑒別，在MRI中兩者體現(xiàn)非常相似，甚至都能夠出現(xiàn)相鄰腦膜強(qiáng)化(腦膜尾征)，但血管外皮細(xì)胞瘤肌醇明顯升高，可予以鑒別。神經(jīng)鞘瘤亦為非神經(jīng)外胚葉腫瘤，無神經(jīng)元，NAA峰缺如，與腦膜瘤相似，但腦膜瘤可出現(xiàn)A1a峰，而肌醇峰為神經(jīng)鞘瘤的特性性體現(xiàn)[23]。腦的非何杰金淋巴瘤可出現(xiàn)高聳的Lip峰，可能與該腫瘤內(nèi)大量巨噬細(xì)胞吞噬游離脂肪酸有關(guān)[24]。6．腫瘤的療效預(yù)測1HMRS能夠早期反映腫瘤的代謝及生長潛能，因此可用于評價不同治療辦法的療效。從而對選擇對的的治療方案提供協(xié)助。單純腦腫瘤體積的縮小并不能作為評價資料反映的可靠指標(biāo)。有學(xué)者對10例小朋友膠質(zhì)瘤次全切除術(shù)患者進(jìn)行2年的隨訪，發(fā)現(xiàn)進(jìn)展期腫瘤的Cho正?；戎担茨[瘤組織與對側(cè)正常腦組織信號強(qiáng)度比值）明顯升高，而臨床穩(wěn)定的腫瘤或體積縮小者，正?；戎得黠@下降，并長久保持正常水平[25]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，Cho信號強(qiáng)度較正常增加45%以上提示惡變傾向或有腫瘤進(jìn)展，增加強(qiáng)度不大于35%者則較為穩(wěn)定。因此，Cho信號強(qiáng)度的變化是腫瘤代謝活動及進(jìn)展可靠的批示器。惡性淋巴瘤對放療有很高的敏感性，在放療后MRI出現(xiàn)變化前，1HMRS可檢測到NAA峰的上升及Lac峰的下降[26]。7．腦外傷的MRSHolshouserBA等報告，采用1HMRS測定枕部NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr比值，以及Lac積聚，對腦外傷6-12個月后的預(yù)后判斷精確率在新生兒為87%，嬰兒為100%，小朋友為93%。對新生兒結(jié)合MRI體現(xiàn)，預(yù)后對的率達(dá)100%；如結(jié)合臨床體現(xiàn)，預(yù)后對的在小朋友可達(dá)100%。乳酸的積聚是提示預(yù)后不良的最重要參數(shù)。NAA/Cr值對嬰兒、小朋友及NAA/Cho值對新生兒的預(yù)后評定有很大的有關(guān)性[27]。8．其它的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的MRS對室管膜瘤中有大量肌醇，1HMRS肌醇波峰往往升高，Cho／Cr比值及不同的A1a峰值，對室管膜瘤亞型的區(qū)別可能有一定的協(xié)助。垂體腺瘤中?；撬岷枯^高。顱咽管瘤顯示只有乳酸波。囊性腫瘤與非腫瘤樣囊腫都存在乳酸峰，囊性腫瘤無cho峰，可區(qū)別于腦腫瘤的囊性變和壞死，反映糖酵解和發(fā)酵機(jī)制的活躍作用，氨基酸是濃液中中性粒細(xì)胞釋放的酶蛋白分解產(chǎn)物，可作為腦膿腫的標(biāo)志物。表皮樣囊腫顯示全方面信號減低，伴有乳酸峰和1.8ppm小波峰，非腫瘤樣囊腫無此現(xiàn)象(如蛛網(wǎng)膜囊腫)，表皮樣囊腫可出現(xiàn)乙酸鹽峰也有助于其與蛛網(wǎng)膜囊腫鑒別[28]。9．MRS的展望盡管1HMRS在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的應(yīng)用得到了很大的發(fā)展，但現(xiàn)在MRS信息的特異性有限，精確性較低，只能理解組織的代謝狀況，而不能嚴(yán)格用于診療，只能作為補(bǔ)充而不能替代臨床和傳統(tǒng)的神經(jīng)影像手段。腦腫瘤的波譜檢查及成果分析還受到腫瘤鈣化、出血、鄰近骨質(zhì)造成的部分容積效應(yīng)的影響。部分不同病理類型及惡性程度不同的腫瘤MRS體現(xiàn)存在一定的交叉性。因此MRS在神經(jīng)系統(tǒng)疾病應(yīng)用方面仍在待進(jìn)一步的進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)1．SchuhmannMU,StillerD,SkardellyM,etal.Metabolicchangesinthevicinityofbraincontusions:aprotonmagneticresonancespectroscopyandhistologystudy.JNeurotrauma.,20(8):725-43.2．周正華，王玖華，劉宜春，等．顱腦腫瘤質(zhì)子磁共振研究，中國臨床神經(jīng)學(xué)．，10：33—373．FountasKN，KapsalakiEE，GotsisSD，eta1．Invivoprotonmagneticresnancespectroscopyofbraintumor．StereotactFunctNeurosurg．，74：83-94．4．HoonAHJr,MelhemER.Neuroimaging:applicationsindisordersofearlybraindevelopment.JDevBehavPediatr.,21(4):291-302.5．SijensPE，LevendayPC，VechtCJ,etal．Invivosingle-voxelprotonMRspectroscopyinintracranialcysticmasses．AJNR．1998．19：401—405．2:Neuroradiology.,44(12):986-9.6．TamiyaT，KinoshitaK，OnoY，etal．Protonmagneticresonacespectroscopyreflectscellarproliferativeactivityinastrocytomas．Neuroradiology.，42：333-338．7.LawM,MeltzerDE,ChaS.Spectroscopicmagneticresonanceimagingofatumefactivedemyelinatinglesion.Epub.,17:256-265.8.SimonettiAW,MelssenWJ,vanderGraafM,etal.AutomatedcorrectionofunwantedphasejumpsinreferencesignalswhichcorruptMRSIspectraaftereddycurrentcorrection.JMagnReson.,159(2):151-7.9.LaiPH,HoJT,ChenWL,etal.Brainabscessandnecroticbraintumor:discriminationwithprotonMRspectroscopyanddiffusion-weightedimaging.AJNRAmJNeuroradiol.,23(8):1369-77.10.HaradaM,UnoM,HongF,etal.Diffusion-weightedinvivolocalizedprotonMRspectroscopyofhumancerebralischemiaandtumor.NMRBiomed.,15(1):69-74.11.IshimaruH,MorikawaM,IwanagaS,etal.Differentiationbetweenhigh-gradegliomaandmetastaticbraintumorusingsingle-voxelprotonMRspectroscopy.EurRadiol.,11(9):1784-91.12.KadotaO,KohnoK,OhueS,etal.Discriminationofbrainabscessandcystictumorbyinvivoprotonmagneticresonancespectroscopy.NeurolMedChir(Tokyo).,41(3):121-6.13.YuHW,TanabeS,YamakiT,etal.DiagnosisofbraintumorwithprotonMRspectroscopy--thequantificationofgliomascomparedwithnormalbrain.NoShinkeiGeka.,28(12):1063-9.14.HagbergG，BurlingAP，MaderI，eta1．InvivoprotonMRspectroscopyofhumanglioms：definitionofmetabolicaccorrdinatesformulti-dimensinalclassigication．MagnResonMed．1995，34：242-244．15.ShimizuH，KumabeT，ShiraneT，etal．CorrelationbetweencholinelevelmeasuredbyprotonMRspectroscopyandKi-67labelingindexingliomas．AJNR-Am-J-Neuroradiol．，21：659—665．16.BarkovichAJ,WestmarkKD,BediHS,etal.Protonspectroscopyanddiffusionimagingonthefirstdayoflifeafterperinatalasphyxia:preliminaryreport.AJNRAmJNeuroradiol.,22(9):1786-94.17.SolacroupJC,TourretteJH.Assessingandpredictingrecoveryfromacomafollowingtraumaticbraininjury:contributionofneuroradiologicaldata.AnnReadaptMedPhys.,46(2):104-15.18.MalikGK,PandeyM,KumarR,etal.MRimagingandinvivoprotonspectroscopyofthebraininneonateswithhypoxicischemicencephalopathy.EurJRadiol.,43(1):6-13.19.SilbersteinM,LaneD,DoddS,etal.Identificationofaby-productofnitricoxidesynthaseactivityinhumanacutebraininjurywithinvivoprotonmagneticresonancespectroscopy.AJNRAmJNeuroradiol.,23(3):389-92.20.NegendenkWG，SauterR，BrownTR，etal.ProceedingsofaNatingalCancerInstiteWorkshop：MR．spectroscopy．1992，185：875—883．21.BarbaI,MorenoA,Martinez-PerezI,etal.Magneticresonancespectroscopyofbrainhemangiopericytomas:highmyoinositolconcentrationsanddiscriminationfrommeningiomas.JNeurosurg.,94(1):55-60.22.HuppiPS,AmatoM.Advancedmagneticresonanceimagingtechniquesinperinatalbraininjury.BiolNeonate.,80(1):7-14.23.SinsonG,BagleyLJ,CecilKM,etal.MagnetizationtransferimagingandprotonMRspectroscopyintheevaluationofaxonalinjury:correlationwithcl