Gd－DTPA對單體素氫質子磁共振波譜的影響研究

王亦強 范國光

中國醫科大學附屬第一醫院 遼寧 沈陽 110001

氫質子磁共振波譜(1H Magnetic Resonance Spectroscopy，1H－MRS)是一種非侵入性檢測活體組織內化學成分的方法。通過MRS評價腦腫瘤的應用越來越多，它可以提供腫瘤組織的代謝、生化改變等方面的信息，為腦腫瘤定量分析提供了新途徑。注射對比劑后對病變區行1H－MRS檢查，有助于腫瘤實質區及壞死囊變區的區分，能夠在波譜分析時更準確設置體素，為腦腫瘤的診斷、分級診斷及浸潤范圍等方面提供幫助。本研究旨在探討對比劑在膠質瘤患者中是否對磁共振波譜構成影響。

資料與方法

研究對象:選取2010年11月～2012年4月期間臨床收治的29例腦膠質瘤患者，年齡31－79歲，平均51.5歲，所有病例均經手術病理證實。根據WHO2000年分類標準，其中低級別膠質瘤(low－grade astrocytomas，LGAⅠ－Ⅱ級)12例，高級別膠質瘤(high－grade astrocytomas，HGAⅢ －Ⅳ級)17例。另外，選取10例健康志愿者作為正常對照組，年齡28～67歲，平均40.3歲，其中男6例，女4例。所有患者均獲得知情同意后，行MRI平掃和增強檢查，并于增強前后分別進行1H－MRS掃描。

檢查方法:使用1.5T磁共振成像儀(Signa HD，GE公司)，頭顱正交線圈，常規軸位SE－T1WI(TR/TE 1800/23)，FSE－T2WI(TR/TE 5000/114)及T2 FLAIR序列(TR/TE 9000/134)掃描，參數如下:矩陣512×512，FOV 240mm ×240mm，層厚6mm，層距1mm。平掃結束后行單體素1H－MRS掃描，常規掃描后增強掃描前采用定點分辨磁共振波譜序列(PRESS)掃描，TR 1500ms，TE 35ms，體素厚度20mm。通過自動掃描程序，完成體素的勻場及水抑制。根據病灶特征選定感興趣區(ROI)，ROI的選擇既要避開骨骼、氣體、脂肪及鈣化等區域，又要盡可能涵蓋腫瘤實質區。成像時間約為312s。之后，靜脈團注Gd－DTPA，行橫斷位、矢狀位及冠狀位T1W增強掃描后，立即以相同的成像參數采集增強后MRS，成像時間在注射對比劑后5～10min內。

圖像處理及數據分析:測定的代謝物包括氮－乙酰天門冬氨酸(NAA)、膽堿復合物(Cho)、肌酸復合物(Cr)和肌醇(mI)。由機器軟件(Functiontool 3.1)自動計算 NAA、Cho、Cr、mI的峰下面積和Cho/Cr、NAA/Cr、mI/Cr比值，對注射對比劑前后的兩次1H－MRS的結果進行比較。

統計學分析:應用SPSS13.0統計軟件進行數據分析，全部統計數據結果以均數±標準差表示，使用配對t檢驗比較注入Gd－DTPA增強前后同一感興趣區各項參數及比值之間的差異。

結 果

增強前、后譜線形態比較相似，Cho波峰高度略下降(圖1－4)，高級別膠質瘤組增強前代謝物Cho/Cr、NAA/Cr、mI/Cr的平均比值分別為2.57 ±0.61、0.71 ±0.23、0.51 ±0.19;而增強后分別為2.49 ±0.73、0.75 ±0.26、0.44 ±0.24。低級別膠質瘤組增強前代謝物 Cho/Cr、NAA/Cr、mI/Cr的平均比值分別為1.97 ±0.59、0.92 ±0.18、0.57 ±0.21;而增強后分別為 1.83 ±0.51、0.98±0.13、0.61±0.17。結果顯示，對比劑對代謝物比值的影響差異無統計學意義，P值均＞0.05見表1。

圖1－4為1例48歲女性膠質瘤患者MRI與MRS圖像。圖1、2分別為橫軸位T2W波譜定位圖和T1W增強圖像，顯示右顳葉高級別膠質瘤，增強出現明顯不規則環樣強化。圖3、4分別為膠質瘤增強前和增強后的MRS圖像，譜線顯示Cho峰上升，NAA峰下降，Cr峰變化不大，并分別在1.33ppm和0.9ppm附近出現正向Lac峰和Lip峰。但增強后譜線中Cho峰較增強前略下降。

表1 增強前與增強后Cho/Cr、NAA/Cr、mI/Cr比值

討 論

磁共振波譜形成的原理包括化學位移及J－耦合兩種物理現象。由于化學位移會引起共振峰數目和位置的改變，說明化合物中同種原子核所處的化學環境及化合物結構上存在差別，據此可檢測化合物的成分組成。通過檢測MRS譜線中的化合物改變情況，為顱腦腫瘤與非腫瘤性疾病的診斷提供幫助，尤其在膠質瘤的分級方面具有重要意義［1］。

應用對比劑既能夠增加組織與病變之間的對比和圖像信噪比，可以對腫瘤的實質區和壞死區進行有效區分，從而指導行MRS檢查時VOI的準確放置，可以提高檢測各代謝物的含量，將有助于腫瘤的定性診斷及分級診斷。Gd－DTPA作為目前使用最為普遍的造影劑，是一種細胞外間隙的非特異性對比劑，是利用腫瘤組織破壞血腦屏障，使對比劑由血管內滲透到腫瘤組織的細胞外間隙，從而產生腫瘤組織的強化。因為正常腦組織有完整的血腦屏障，注入的對比劑不能夠通過完全處于細胞外間隙，在分布上亦無選擇性，故不顯示增強或無明顯增強，而腦腫瘤不但破壞了血腦屏障，而且有異常血管團的形成，使得腫瘤區域出現異常對比增強。應用對比劑可使腦腫瘤的檢出率和診斷率大大提高。

一直以來，關于增強對比劑是否對磁共振波譜構成影響說法不一。Sijens等發現注入對比劑后波譜Cho信號值下降40%以內［2］，其據此提出1H－MRS應于無對比劑的情況下實行。Murphy等通過體外試驗表明［3］，Gd－DTPA對馳豫時間的影響由大到小依次為Cho、Cr、NAA。Smith等亦對10例腦腫瘤患者行單體素MRS研究發現，注射對比劑后各代謝峰無明顯變化［4］。張凱等對顱內腫瘤性病變在注射對比劑前后MRS結果進行比較研究［5］，結果發現 Cho值在增強前后有改變，但 Cho/Cr、Cho、NAA的變化差異卻無統計學意義。

本組的研究結果表明增強掃描前較增強掃描后波譜譜線更為尖銳，各代謝物峰間的分界更明顯，基線更平穩。盡管從數值上增強前后NAA、Cr、Cho、mI波峰下面積均發生不同的變化，但其變化差異無統計學意義。這可能是由以下原因造成:對比劑產生的順磁性作用是通過代謝產物內質子與對比劑內不成對電子的偶極－偶極作用和無矢量耦合作用實現的。如果要發生這種作用，對比劑和代謝產物必須得接近到一定程度，即它們的不成對電子應靠近質子3×10～10m之內。Calabi等研究認為Gd－DTPA不能穿過細胞膜［6］，故不能與僅存在于細胞內的NAA和Cr作用，而細胞外同樣存在膽堿池，能夠與對比劑接近到產生耦合作用的距離。另外，由于釓螯合物帶有負電荷，易于與帶正電荷的Cho相互吸引產生作用。而NAA和Cr均帶負電荷，與釓螯合物的相互排斥使之相互作用減少至可檢測的閾值以下。而正常對照組，由于血腦屏障完整，對比劑沒能進入血管外的組織間隙與氫質子發生作用，所以不會改變各代謝物的信號強度。

綜上所述，我們認為對比劑Gd－DTPA對單體素1H－MRS結果分析不產生顯著影響。1H－MRS檢查可以在增強后進行，將有助于體素位置的選擇，從而能更準確表達病變區域組織代謝情況，為顱腦疾病的定性診斷提供幫助。

1 Senft C，Hattingen E，Pilatus U，et al.Diagnostic value of proton magnetic resonance spectroscopy in the noninvasive grading of solid gliomas:comparison of maximum and mean choline values.Neurosurgery，2009，65(5):908－913.

2 Sijens PE，van de Bent MJ，Nowak PJ，etal.1H chemicalshift imaging reveals loss ofbrain tumor choline signalafter administration of Gd－contrast［J］.Magn Reson Med，1997，37(2):222 －225.

3 Murphy PS，Leach MO，Rowland IJ.Signalmodulation in 1H magnetic resonance spectroscopy using contrast agents:proton relaxivities of choline，creatine，and N － acetylaspartate.Magn Reson Med，1999(42):1155－1158.

4 Smith JK，Kwock L，CastiuoM.Effect of contrast material single volume proton MR spectroscopy［J］.AJNR，2000，21(6):1084 －1089.

5 張凱，李傳福，劉影，等.對比劑對3T氫質子MR波譜的影響［J］.中華放射學雜志，2006，50(10):1095 －1097.

6 Calabi L，Alfieri G，Biondi L，et al.Application of high － resolution magic－angle spinning NMR spectroscopy to define the cell uptake of mri contrast agents.J Magn Reson，2002(156):222 －229.