質子磁共振波譜分析對腦多發(fā)性硬化的診斷價值

質子磁共振波譜分析對腦多發(fā)性硬化的診斷價值

劉超1,李金城2,張孟超1,劉世成3,來穎1*

(1.吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院 放射線科,吉林 長春130033;2.長春市兒童醫(yī)院 放射線科,吉林 長春130051;

3.蛟河市中醫(yī)院 外科,吉林 蛟河132500)

多發(fā)性硬化癥(Multiple Sclerosis,MS)是一種以多病灶性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的白質炎癥、軸索缺失、脫髓鞘、神經(jīng)膠質增生，由遺傳易感性和環(huán)境因素共同作用的最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病[1]。病變通常累及雙側腦室周圍的白質、腦干、小腦、脊髓和視神經(jīng)，嚴重者甚至累及大腦皮層[1]。在臨床診療中，以往多根據(jù)臨床表現(xiàn)結合以實驗室檢查來診斷MS，如腦脊液檢查，但迄今為止針對MS尚無特異性實驗室檢查指標[2]。

國際多發(fā)性硬化癥的診斷小組在2000年7月重新制定了有關于MS的診斷標準，墊定了磁共振(MRI)檢查結果做為診斷MS的重要位置[3]。2001年，McDonald將病灶空間傳播和磁共振的病變蔓延的時間標準加入了重新修訂后的標準。2005年，McDonald再次修訂后的有關影像學的診斷標準包括：脊髓病灶的數(shù)目等同于顱內病灶及幕下病灶、將臨床孤立綜合征(CIS)發(fā)病后一個月內出現(xiàn)的新的T2病灶作為時間播散的標準之一[1]。通過對McDonald(2001)和McDonald(2005)分別進行比較發(fā)現(xiàn)，2005年版的標準的敏感性大幅度提高[1]，并同時保持很高的特異性[4]，確定MRI在MS的診斷中的重要地位。利用MRI所檢測到MS的病變數(shù)量已經(jīng)遠遠超越了臨床診斷對MS病灶的定位。目前，MRI在MS的病理變化過程、疾病的診斷及治療后的評價中扮演著極其重要的角色。

多發(fā)性硬化的常規(guī)MRI檢查的敏感性可達96%[4]，高于頭顱CT診斷MS的陽性率(36.1%)。然而常規(guī)的MRI掃描序列旨在檢測病變的分布具體表現(xiàn)，主要研究人體器官和組織以及病理變化，但其在疾病的量化信息的病理和生理變化沒有進一步的分析，對其生化和代謝變化的特點以及影像學表現(xiàn)的評估，仍然有很多限制，并影響對本病的診斷與治療，這可能與常規(guī)MRI T2WI上的高信號缺乏病理上的特異性有主要關系。在常規(guī)的MRI掃描序列上，急性炎癥、腦水腫、軸索損害、腦白質脫髓鞘、腦神經(jīng)膠質增生均可表現(xiàn)為高信號。質子磁共振波譜分析(1H-MRS)是隨著MRI發(fā)展起來的一門新技術，該項技術可以應用于活體組織生化學的改變、組織代謝的變化以及有關化合物的定量研究，并且是無創(chuàng)性的綠色檢查方式[6，7]。利用小分子化合物及其組織代謝產物的定量研究，可以評價其病理改變的程度，從而獲得

多發(fā)性硬化癥的病理生理變化的生物化學本質信息[8]。因此，本綜述在常規(guī)MRI掃描序列的基礎上，結合質子磁共振波譜分析的優(yōu)勢，評價1H-MRS對MS的臨床應用價值。

在許多疾病中，病理形態(tài)學的改變之前，代謝改變早已悄悄的發(fā)生了變化。1H-MRS檢測的代謝變化的靈敏度非常高，到目前為止，是眾多檢查中唯一能對活體組織進行生化代謝定量以及定性分析的綠色檢查方法，它可以使用活體內原子的核磁共振頻率的微妙變化，測出在強磁場的作用下，由不同的化合物所產生的不同的化學位移的峰值，提供了這些組成物質的相關具體信息，從而對許多種化合物進行相對的定量以及定性的分析。通過檢測出的化合物，以及代謝物的含量，1H-MRS可以對組織的新陳代謝的變化進行更加細微的分析。MS病理特征，包括膠質增生性軸索損傷，脫髓鞘、髓鞘再生以及炎癥反應，常規(guī)的磁共振掃描序列是對這些病理改變無法區(qū)分的[9]。文獻證明，MS的病灶不僅僅可以發(fā)生在大腦白質的髓鞘脫失及軸索損傷，在磁共振常規(guī)序列掃描時，表現(xiàn)為“未見明顯異常”的白質(normal appearing white matter,NAWM)[10]及灰質均存在細微的病理代謝變化，而1H-MRS可以通過數(shù)據(jù)和圖譜的形式明確的表達出這些病灶的定量代謝信息。

1H-MRS可以在常規(guī)的磁共振掃描序列的基礎上檢測出多種大腦的生化代謝產物和化合物以及神經(jīng)遞質的共振峰的濃度，從而依據(jù)這些生化代謝產物的含量對組織代謝物的改變進行分析。1H-MRS可以監(jiān)測的生化代謝產物為：①N-乙酰天門冬氨酸(NAA)，是神經(jīng)元、軸索密度和生存能力的標志，正常人的NAA/Cr都比較高，神經(jīng)元和軸索密度損失的最佳指標是NAA波峰的降低，標志著神經(jīng)元數(shù)目的缺少和破壞[2]。②肌酸(Cr)和磷酸肌酸(Pcr)，在人體的基本代謝過程中扮演者重要的角色，是細胞代謝的能量提供者，標志著腦細胞的能量以及髓鞘的崩解。因為他的峰值無較大的波動，通常與其他代謝物的信號強度相比較，從而對其他波峰與Cr的相對比值進行比較[11]。③肌醇(MI)，是神經(jīng)膠質增生的標志，當其濃度升高時，標志著神經(jīng)膠質的增生。④膽堿(Cho)，是組成細胞膜磷脂代謝的成分，是細胞膜合成和蛻變重要組成部分，是膠質的增生、細胞膜的代謝、炎癥和脫髓鞘的標志[2]。⑤乳酸(Lac)，水溶性小分子，葡萄糖無氧酵解的最終產物，在正常的腦組織測不到，而MS在急性期Lac顯著升高。在TE135ms為雙峰型向下倒置的波峰，在TE270ms則波峰向上。在大腦的Lac升高時，標志著細胞內有氧呼吸的抑制作用，腦組織供血不足，糖酵解加強。Cho和Lac均與急性炎癥的反應有關。⑥脂質(Lip)，是細胞壞死與髓鞘缺失的標志。NAA/(Cr+Cho)可用來判定單體素異常，神經(jīng)元減少和膠質增生均可以使NAA/(Cr+Cho)值減低。因此，NAA/(Cr+Cho)在評價MS病理變化上是比較敏感的[12]。許多文獻中證實NAA/(Cr+Cho)值兩側相差0.05就可以診斷為病變[13]。1H-MRS通過對腦組織代謝產物中質子的測定，加以定量定性的分析，從而評價病變的發(fā)展狀況。

1H-MRS可以為MS的病理改變提供量化信息。在MRS上，MS的特征性表現(xiàn)為膽堿、乳酸、脂質、肌醇升高，N-乙酰天門冬氨酸下降。因為MRS能較早的顯示MS患者局灶性的Cho、Lip，以及其他相關的大分子的變化的髓鞘，所以能較磁共振常規(guī)序列掃描提前幾個月顯示病灶。在MS的急性期，伴隨著局部腦水腫的消退、神經(jīng)軸索的再生和修復、髓鞘的再生以及糾正線粒體代謝紊亂，可以出現(xiàn)可逆性的NAA降低，幾天至幾個月后，NAA將返回到正常狀態(tài)。如果以持續(xù)性NAA下降為主要特征得T1低信號病灶，在1H-MRS上，NAA峰完全恢復之前，就可以提示不可逆性軸索損傷。其他代謝物的變化在急性期同樣會縮短，Cho、Lac、Lipid、MI等峰值可以在幾天到幾個月恢復正常，尤其是是Lip的動態(tài)變化一般不會持續(xù)超過6個月，有文獻認為游離Lip的峰值可以對新的病灶的發(fā)生有預測作用[14]。膠質增生將體現(xiàn)在T1低信號病灶中出現(xiàn)的持續(xù)性的肌醇增高，疾病的嚴重程度也會得到更加客觀的確診。脫髓鞘對Lac含量較敏感，當磁共振常規(guī)掃描序列還未有明顯的影像學表現(xiàn)時，1H-MRS就會表現(xiàn)出Lac的增加，從而為MS的早期診斷做出了貢獻。

Juan He[15]等研究對MS患者的NAA、肌酸和膽堿的絕對含量進行了定量的測量，MS組與對照組相比，在T1上呈低信號病灶者明顯低于等信號病灶者和對照組NAA的水平，由此我們認為是較嚴重的組織損傷。膽堿/肌酸值升高[16]，NAA/肌酸、NAA/膽堿值顯著降低[17]。軸索的損害程度可以通過NAA/肌酸值表示，在治療效果和MS 的預后[18]方面有很大的幫助。

在MS的臨床診斷中，1H MRS是一種新的非侵襲性的方法，雖然，常規(guī)的MRI掃描序列已經(jīng)對病變比較敏感，但對其化學特征的反映比較薄弱。從生物化學的角度來講，1H-MRS加深了對MS的病理生理的認識，在臨床研究上對MS的診斷提供了更加全面的信息。臨床醫(yī)生可以通過病灶病理變化以及生化代謝的特異性從而對MS有更多認知，從而可以更好的制定臨床治療方案以及后續(xù)對療效的檢測。目前，在MS的早期研究上，1H-MRS的應用還是相對薄弱的，可能與納入患者標準的界定、1H-MRS在臨床及影像學的應用以及病灶感興趣區(qū)的劃分有關。但隨著相關醫(yī)學病例的不斷充實和1H MRS工作站的不斷發(fā)展，必將在MS的臨床研究中廣泛應用，將在未來的臨床應用及實踐發(fā)展方面做出巨大的貢獻，成為監(jiān)測MS病情演變、評價療效以及判斷預后的有用工具。

參考文獻：

[1]殷旭華.MRI在多發(fā)性硬化中的應用[J].中國神經(jīng)免疫學和神經(jīng)病學雜志,2011,5:529.

[2]郭世欣,牛廣明,韓曉東,等.MRI在腦多發(fā)性硬化診斷中的應用[J].內蒙古醫(yī)學院學報，2010，2：232.

[3]McDonald W,Compston A,Edan G,et al.Recommended diagnostic criteria for multiple sclerosis ; guidelines from the Ietemational Panel on the diagnosis of multiple sclerosis[J].Ann Neurol,2001，50(1);121.

[4]Polman CH,Reingold SC,Edan G,et al.Diagnostic criteria for multiple sclerosis :2005 revisions to the “McDonald Criteria”[J].Ann Neurol,2005,58(6):840.

[5]Michael JF,Fracp AB,Mark JD,et al.Mapping of brain tumorm etabolites with proton MR spectroscopic imaging clinical relevanece[J].Radiolgy,1992,185:675.

[6]鄭誠東，蔣建章，劉梅仕.臨床神經(jīng)病學[M].哈爾濱：黑龍江科技出版社，2002:416-417.

[7]Wang Z,Zimmeman RA,Sauter R.Proton MR spectroscopy of the brain clinically useful information obtained in assessing CNS disease in children [J].AJR,1996,167:19.

[8]王志康，孫建忠.1H磁共振波譜的影響因素[J].實用放射醫(yī)學雜志，2003,19(7)：669.

[9]Bjartmar C,Battistuta J,Terada N,at al.N-acetylaspartate is an axon-specific marker of mature white matter invivo:a biochemical and immunohistochemical study on the rat optic never[J].Ann Neurol,2002,51(1):51.

[10]邱偉,胡學強.磁共振成像在多發(fā)性硬化的臨床應用[J].中國神經(jīng)免疫學和神經(jīng)病學雜志,2013,6:3328.

[11]武傳華，周建峰，楊濤.1H磁共振波譜在腦多發(fā)性硬化診斷中的價值[J].現(xiàn)代診斷與治療，2005 16(3)：136.

[12]武傳華,張志國,辛德友.腦多發(fā)性硬化-1H-MR質子波譜分析應用研究[J].磁共振成像, 2014,1:58.

[13]Mader,I Seeger U,Weis sert R,et al.Proton MR spectroscopy with metaolite-nulling reveals elevated macromolecules in acute multiple sclerosis [J].Brain,2001,124(pt5):953.

[14]He J,Inglese M,Li BS,et al.Relapsing-remitting multiple sclerosis metabolic abnormality in non enhancing lesions and normal-appearing white matter at MR imaging initial experience[J].Radiology,2005,234(1):211.

[15]趙薛旭，常華軍，李作漢，等.1H磁共振波普分析在評價多發(fā)性硬化軸索損害中的臨床價值[J].中國神經(jīng)免疫學和神經(jīng)病學雜志，2007,14(5)：253.

[16]段云云，李坤成，于春水.多發(fā)性硬化的磁共振波普研究[J].中國醫(yī)學影像技術，2006,22(1)：67.

[17]陳世林，羅明月，陳少瓊，等.多發(fā)性硬化1H核磁共振波普分析[J].臨床放射學雜志，2010,29(1)：18.

[18]Mostert JP,Sijiens PE,Oudkerk M,et al.Fluoxetine increases cerebral white matter NAA/Cr ratio in patients with multiple sclerosis[J].Neurosci Lett,2006,402(1):22.

收稿日期：(2014-03-19)

文章編號：1007-4287(2015)04-0692-02

通訊作者*