多體素磁共振質(zhì)子波譜在腦膠質(zhì)瘤診斷中的應(yīng)用

李 華,田 剛

(蘭州軍區(qū)烏魯木齊總醫(yī)院神經(jīng)外科,新疆烏魯木齊830000)

膠質(zhì)瘤是多發(fā)于腦部和脊髓的一種腫瘤,根據(jù)其發(fā)病位置、細胞起源以及惡性度可以分為不同的類別。高分級膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后通常很差,尤其對于老年患者。目前臨床治療多采用外科手術(shù)、放療以及化療治療[1]。盡管膠質(zhì)瘤患者預(yù)后較差,如果采取恰當(dāng)?shù)闹委熓侄魏椭委煏r機,仍可阻止病情進展,延長患者生存時間。決定治療效果和預(yù)后的關(guān)鍵因素包括腫瘤的細胞來源、腫瘤分級以及腫瘤的體積,治療前獲得有關(guān)這些因素的準(zhǔn)確信息對于選擇治療方案有重要作用。盡管核磁共振(MRI)可以提供很好的軟組織對比度,但是其靈敏度和特異度尚不足以區(qū)分腫瘤的分級和細胞來源,使用核磁共振成像很難分別腫瘤組織與水腫及壞死組織[2-4],而克服這些困難需要采用新的成像技術(shù)。近來的研究表明,磁共振質(zhì)子波譜因能夠提供正常以及異常組織區(qū)域代謝特征的信息,能夠大幅度提高膠質(zhì)瘤診斷的準(zhǔn)確性;鑒于此,磁共振質(zhì)子波譜在膠質(zhì)瘤診斷和治療的臨床工作中正被日益廣泛的應(yīng)用。

1 磁共振質(zhì)子波譜工作原理

磁共振質(zhì)子波譜是一種無創(chuàng)性的分析技術(shù),用于研究腦腫瘤、中風(fēng)、以及Alzheimer等其他腦部疾病中腦組織代謝的變化[5]。使用磁共振質(zhì)子波譜可以獲得人體組織在活體情況下的生化信息,而普通核磁共振技術(shù)則只能提供有關(guān)人體組織結(jié)構(gòu)的信息。因為腫瘤細胞的活性與其代謝狀態(tài)密切相關(guān),使用磁共振質(zhì)子波譜可以在治療前對腫瘤的惡性程度進行評估。

目前絕大多數(shù)研究都采用144或270毫秒的回聲時間,因為在這種條件下獲得的質(zhì)子波譜主要包含以下幾種重要的代謝產(chǎn)物峰值,即膽堿(Cho)、肌酸(Cre)、乙酰天冬氨酸(NAA)、肌醇(MI)、乳酸(Lac)、谷氨酸和谷氨酰胺(Glu)[6,7]。膽堿峰值出現(xiàn)3.2 ppm的位置,該峰值代表多種代謝產(chǎn)物,例如甘油磷酸膽堿、磷酸膽堿和磷脂酰膽堿。膽堿峰值反映細胞膜更新速度,因此在細胞增殖情況下會增加。肌酸在細胞能量代謝中起作用,其峰值出現(xiàn)在3.03 ppm位置,作為能量代謝的標(biāo)志,該峰值代表肌酸磷酸、γ-氨基丁酸、賴氨酸以及谷胱甘肽的水平。谷氨酸和谷氨酰胺峰值出現(xiàn)2.3-2.5 ppm位置,該值升高反映細胞增殖速度加快,因此在腫瘤組織中該峰值增加。乳酸峰值出現(xiàn)在1.32 ppm位置,該值升高反映細胞無氧代謝狀態(tài),因此在膿腫或壞死組織中升高。乙酰天冬氨酸峰值出現(xiàn)在2.0 ppm位置,該峰值反映的是神經(jīng)元密度及活性,因此在腫瘤組織中降低。目前有兩種主要的磁共振質(zhì)子波譜技術(shù),一種是單體素質(zhì)子波譜,另外一種是多體素質(zhì)子波譜(又稱化學(xué)移動成像技術(shù))[8,9],二者的區(qū)別在于后者可獲得多個相鄰體積內(nèi)的質(zhì)子波譜信息。

2 磁共振質(zhì)子波譜在膠質(zhì)瘤診斷中的應(yīng)用

盡管使用常規(guī)核磁共振技術(shù)可以判斷腫瘤的位置、出血、壞死以及強化周圍水腫等,并據(jù)此進行腫瘤惡性程度分級;但是如果沒有水腫、壞死以及造影劑增強現(xiàn)象出現(xiàn),高分級膠質(zhì)瘤常常會被錯誤診斷為低分級膠質(zhì)瘤。而且,在大的腦膠質(zhì)瘤內(nèi),其病理組織具有異源性,即不同部位和成分有不同的惡性度分級;在這種情況下,使用常規(guī)核磁共振技術(shù)很難進行治療前準(zhǔn)確分級,并依此制定正確的治療方案。此外,常規(guī)核磁共振技術(shù)并不能提供有關(guān)腫瘤生理代謝的可靠信息,而這些信息對于判斷腫瘤惡性程度有重要的作用。

而相比之下,由于使用質(zhì)子波譜可以獲得腫瘤組織代謝的生化信息,對于確定膠質(zhì)瘤惡性度分級有重要幫助。已經(jīng)有很多研究表明,代謝產(chǎn)物水平及不同代謝產(chǎn)物之間的比值與腫瘤的惡性惡性程度有關(guān)[10-12]。例如,膽堿的水平與細胞的增殖狀態(tài)密切相關(guān),因此對于判斷腫瘤惡性程度很有幫助。組織壞死是膠質(zhì)瘤分級的重要依據(jù),組織病理發(fā)現(xiàn)惡性腦腫瘤含有移動脂質(zhì),脂質(zhì)峰值升高表明細胞膜破裂造成組織壞死,因此脂質(zhì)水平與高分級膠質(zhì)瘤組織壞死相關(guān),并可用于確定膠質(zhì)瘤分級。另外,有研究發(fā)現(xiàn),谷氨酸和谷氨酰胺峰值在高分級膠質(zhì)瘤中高于低分級膠質(zhì)瘤[13,14],而如果腫瘤部位有過量的谷氨酸和谷氨酰胺積聚,則預(yù)示預(yù)后不良。高分級惡性膠質(zhì)瘤的一個特點是惡性腫瘤細胞會沿著神經(jīng)軸突或血管走行以及蛛網(wǎng)膜下腔進行播散;所以,如果質(zhì)子波譜顯示在腫瘤周圍區(qū)域出現(xiàn)較高膽堿和谷氨酸和谷氨酰胺峰值,則預(yù)示腫瘤分級較高,預(yù)后不良。而常規(guī)核磁共振成像技術(shù)則很難將這些區(qū)域與正常組織加以區(qū)分。近來的研究表明,不同代謝產(chǎn)物之間的比值對腫瘤分級也有重要價值,例如有報道發(fā)現(xiàn),Cho/Cre比值可用于區(qū)分Ⅱ級和Ⅲ級腫瘤,而在Ⅲ級與Ⅳ級腫瘤之間,Lac/Cre比值有明顯差別[15,16]。

除上述應(yīng)用,最近有報道在質(zhì)子波譜引導(dǎo)下進行立體定位腦組織穿刺活檢。因質(zhì)子波譜可提供有關(guān)腫瘤細胞活性的信息,因此對于穿刺部位的選取具有一定的幫助[17]。

3 結(jié)論

普通CT和MRI只能提供有關(guān)人體組織結(jié)構(gòu)的信息,而磁共振質(zhì)子波譜則可以反映人體組織代謝的生化信息[18]。使用磁共振質(zhì)子波譜不僅可以在治療前對腫瘤的惡性程度進行準(zhǔn)確分級,有助于制定恰當(dāng)?shù)闹委煼桨?而且可以用來監(jiān)測治療效果,幫助醫(yī)生及時調(diào)整治療措施。近年來,隨著對于膠質(zhì)瘤生物學(xué)特性的深入了解,一些新的治療方法在開發(fā)中,比如免疫治療、病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因治療等[19-21]。由于質(zhì)子波譜可以反映腫瘤組織生化代謝的生物學(xué)特點,對于評價和篩選這些新的生物學(xué)治療方法將會起重要作用。可以相信,磁共振質(zhì)子波譜在膠質(zhì)瘤的診治工作中將會有著廣闊的前景。

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