1H-MR S在小兒神經(jīng)外科疾病中的應(yīng)用價(jià)值

王 佳（綜述） 王立章（審校）

浙江省嘉興市第一醫(yī)院放射科，浙江嘉興 314001

氫質(zhì)子磁共振波譜 （proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）在兒童神經(jīng)系統(tǒng)疾病中應(yīng)用十分廣泛，在疾病的診斷、治療及預(yù)后判斷等方面也起著重要作用。

1 1H-MRS的基本原理

1H-MRS是通過磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移原理來分析原子核和化合物，研究組織及臟器的能量代謝、生化改變并且進(jìn)行化合物的定量分析，是目前唯一能進(jìn)行活體定量分析的方法。化學(xué)位移是MRS技術(shù)的關(guān)鍵，原子核之間共價(jià)鍵自旋磁矩的相互作用形成J-耦聯(lián)，即自旋耦合，化學(xué)位移和自旋耦合兩種現(xiàn)象為波譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的形成提供了重要依據(jù)[1]。

2 1H-MRS中常見的代謝產(chǎn)物及其臨床意義

目前，1H-MRS在腦組織中能夠測得的常見代謝產(chǎn)物有以下幾種[2-3]：（1）NAA（波峰位于 2.02 ppm）是神經(jīng)元的重要內(nèi)標(biāo)志物，主要分布于神經(jīng)元胞液中，為神經(jīng)元的功能狀態(tài)提供重要信息；（2）Cho（波峰位于 3.25 ppm）是細(xì)胞膜代謝的主要成分之一，其含量多少反映了生物膜的情況，為髓鞘形成與分解、膠質(zhì)增生提供重要信息；（3）Cr（波峰位于3.0 ppm）是能量儲(chǔ)存和利用的重要化合物，主要由肌酸與磷酸肌酸組成，其總含量相對穩(wěn)定，所以在MRS研究中常將其作為內(nèi)標(biāo)記物，對各代謝產(chǎn)物進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，如NAA/Cr、Cho/Cr等；（4）乳酸（Lac）是糖酵解的終產(chǎn)物，正常情況下Lac峰很少出現(xiàn)，當(dāng)能量代謝發(fā)生變化，組織細(xì)胞有氧代謝不能有效進(jìn)行，無氧酵解增加時(shí)，Lac峰升高，其波譜一般位于 1.33 ppm；（5）Lip（波峰位于 0.9～1.3 ppm）主要指游離脂肪，它常與細(xì)胞膜和髓鞘大分子相結(jié)合，當(dāng)出現(xiàn)分子崩解、Lip釋放時(shí)，Lip峰增高，反映了組織壞死的進(jìn)展；（6）肌醇（MI）主要存在于膠質(zhì)細(xì)胞中，被認(rèn)為是膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)記物，膠質(zhì)異常增生及脫髓鞘可導(dǎo)致其含量的增高，其波峰位于3.56 ppm。

3 1H-MRS在小兒神經(jīng)外科領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 1H-MRS在小兒顱內(nèi)腫瘤的診斷、鑒別診斷中的應(yīng)用

小兒原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤是兒童時(shí)期常見的腫瘤之一，不同類型腫瘤的分化程度、生長方式和預(yù)后存在很大的差別，1H-MRS可提供不同代謝產(chǎn)物增減的信息，為顱內(nèi)腫瘤的診斷及鑒別診斷提供依據(jù)[4]。（1）膠質(zhì)瘤是起源于神經(jīng)上皮最常見的原發(fā)性小兒腦腫瘤，WHO將其分為Ⅰ～Ⅳ級(jí)，Ⅰ～Ⅱ級(jí)為低度惡性，Ⅲ級(jí)為間變性，Ⅳ級(jí)為高度惡性，兒童以低度惡性多見；MR常表現(xiàn)為邊界清楚或不清的斑片狀長T1長T2信號(hào)影，內(nèi)部可見壞死、囊變，周圍有或無水腫。典型1H-MRS表現(xiàn)為NAA降低，Cho升高，Cr可降低、不變或升高，有時(shí)也可出現(xiàn)升高的Lac峰及Lip峰，這些表現(xiàn)可能是由于腫瘤的增長導(dǎo)致神經(jīng)元數(shù)量減少以及細(xì)胞膜降解、膜磷脂代謝增加所致，Lac和Lip的升高，可能與腫瘤代謝活躍、糖酵解加速以及細(xì)胞壞死有關(guān)，反映了腫瘤的惡性生物學(xué)行為[5-6]。Blüml S 等[7]研究證實(shí) Cho/Cr隨腫瘤惡性程度的增加而增加，NAA/Cho隨腫瘤惡性程度的增加而降低，并且發(fā)現(xiàn)Cit顯著增高可提示腫瘤具有侵襲性。（2）腦膜瘤較少見于兒童，T1WI呈等或稍低信號(hào)，T2WI呈等或稍高信號(hào)，信號(hào)較均勻[8]；由于腦膜瘤是腦外腫瘤，不存在神經(jīng)元細(xì)胞，因此典型波譜為NAA缺失或由于部分容積效應(yīng)而顯示較低峰值的NAA，Cho升高及Cr降低。Byrd SE等[9]研究進(jìn)一步證實(shí)了上述特點(diǎn)，并且發(fā)現(xiàn)90%的腦膜瘤患兒丙氨酸（Ala）峰明顯增高，因此認(rèn)為Ala是腦膜瘤的特征峰。（3）腦淋巴瘤是罕見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)性腫瘤，腫瘤組織常沿血管間隙生長，內(nèi)可有脂質(zhì)出現(xiàn)。MRI主要表現(xiàn)為T1WI呈等或稍低信號(hào)灶，T2WI為等或稍高信號(hào)，多數(shù)腫瘤周圍可見輕至中度水腫和占位效應(yīng)，增強(qiáng)掃描腫瘤呈均勻或不均勻強(qiáng)化，延遲強(qiáng)化，MRS表現(xiàn)為NAA輕-中度下降，Cho明顯升高，Lac、Lip升高，病變周圍腦組織波譜正常[10]。

3.2 1H-MRS在與放射性壞死鑒別中的應(yīng)用

小兒腦腫瘤術(shù)后放療可導(dǎo)致正常神經(jīng)元損傷、功能失調(diào)，因此對放射性損傷的早期正確診斷，并及時(shí)調(diào)整治療方案，對延長患者生存期有重要意義。1H-MRS在診斷腦腫瘤術(shù)后放射性壞死方面有獨(dú)特之處，MRS通常表現(xiàn)為：（1）Lac、Lip明顯升高、Cho/Cr降低，提示了腫瘤組織細(xì)胞的壞死、活性減低；（2）所有代謝產(chǎn)物均降低或缺失，這可能與組織的壞死、囊變有關(guān)，以上兩種表現(xiàn)容易與腫瘤復(fù)發(fā)或進(jìn)展進(jìn)行鑒別；（3）Cho/Cr比值增高、NAA/Cr下降，此種表現(xiàn)與腫瘤復(fù)發(fā)或進(jìn)展所致神經(jīng)元損傷（NAA降低）、細(xì)胞膜轉(zhuǎn)換率增加（Cho升高）的波譜相似，因此很難鑒別。Weybright P等[11]研究發(fā)現(xiàn)放射性損傷與腫瘤復(fù)發(fā)或進(jìn)展相比，Cho/Cr和Cho/NAA比值更低，NAA/Cr比值更高；當(dāng)其與MRI表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)比較時(shí)Cho/Cr和Cho/NAA比值更高，而NAA/Cr比值無明顯差異，故證實(shí)Cho/Cr、Cho/NAA為腫瘤復(fù)發(fā)與放射性損傷的鑒別提供重要依據(jù)。

3.3 1H-MRS在小兒癲癇致癇灶定位中的應(yīng)用

癲癇好發(fā)于嬰幼兒，60%～70%的患者通過藥物治療使癲癇癥狀得到控制，但對于另外一些藥物難治性癲癇，手術(shù)成為一種越來越重要的方法，1H-MRS對癲癇灶的定位，特別是對MRI表現(xiàn)正常的難治性癲癇的術(shù)前定位有重要意義。顳葉癲癇（TLE）是小兒最常見的部分性癲癇，大部分TLE患者表現(xiàn)為海馬硬化，病理改變?yōu)樯窠?jīng)元固縮、膠質(zhì)細(xì)胞增生和間質(zhì)水腫。有研究證實(shí)TLE者1H-MRS中NAA和NAA/Cho+Cr顯著減低，而Cho和Cr升高，這可能與癲癇發(fā)作使正常神經(jīng)元損傷或功能不良及引起膠質(zhì)細(xì)胞增生有關(guān)[12]。

癲癇是腦腫瘤常見或唯一癥狀，在腦腫瘤引起癲癇的治療中，對腫瘤與致癇灶的共同切除是獲得較好預(yù)后的有效途徑。Rudiger Kohling等[13]對C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)染的大鼠腦膠質(zhì)瘤模型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)腫瘤周圍區(qū)在腫瘤的生長刺激下出現(xiàn)變性、代謝異常等改變，這些區(qū)域是發(fā)生癲癇的部位。Kamada K等[14]對7例腦腫瘤患者和10名健康志愿者采用腦磁圖檢查發(fā)現(xiàn)在鄰近腦腫瘤的區(qū)域常出現(xiàn)異常的腦活動(dòng)（癲癇發(fā)作），在這些區(qū)域應(yīng)用1H-MRS可檢測到NAA峰降低、Lac峰升高，同時(shí)文中指出病理性磁活動(dòng)可能出現(xiàn)在Lac峰升高的區(qū)域，因此腦腫瘤周圍區(qū)腦組織異常波譜的出現(xiàn)為致癇灶部位的確定提供依據(jù)。

3.4 1H-MRS在小兒創(chuàng)傷性腦損傷中的應(yīng)用

創(chuàng)傷性顱腦損傷（TBI）已成為我國青少年傷病致死的重要原因，腦外傷可引起腦組織代謝物水平不同程度的改變。在TBI的1H-MRS研究中，大多數(shù)在患者病情穩(wěn)定的情況下進(jìn)行，為避免腦挫傷和血腫等影響，感興趣區(qū)主要選擇MRI表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)區(qū)。對小兒TBI患者的MRS研究發(fā)現(xiàn) NAA/Cr、NAA/Cho 降低，Cho/Cr升高，NAA/Cr及NAA/Cho比值降低與患兒預(yù)后有顯著的相關(guān)性，預(yù)示著預(yù)后不良[15]。常規(guī)MRI檢查顯示腦損傷區(qū)的NAA值降低是由于腦組織損傷所致，而顯示正常的腦白質(zhì)區(qū)NAA下降可能與彌漫性神經(jīng)軸索損傷或Wallerian變性有關(guān)。正常腦1H-MRS中很少觀察到Lac峰，Lac峰的出現(xiàn)提示該處腦組織代謝活躍、糖酵解加速，乳酸堆積，且乳酸堆積的水平與腦缺血的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。對TBI患兒研究發(fā)現(xiàn)MRI表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)區(qū)有Lac峰出現(xiàn)，在隨后的觀察隨訪中，大多數(shù)患兒預(yù)后不良。曹衛(wèi)國等[16]研究結(jié)果與上述結(jié)果相仿，因此，TBI患者Lac水平上升提示腦損傷嚴(yán)重，可能成為判斷預(yù)后的重要指標(biāo)。

目前，有關(guān)兒童1H-MRS的研究較少，但國外大量試驗(yàn)已證明它在兒童神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷及鑒別診斷中可提供重要的參考信息，是常規(guī)MRI的重要補(bǔ)充。

[1]林祺，張強(qiáng)，陳東平，等.腦星形細(xì)胞瘤磁敏感效應(yīng)級(jí)別與1H-MR波譜相對定量的相關(guān)性探討[J].磁共振成像，2012，3（3）：174-178.

[2]Soares DP，Law M.Magnetic resonance spectroscopy of the brain：review of metabolites and clinical applications[J].Clin Radiol，2009，64（1）：12-21.

[3]葉偉，于明琨.磁共振成像在神經(jīng)外科的應(yīng)用[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2009，13（4）：721-725.

[4]彭娟，羅天友，呂發(fā)金，等.質(zhì)子MR波譜脂質(zhì)峰升高在顱內(nèi)疾病鑒別診斷的價(jià)值[J].磁共振成像，2011，2（1）：50-54.

[5]李治國，秦尚振，龔杰.磁共振表觀彌散系數(shù)及多體素磁共振波譜與腦膠質(zhì)瘤增殖活性的相關(guān)研究[J].中國臨床神經(jīng)外科雜志，2012，17（3）：146-150.

[6]段陽，楊本強(qiáng)，周麗娟，等.腦膠質(zhì)瘤瘤周的1H-MRS分析[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2012，23（9）：609-612.

[7]Blüml S，Panigrahy A，Laskov M，et al.Elevated citrate in pediatric astrocytomas with malignant progression[J].Neuronc，2011，13：1107-1117.

[8]Zhao GZ，Wang CH，Yu GJ，et al.The clinical and imaging features of clear cell meningioma in ten cases[J].Chinese Journal of Contemporary Neurolog and Neurosurgery，2012，12（5）：608-611.

[9]Byrd SE，Tomita T，Palka PS，et al.Magnetic resonance spectroscopy（MRS） in the evaluation of pediatric brain tumors， PartⅡ：Clinical analysis[J].J Natl Med Assoc，1996，88：717-723.

[10]張禹，張龍江，葛銳，等.原發(fā)性腦淋巴瘤的MRI功能成像和延遲強(qiáng)化特點(diǎn)[J].中國醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志，2011，17（2）：97-103.

[11]Weybright P，Sundgren PC，Maly P，et al.Differentiation between brain tumor recurrence and radiation injury using MR spectroscopy[J].AJR Am J Roentgenol，2005，185：1471-1476.

[12]Tellez-Zenteno JF，Ronquillo LH，Moien-Afshari F，et al.Surgical outcomes in lesional and non-lesional epilepsy：A systematic review and meta-analysis[J].Epilepsy Research，2010，89：310-318.

[13]Rüdiger Kohling，Volker Senner，Werner Paulus，et al.Epileptiform activity preferentially arises outside tumor invasion zone in gliomas xenotransplants[J].Neurobiol Dis，2006，22：64-75.

[14]Kamada K，Moller M，Saguer M，et al.A combined study of tumorrelated brain lesions using MEG and proton MR spectroscopic imaging[J].J Neurol Sci，2001，186：13-21.

[15]Aaen GS，Holshouser BA，Sheridan C，et al.Magnetic resonance spectroscopy predicts outcomes for children with nonaccidental trauma[J].Pediatrics，2010，125：295-303.

[16]曹衛(wèi)國，干蕓根，趙彩蕾，等.氫質(zhì)子磁共振波譜在兒童創(chuàng)傷性顱腦損傷的應(yīng)用[J].中國微侵襲神經(jīng)外科雜志，2011，16（11）：499-501.