1H-MRS在顱腦常見腫瘤診斷與鑒別診斷中的價值

王金梅，張　敏，陸志前，劉建光，姜從革，張　軍

(宣城市人民醫院　影像科，安徽　宣城　242000)

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·影像醫學·

1H-MRS在顱腦常見腫瘤診斷與鑒別診斷中的價值

王金梅，張敏，陸志前，劉建光，姜從革，張軍

(宣城市人民醫院影像科，安徽宣城242000)

【摘要】目的：探討氫質子磁共振波譜(1H-MRS)在顱腦常見腫瘤診斷與鑒別診斷中的價值。方法：回顧性分析經術后病理或臨床確診的43例腦腫瘤患者的臨床和MR資料，其中膠質瘤(組)18例，腦膜瘤(組)13例，轉移瘤(組)12 例。所有患者行常規MRI及1H-MRS檢查，并盡量選取病灶對側正常腦組織作為參照區，測定腫瘤實質區膽堿(Cho)、乙酰天門冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、脂質(Lip)、乳酸(Lac)及丙氨酸(Ala)代謝產物濃度的峰值，計算NAA/Cho、Cho/Cr、NAA/Cr比值，并與參照區上述比值進行對照分析。結果：3組腫瘤常規MRI多表現為等/稍長T1、稍長/長T2信號，伴有不同程度強化及周圍水腫。1H-MRS顯示各腫瘤實質區Cho峰明顯升高、NAA峰明顯降低或缺失、Cr峰不同程度降低，高級別膠質瘤及轉移瘤常見Lip及Lac峰，腦膜瘤可見特征性Ala峰。各腫瘤實質區Cho/Cr、NAA/Cho、NAA/Cr比值與參照區比較差異具有統計學意義(P<0.05)。腦膜瘤組NAA/Cr、NAA/Cho明顯低于膠質瘤、轉移瘤組，差異具有統計學意義(P<0.05)。低級別膠質瘤Cho/Cr比值明顯低于高級別膠質瘤，差異具有統計學意義(P<0.05)。高級別膠質瘤Cho/Cr比值低于轉移瘤，且差異有統計學意義(P<0.05)。結論：1H-MRS對顱內膠質瘤、腦膜瘤及轉移瘤的診斷具有重要意義，當三者常規MRI表現相似時，1H-MRS具有一定的鑒別診斷價值。

【關鍵詞】磁共振成像；磁共振波譜學；氫質子；顱腦腫瘤；診斷；鑒別

【DOI】10.3969/j.issn.1002-0217.2016.02.019

膠質瘤、腦膜瘤及轉移瘤是常見顱腦腫瘤，MRI為其重要檢查方法。但常規MRI僅是形態學成像，不能反映組織功能代謝情況，對于形態學相似的腫瘤難以做出定性診斷。特別是對于膠質瘤多發或轉移瘤單發的病例，以及位于腦表面縱裂池旁、外側裂池旁及腦灰白質交界區的腫瘤更難以診斷、鑒別[1]。1H-MRS是目前唯一能非侵入性測定人體組織器官能量代謝、生物化學變化及化合物定量的影像學方法，彌補了常規MRI在定性診斷方面的不足。本文通過對43例確診為腦腫瘤患者的常規MRI及1H-MRS資料進行綜合分析，探討1H-MRS在顱腦常見腫瘤診斷與鑒別診斷中的應用價值。

1資料與方法

1.1臨床資料搜集經手術病理或臨床確診43例腦腫瘤患者的資料，其中膠質瘤18例，男11例，女7例，年齡26～66歲，平均年齡(44.50±11.54)歲。按WHO2007年分類，Ⅰ～Ⅱ級膠質瘤為低級別組8例，Ⅲ～Ⅳ級膠質瘤為高級別組10例；腦膜瘤13例，男6例，女7例，年齡44～80歲，平均年齡(61.07±10.70)歲；轉移瘤12例，男7例，女5例，年齡42～77歲，平均年齡(61.33±11.18)歲，其中乳腺癌腦轉移1例、腎透明細胞癌腦轉移1例，肺癌腦轉移10例。

1.2儀器與方法采用德國西門子公司Symphoy1.5T超導型磁共振掃描儀。所有患者行頭顱MRI常規及1H-MRS檢查，常規MR檢查使用標準頭顱正交線圈，仰臥位掃描，采用SE序列(TR500 ms/TE8.4 ms)和TSE序列(TR4000 ms/TE90 ms)分別獲取橫斷位T1WI、T2WI及矢狀位T2WI圖像，TIRM序列(TR8810 ms /TE104 ms)獲取橫斷位自由水抑制圖像，必要時增加冠狀位掃描；增強掃描對比劑使用Gd-DTPA，用量為0.1mmol/kg，采用T1WI脂肪抑制序列(TR339ms/TE11ms)掃描分別獲取橫斷位、矢狀位及冠狀位圖像。

1H-MRS檢查采用點波譜分析法(point resolved spectroscopy)，采集序列為SVS-se序列(TR1500 ms/TE135 ms)，采集時間4 min 54 s，平均次數192；選取病灶感興趣區(regionns of interest,ROI)作為采集點，并盡量選取病灶對側相應部位正常腦組織作為參照區。常規MR橫斷位、矢狀位及冠狀位上進行交叉定位。感興趣區以腫瘤實質區為中心，盡量避開壞死、囊變區及鄰近腦脊液、顱骨、皮下脂肪及含氣竇腔等組織結構；感興趣區大小為15 mm×15 mm×15 mm～20 mm×20 mm×20 mm；自動勻場、水抑制后開始掃描，掃描結束后，手工設定檢測物指標，機器自帶軟件自動識別和計算各代謝產物的峰值。

1.3統計學方法各腫瘤間比較采用單因素方差分析，P<0.05表示差異有統計學意義。

2結果

2.1常規MRI表現18例膠質瘤中，8例為Ⅰ～Ⅱ級膠質瘤，10例為Ⅲ～Ⅳ級膠質瘤，高級別膠質瘤平掃多表現為稍長T1、稍長/長T2信號，增強掃描為花環狀或不規則形強化，瘤周伴不同程度水腫信號。12例轉移瘤中，2例為單發，其余10例均為多發(病灶數目≥3)，平掃呈等/稍長T1、長T2信號，增強掃描呈花環狀或結節樣強化，其中3例瘤周出現大片狀水腫信號。腦膜瘤13例，平掃表現為等/稍長T1、等/稍長T2信號，增強掃描明顯或中等度強化，其中3例腫瘤周圍水腫明顯(2例位于大腦縱裂池旁，1例位于外側裂池旁)。

2.21H-MRS表現各腫瘤實質區NAA峰明顯降低或缺失，Cho峰明顯升高。膠質瘤表現為NAA峰顯著下降，Cr峰輕度或中等度下降，Cho峰明顯升高，而且腫瘤級別越高，即惡性程度越大，Cho峰值越高，NAA峰值越低，其中2例可見Lip峰，2例可見Lac峰，Lac峰表現為倒置雙峰(圖1a)。腦膜瘤表現為Cho峰明顯升高，Cr峰極低，有5例表現為NAA峰缺失，其余8例均表現為NAA峰極低，3例可見Ala峰，1例出現Lip峰(圖1b)。轉移瘤表現為Cho峰明顯升高，Cr峰極低或缺失，NAA峰極低，4例可見Lip峰，3例可見Lac峰(圖1c)。

a.MRS表現：Cho峰明顯升高，NAA峰顯著下降，Cr峰中等度下降，可見Lac峰(倒置雙峰)。b.MRS表現：Cho峰顯著升高，Cr峰極低，NAA峰極低、幾乎缺失，可見Ala峰。c.MRS表現：Cho峰顯著升高，Cr峰顯著降低，NAA峰顯著降低，可見Lip峰及Lac峰。

圖1不同腫瘤的1H-MRS表現

2.3不同類型腦腫瘤及參照區代謝物比值比較見表1。由表1可見，與參照區比較，各腫瘤實質區NAA/Cho、 NAA/Cr比值明顯降低，Cho/Cr比值明顯升高，且差異具有統計學意義(P<0.05)。腦膜瘤組NAA/Cr、NAA/Cho明顯低于膠質瘤、轉移瘤，差異具有統計學意義(P<0.05)。低級別膠質瘤較高級別膠質瘤NAA/Cr、NAA/Cho高，Cho/Cr低，且Cho/Cr比值存在顯著性差異(P<0.05)。高級別膠質瘤較轉移瘤NAA/Cho高，NAA/Cr、Cho/Cr低，且Cho/Cr有統計學差異(P<0.05)。

組別NAA/ChoCho/CrNAA/Cr高級別膠質瘤0.26±0.053.37±0.410.89±0.19低級別膠質瘤0.45±0.082.20±0.210.94±0.10腦膜瘤0.06±0.045.63±3.440.26±0.25轉移瘤0.14±0.128.51±5.050.91±0.79參照區1.21±0.081.30±0.071.58±0.12F值267.65510.31315.427P值0.0000.0000.000

3討論

目前，顱腦腫瘤的診斷與鑒別主要依靠MRI常規及功能成像，如DWI、PWI、DTI等，但都不能提供腫瘤的代謝信息。1H-MRS技術是目前唯一可以無創檢查活體內腦腫瘤代謝信息的方法，這是任何體外實驗都無可比擬的優勢[2]。常見顱腦腫瘤的代謝產物有NAA、Cho、Cr、Lac、Lip、Ala、Glx(谷氨酰胺及谷氨酸復合物)等。NAA峰位于2.02 ppm處，是神經元的標志物，腦腫瘤等病理狀態下，NAA值降低，其峰值降低程度與正常神經元破壞的程度呈正相關[3]。腦膜瘤、轉移瘤由于瘤內不含神經元，理論上MRS中NAA峰應該缺失。實際上，腦膜瘤、轉移瘤MRS中常可見到較低NAA峰，原因可能是腫瘤對正常腦組織侵犯，或腫瘤邊緣體素容積效應所致[4]。Cho峰位于3.22 ppm處，是反映髓鞘形成、細胞代謝和膠質增生的指標。研究表明[5]，腫瘤實質區Cho/Cr與腫瘤級別呈正相關。Cr峰位于3.02 ppm處，主要由Cr和pCr(磷酸肌酸)組成，在同一個體腦內不同代謝情況下總量較恒定，可將Cr峰作為參照物，得到其他代謝產物與Cr的相對比值，從而進行比較。Lip峰位于0.9～1.5 ppm處，主要指游離脂肪，常見于腫瘤壞死、脂質析出。Lip峰可作為較有意義的鑒別良惡性腫瘤的指標，對于未治療的腫瘤若波譜曲線中出現Lip峰高度提示惡性腫瘤[6]。Lac峰位于1.33 ppm處，是無氧糖酵解的產物，見于腦缺血缺氧等病理狀態。Lac峰有時與Lip峰重疊，可采用改變TE的方法加以區別，在TE=136 ms的1H-MRS上，Lac波峰向下，在TE=272 ms的1H-MRS上，Lac波峰向上[7]；本研究中MRS序列采用TE為135 ms。Ala峰位于1.48 ppm，Glx峰位于2.2～2.4 ppm及3.6～3.8 ppm處，二者增高被認為是腦膜瘤的特征表現[7]。Jaskolski等[4]認為，Ala峰常出現在腦膜瘤波譜圖像中，但不是所有腦膜瘤波譜圖像中均出現，Ala峰可作為腦膜瘤的特征性標志。

本研究病例中，膠質瘤MRS典型表現為Cho峰明顯升高，NAA峰顯著下降，Cr峰輕度下降或無明顯變化，并可出現Lac和Lip峰。隨著膠質瘤惡性程度的增加，Cho峰呈上升趨勢，NAA峰呈下降趨勢，高級別膠質瘤Cho峰值明顯高于低級別膠質瘤，NAA峰值明顯低于低級別膠質瘤，說明高級別膠質瘤腫瘤細胞增殖更活躍，正常神經元破壞更嚴重。低級別膠質瘤較高級別膠質瘤NAA/Cr、NAA/Cho高，Cho/Cr低，Cho/Cr比值存在顯著性差異(P<0.05)，提示MRS有助于膠質瘤分級，其中Cho/Cr比值反映腫瘤級別較穩定，與苗紅等[8]的研究相一致。腦膜瘤NAA/Cr、NAA/Cho明顯低于膠質瘤、轉移瘤，差異具有統計學意義(P<0.05)。另本組病例中有3例腦膜瘤瘤周水腫顯著(其中2例位于大腦縱裂旁，1例位于外側裂池旁)，常規MR表現與膠質瘤、轉移瘤極為相似，難以做出診斷。行1H-MRS檢查后，其中2例病例可見特征性Ala峰，起到了重要鑒別診斷作用，也表明Ala峰可作為常規MR表現不典型腦膜瘤與顱內其他腫瘤鑒別的指標。10例高級別膠質瘤中2例出現Lip峰，2例出現Lac峰；12例轉移瘤中4例出現Lip峰，3例出現Lac峰；腦膜瘤組1例出現Lip峰。轉移瘤Lac和Lip峰出現頻率較高，這與腫瘤的細胞增殖和有絲分裂增加導致細胞膜代謝異常增高、能量耗竭及無氧糖酵解有關；同時提示Lip峰與腫瘤的惡性程度、壞死相關，即腫瘤的惡性程度越高，壞死越多，出現Lip峰的幾率越大。牛磊等[9]認為高級別膠質瘤較轉移瘤實質區NAA/Cho低、Cho/Cr高，本文顯示高級別膠質瘤較轉移瘤腫瘤實質區NAA/Cho高、Cho/Cr低，分析原因，與轉移瘤不含神經元，NAA峰更低或缺失、Cr峰明顯下降，而膠質瘤Cr峰僅輕度下降有關。MRS還可鑒別膠質瘤復發與放射性腦壞死[10]。在常規MR圖像上，兩者影像表現大多相似，但是MRS表現存在很大差異。膠質瘤復發通常表現為Cho峰明顯上升，NAA、Cr峰下降或消失，可見Lac及Lip峰，放射性腦壞死表現為Cho、NAA和Cr峰均較低，可出現Lip峰，無Lac峰。

另有研究[11-12]表明，高級別膠質瘤與轉移瘤瘤周水腫MRS表現可作為膠質瘤與轉移瘤的重要鑒別診斷依據。由于膠質瘤為侵襲性生長腫瘤，瘤周水腫區可出現異常波譜，而轉移瘤有清楚的邊界，瘤周水腫區不出現異常波譜。所以腫瘤周圍水腫區MRS表現可作為高級別膠質瘤與轉移瘤的鑒別指標。本研究主要研究腫瘤實質區代謝物含量的變化，未對瘤周水腫作重點研究。綜上所述，1H-MRS可以提供顱內不同腫瘤的代謝信息，對腦膜瘤、膠質瘤及轉移瘤能夠有效地做出診斷與鑒別診斷，MRS并能為膠質瘤的分級提供可靠依據，具有一定的臨床應用價值。

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Values of1H-MRS in the diagnosis and differential diagnosis of brain tumors

WANGJinmei,ZHANGMin,LUZhiqian,LIUJianguang,JIANGCongge,ZHANGJun

Department of Medical Imaging,Xuancheng Municipal People′s Hospital,Xuancheng 242000,China

【Abstract】Objective：To assess the value of proton magnetic resonance spectroscopy(1H-MRS) in the diagnosis and differential diagnosis of brain tumors.Methods:Magnetic resonance imaging(MRI) data were reviewed in 43 cases of brain tumors confirmed by previous clinical diagnosis or postoperative pathology.Eighteen were glioma,13 meningioma and 12 metastases.All patients underwent conventional MRI and1H-MRS examination.The normal brain tissue contralateral to the lesion was fixed as reference.Uptake concentration of choline(Cho),N-acetyl aspartate(NAA),creatine(Cr),lipie(Lip),lactic acid(Lac) and alanine(Ala) was determined,respectively at the lesion and normal tissue,and comparatively analyzed for the ratios among these indicators.Results:Conventional MRI manifested as isometric or slightly longer signal on T1WI,slightly high or higher signal on T2WI,with enhancement and edema being seen in the three sorts of tumors.However,1H-MRS demonstrated significantly elevated uptake of Cho,yet decreased or deleted NAA in the solid area of tumor,where Cr was reduced to a certain degree.Lip and Lac peaks were detected in the high-grade glioma and metastases,and distinctive Ala peak was seen in meningioma.The ratios of Cho/Cr,NAA/Cho and NAA/Cr were significant different between brain tumors and normal brain tissues(P<0.05),and were significantly lower in meniagiomas than the glioma and metastases(P<0.05).Low-grade tumors had higher ratio of Cho/Cr than the high-grade ones that were lower than the metastases(P<0.05).Conclusion:1H-MRS is a powerful method for the diagnosis of brain tumors,especially for differential diagnosis of glioma,meniagioma and metastases.1H-MRS is of highest value in differential diagnosis of the three sorts of brain tumors as conventional MRI examination demonstrates similar signals.

【Key words】magnetic resonance imaging;magnetic resonance spectroscopy;hydrogen proton;brain tumors;diagnosis;differentiation

【文獻標識碼】【中圖號】R 739.4;R 445.2A

作者簡介：王金梅(1982-)，女，主治醫師，(電話)18956316232，(電子信箱)94363004@qq.com.

收稿日期：2015-08-04

文章編號：1002-0217(2016)02-0167-04