腦實質囊蟲病亞臨床期的1H-MRS成像研究

王青，張承志，李信響，徐鯤，蘇潔

腦實質囊蟲病亞臨床期的1H-MRS成像研究

王青，張承志*，李信響，徐鯤，蘇潔

目的應用單體素1H-MRS波譜成像前瞻性研究對其腦實質囊蟲病亞臨床期的診斷價值。材料與方法篩選110例腦實質囊蟲病亞臨床期為研究對象，并與130例腦實質囊蟲病活蟲期為對照，進行單體素1H-MRS波譜成像檢查，觀測腦實質囊蟲(亞臨床期)病灶及其周圍區域某些微量代謝產物比值的變化，并進行對照評價。結果腦實質囊蟲病亞臨床期與正常鏡像區組各生化代謝物比值結果均無顯著性差異；腦實質囊蟲病亞臨床期組與活蟲期組統計學分析評價，其中NAA/Cho比值、Cho/Cr比值及Lip/Cr比值有差異性統計學意義，NAA/Cho比值高于活蟲期組，Cho/Cr比值及Lip/Cr比值均低于活蟲期組，并選擇NAA/Cho比值及Lip/Cr比值應用ROC曲線分析評價腦實質囊蟲病亞臨床期與活蟲期鑒別診斷效能。結論揭示腦實質囊蟲病亞臨床期和活蟲期病灶1H-MRS波譜變化特征及其變化規律，制定出相應的NAA/Cho比值及Lip/Cr比值診斷指標，對于早期診斷及早治療具有非常重要的指導意義。

神經系統囊蟲病；腦疾病；磁共振波譜學

Received 5 May 2015, Accepted 24 Mar 2016

ACKNOWLEDGMENTSThis study was supported by Grants the National Natural Science Foundation of China (No. 81060225).

腦囊蟲病對于喜食生肉的云南大理以白族為主的少數民族聚居區來說是一種常見多發病，目前MRI對腦囊蟲病的研究主要是以影像形態改變為主，本研究應用單體素1H-MRS波譜成像觀測腦實質囊蟲囊泡病灶及其周圍區域某些微量代謝產物含量的多少，發現腦實質囊蟲病灶1H-MRS波譜

變化特征及其變化規律，制定出相應的診斷指標，并應用于亞臨床期腦實質囊蟲病的早期診斷，對于及早治療具有非常重要的指導意義。

1 材料與方法

1.1 一般資料

到喜食生肉少數民族聚居區抽血做囊蟲抗體試驗健康普查，疑有陽性患者，詢問有無臨床癥狀和有或無絳蟲病史，并進一步做顱腦MRI檢查，如有典型或疑似囊性囊蟲病灶，且無臨床癥狀的患者確定為腦實質囊蟲病亞臨床期[1-2]病例組(110例)，選擇經臨床確診(抗囊蟲治療有效、免疫酶聯反應或經手術證實)有癲癇發作，四肢無力、頭暈頭痛、惡心嘔吐、腦膜刺激征癥狀等，具有典型囊泡樣MRI表現的確定為活蟲期對照組(130例)，上述兩組病例共240例，年齡范圍15～58歲，男女比例2.5∶1，所有患者已簽署知情同意書。

1.2 檢查方法及掃描參數

應用美國GE公司生產1.5 T HDe磁共振掃描儀，單通道正交頭顱線圈，采用SV-PROBEP144波譜序列，掃描參數：TR 1500 ms，TE 144 ms,立體像素厚度根據囊泡直徑大小確定(興趣區厚度選擇大于囊泡直徑2～3 mm)，FOV大小與單體素厚度一致，激勵次數8.0，頻率方向A/P。亞臨床期的囊泡病灶選擇直徑在5 mm以下，囊壁均菲薄，頭節不顯示或模糊或較小，病灶周圍均無水腫囊泡。所有囊泡病灶都要置于掃描矩形興趣區中央，并要避免和減少周圍正常組織結構及其囊泡繼發病理變化磁化率差別的干擾，兩組共選擇362囊泡病灶進行MRS掃描，周圍施加飽和帶；病例組與對側鏡像正常組測量病灶矩形興趣區范圍大小必須保持一致，以避免測量誤差。

1.3 圖像分析

圖像由2名經驗豐富醫師分別對亞臨床期囊泡病灶、活蟲期囊泡病灶及各期對側鏡像正常腦組織區域各含氫代謝化合物進行分析測量，測量的方法借助每幅圖左邊比例尺，并計算各代謝物質的比值，測量結果不一致時，共同復核確定。

1.4 統計學分析

運用SPSS 16.0軟件包進行統計分析，對圖像進行各代謝化合物數據測量，各代謝化合物比值結果采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義，采用ROC曲線分析，并根據最大約登指數確定最佳診斷臨界值，以此評價對腦實質囊蟲病亞臨床期與活蟲期鑒別診斷效能，采用等級資料Spearman相關性檢驗，P＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 腦實質囊蟲病亞臨床期及活蟲期病灶MRS表現

亞臨床期組與正常鏡像區組各生化代謝物比值NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及Glx/Cr結果均無顯著性差異(表1)；活蟲期組與正常鏡像區組比較Cho峰增高，NAA峰減低(圖1)，相應NAA/Cho比值減低，差別有統計學意義，其余生化代謝物比值NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及Glx/Cr結果無顯著性差異(表2)；囊泡病灶從亞臨床期發展到活蟲期，Cho峰逐漸升高，NAA逐漸減低，囊泡病灶在亞臨床期出現Lip 1.3峰有46例(圖2)，Lip 1.3峰隨著病變的進一步發展逐漸升高(圖3)。 相應NAA/Cho比值明顯減低，Lip/Cr比值升高，差異有統計學意義，其余生化代謝物比值NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及Glx/Cr結果無顯著性差異(表3)。

2.2 腦實質囊蟲病亞臨床期組和活蟲期組NAA/Cho及Lip/Cr比值的ROC曲線分析

表1 亞臨床期組病灶區及正常組鏡像區各代謝化合物比值MRS改變Tab. 1 The change of single voxel1H magnetic resonance spectroscopy in various biochemical metabolites of the leision of subclinical neurocysticercosis and the normal scope which is symmetrical with that lesion

ROC曲線分析提示：NAA/Cho比值ROC曲線

下面積為0.802，Lip/Cr比值ROC曲線下面積為0.960 (圖4)。應用Youden指數法確定NAA/Cho比值為1.175作為閾值時，診斷敏感性和特異度均較高，敏感度為88.9%，特異度為57.1%；當Lip/Cr比值為0.395作為閾值時，診斷敏感度和特異度均較高，敏感度為88.9%，特異度為85.7%。

表2 活蟲期組病灶區及正常組鏡像區各代謝化合物比值MRS改變Tab. 2 The change of single voxel1H magnetic resonance spectroscopy in various biochemical metabolites of the lesion of live worms stage and the normal scope which is symmetrical with that lesion

表3 亞臨床期組及活蟲期病灶區各代謝化合物比值MRS改變Tab. 3 The change of single voxel1H magnetic resonance spectroscopy in various biochemical metabolites of the lesion of subclinical neurocysticercosis and live worms stage

圖1 A：腦囊蟲病活蟲期囊泡病灶矩形興趣區范圍；B：單體素1H-MRS波譜檢測到活蟲期囊泡病灶NAA峰減低，Cho峰升高，Cr峰減低；C：腦囊蟲病活蟲期囊泡病灶對側鏡像正常組矩形興趣區范圍；D：單體素1H-MRS波譜檢測到腦囊蟲病活蟲期囊泡病灶對側鏡像正常組矩形興趣區范圍NAA峰、Cho峰及Cr峰正常對照值，未出現Lip峰 圖2 A：腦囊蟲病亞臨床期囊泡病灶矩形興趣區范圍；B：為單體素1H-MRS波譜檢測到亞臨床期期囊泡病灶，出現Lip峰 圖3 A：為腦囊蟲病活蟲期囊泡病灶矩形興趣區范圍；B：為單體素1H-MRS波譜檢測到亞臨床期期囊泡病灶， NAA峰稍減低，Cho峰稍升高，Cr峰稍減低，Lip峰存在Fig. 1 A: The lesion scope of the neurocysticercosis (live worms stage) is marked by a rectangle frame. B: The single voxel1H magnetic resonance spectroscopy of the neurocysticercosis(live worms stage) shows decreased NAA and Cr peak and increased Cho peak. C: The normal scope which is marked is symmetrical with the lesion. D: The single voxel1H magnetic resonance spectroscopy from normal area shows the normal NAA, Cho and Cr peak, and no Lip peak. Fig. 2 A: The lesion scope of subclinical neurocysticercosis. B: The single voxel1H magnetic resonance spectroscopy of subclinical neurocysticercosis has the peak of Lip. Fig. 3 A: The lesion scope of the neurocysticercosis(live worms stage) is marked. B: The single voxel1H magnetic resonance spectroscopy of the neurocysticercosis(live worms stage) shows decreased NAA and Cr peak and increased Cho peak, and Lip peak.

當NAA/Cho比值為1.175作為診斷界值時，鑒別本組腦實質囊蟲病亞臨床期組及活蟲期組的敏感度為80.3% (94/117)，特異度為87% (107/123)，準確度為83.8% (201/240)，陽性預測值為85.5% (94/110)，陰性預測值為82.3% (107/130)。當Lip/Cho比值為0.395作為診斷界值時，鑒別本組腦實質囊蟲病亞臨床期組及活蟲期組的敏感度為89.7% (104/116)，特異度為95.2% (118/124)，準確度為92.5% (222/240)，陽性預測值為94.6.5% (104/110)，陰性預測值為90.8% (118/130)。

2.3 腦實質囊蟲病亞臨床期至活蟲期囊泡病灶NAA/ Cho及Lip/Cr比值變化相關性分析

NAA/Cho比值與腦實質囊蟲病亞臨床期至活蟲期囊泡病灶病程變化呈負相關(r=–0.520，P=0.039)；Lip/Cr比值與腦實質囊蟲病亞臨床期至活蟲期囊泡病灶病程變化呈正相關相(r=0.796, P=0.000)。

圖4 腦實質囊蟲病亞臨床期組和活蟲期組NAA/Cho及Lip/Cr比值的ROC曲線分析Fig. 4 Analysis of cerebral parenchymal cysticercosis subclinical group and ROC group NAA/Cho curve of live insects and the ratio of Lip/Cr.

3 討論

3.1 腦實質囊蟲病亞臨床期及活蟲期1H-MRS波譜改變及其意義

1H-MRS波譜成像是目前唯一無創性研究活體內部器官、組織的代謝及生理生化改變的定量分析手段[1]，它的物理學基礎是共振現象，化學位移和自旋耦合現象使含有同一種1H原子核的不同化合物中不同分子集團在頻率軸的不同位置以譜線的形式表示出來，筆者選擇單體素點分辨波譜(SV-PROBE)序列進行研究，是因為SV-PROBE采集到的1H-MRS波譜信號較其它模式不容易丟失，信噪比較高，分辨率較好，基線穩定，信號采集時間較短，對各種代謝物的定量更加可靠，并且對運動偽影相對不敏感[2-3]。

本研究分別對亞臨床期囊泡病灶、活蟲期囊泡病灶及各期對側鏡像正常腦組織區域的NAA、Cho、Cr、Lip、mI和Glx等代謝化合物進行分析測量，其中Cr包括肌酸和磷酸肌酸，在中樞神經系統主要存在于神經元及膠質細胞中，在低代謝狀態時升高，在高代謝狀態下降低。由于腦組織的Cr濃度相對穩定，故常用作對照值[4]。腦實質囊蟲病亞臨床期囊泡病灶、活蟲期囊泡病灶及其對側鏡像正常腦組織區域微量代謝化合物對照分析結果研究表明，隨著腦實質囊蟲病從亞臨床期發展到活蟲期囊泡病灶及周圍腦組織微量代謝化合物NAA及Cr逐漸減低，Cho逐漸峰升高，Lip峰在正常組鏡像區未出現，本研究Lip 1.3峰在亞臨床期出現占41.8%，并隨著病變發展到活蟲期Lip 1.3峰明顯增多，逐漸升高。亞臨床期囊泡病灶與對側鏡像正常腦組織區域各代謝物質的比值進一步統計學分析均無顯著性差異(P＞0.05)，筆者認為腦實質囊蟲病在亞臨床期除了部分病灶出現Lip峰外，其余生化代謝化合物由于囊尾蚴處于早期發育階段未對周圍腦組織產生明顯的病理生化改變。亞臨床期與活蟲期囊泡病灶各代謝物質的比值NAA/Cho比值減低、Cho/Cr比值及Lip/Cr比值都升高，并進一步作統計學分析均有顯著性差異(P＜0.05)。NAA被認為是神經元的標志物，是神經元密度與活力的標志[5]，NAA需通過蘋果酸-天冬氨酸等穿梭機制才能轉移到線粒體內，這是NAA大量存在于成人腦組織細胞液中的主要原因[6]。腦實質囊蟲病隨著囊泡病灶從亞臨床期到活蟲期的演變發展，異蛋白釋放逐漸增多，并在異蛋白的作用下，導致周圍神經元的破壞缺失，髓鞘的變性及代謝功能障礙，從而引起神經元密度和活力不斷下降即NAA濃度的下降。Cho包含磷酸甘油膽堿、磷酸膽堿和磷脂酰膽堿等膽堿化合物，它參與膜的合成與分解代謝，是細胞膜磷脂代謝的重要組成，它的含量與細胞膜的磷脂代謝、細胞密度及細胞增生有關[7]。在腦實質內囊尾蚴發育早期頭節尚未形成，囊壁均菲薄完整，囊液自由水較多，隨著囊泡病變的進一步發展，囊壁皮下層細胞密集增多，頭節的形成，囊壁的逐漸增厚，囊液結合水的增多，大量異蛋白釋放到周圍腦組織，均導致囊泡壁細胞膜及周圍腦組織細胞膜上的磷脂代謝旺盛，細胞密度增高及細胞增生，故Cho峰值的升高，研究結果NAA/Cho 比值與腦實質囊蟲病亞臨床期至活蟲期囊泡病灶病程變化呈負相關(r=–0.520, P=0.039)，進一步證明上述NAA峰值及Cho峰值的變化，國外文獻報道腦囊蟲病MRS波譜不出現NAA峰[8]，Cho峰值增高與本研究結果不一致。本研究在亞臨床期囊泡病灶中，有41.8%的囊泡病灶出現Lip峰，主要出現在1.3 ppm處，而1.3 ppm處主要是由Lip鏈的亞甲基(-CH2)和Lac的甲基(-CH3)產生的，而本研究采用TE為144 ms，因此Lip頻率部分與乳酸峰頻率重疊，隨著病變發展到活蟲期Lip 1.3峰明顯增多，Lip/Cr比值增高明顯，筆者認為是腦實質囊蟲病囊尾蚴早期發育及病變發展較為特征性改變，Lip峰有時被稱為“壞死峰”，并提出Lip與壞死的相關性可能是由于膜崩解脂滴形成所致，脂滴的出現要早于組織學所能觀察到的壞死[9-11]，Lip1.3峰波譜信號主要來自于脂滴的脂肪酰基的一部分，該部分相對具有流動性(也稱為移動脂肪)，并不再被限制在膜磷脂內。當腦實質囊蟲病囊泡病灶發育到一定的階段，囊泡壁細胞膜及其周圍腦組織細胞膜崩解，也就是囊泡病灶邊緣的巨噬細胞或退變壞死組織細胞，將腦組織結構中的脂肪分解成小分子脂質，導致脂滴的出現增多并相對流動，這與文獻報道解釋Lip出現或升高相似[12]，Lip 1.3峰恰好代表及反映這一過程退變或壞死的變化，也進一步解釋說明研究結果Lip/Cr比值與腦實質囊蟲病亞臨床期至活蟲期囊泡病灶病程變化呈正相關相(r=0.796, P=0.000)。

3.2 MRS波譜改變對腦實質囊蟲病亞臨床期及活蟲期的鑒別診斷價值

本研究根據對以上各組間生化代謝物比值進行差異性t檢驗結果，表示差異有統計學意義之后，篩選出有代表意義的腦實質亞臨床期組與活蟲期組NAA/Cho比值和Lip/Cr比值進一步做ROC曲線分析，數據結果顯示，腦實質囊蟲病亞臨床期NAA/Cho比值和Lip/Cr比值的ROC曲線下面積在與腦實質囊蟲病活蟲期比較，說明NAA/Cho比值和Lip/Cr比值在鑒別腦實質囊蟲病亞臨床期與活蟲期鑒別診斷效能均較高，其中Lip/Cr比值更具有非常高的準確性，Lip/Cr比值敏感度非常接近于NAA/Cho比值，特異度高于NAA/Cho比值，說明NAA/Cho比值和Lip/Cr比值漏診相對比例均較低，Lip/Cr比值誤診相對比例較NAA/Cho比值低，并且通過本組病例逆向驗證，均支持上述兩個閾值在腦實質囊蟲病亞臨床期與活蟲期鑒別診斷效能分析。

3.3 研究的局限性

本研究未能對各組病例相對應的組織病理學結構及腦脊液酶聯免疫吸附測定進行更詳細的分析研究，腦實質囊蟲病亞臨床期與活蟲期NAA/Cho比值和Lip/Cr比值存在一定的重疊區域，需結合有無臨床癥狀及各組病灶MRI表現特征及擴散加權圖像才能得出更為準確的診斷，也未能對病例進行隨訪復查。

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1H magnetic resonance spectroscopy studies on subclinical neurocysticercosis

WANG Qing, ZHANG Cheng-zhi*, LI Xin-xiang, XU Kun, SU Jie
Department of Radiology, Affiliated Hospital of Dali University, Yunnan Province, Dali 671000, China

Objective:To evaluate the clinical application of single voxel1H magnetic resonance spectroscopy in diagnosis of subclinical neurocysticercosis.Materials and Methods:One hundred and ten cases of subclinical neurocysticercosis and 130 cases of cerebral cysticercosis (live worms stage) with contrast enhanced single voxel1H magnetic resonance spectroscopy were screened for this study. Observation of the change in ratio of the lesions of the subclinical neurocysticercosis and some trace metabolites around the lesions was done. Results: The group of subclinical neurocysticercosis has no significant difference with normal control group in various biochemical metabolites. The ratios of NAA/Cho, Cho/Cr and Lip/Cr have statistical significance in the analysis and evaluation of subclinical neurocysticercosis group and live worms stage group. The ratio of NAA/Cho in subclinical neurocysticercosis group is higher than live worms stage group. The ratios of Cho/Cr and Lip/Cr of the former are lower than that of the latter. The ratios of NAA/Cho and Lip/Cr evaluate the differential diagnosis efficiency between subclinical neurocysticercosis stage and live worms stage on ROC curve. Conclusions:1H-MRS reveals the changes in characteristics of subclinical neurocysticercosis stage and live worms stage so as to evaluate the corresponding diagnosis index of the ratios of NAA/Cho and Lip/Cr, which are of great value to early diagnosis and treatment of the neurocysticercosis.

Neurocysticercosis; Brain diseases; Magnetic resonance spectroscopy

國家自然科學基金(編號：81060225)

大理學院附屬醫院放射科，大理671000

張承志，E-mail: dlfuzcz@163.com

2015-05-05

接受日期：2016-03-24

R445.2；R742

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.05.009王青, 張承志, 李信響, 等. 腦實質囊蟲病亞臨床期的1H-MRS成像研究. 磁共振成像, 2016, 7(5): 365–370.

*Correspondence to: Zhang CZ, E-mail: dlfuzcz@163.com