MRS在法醫學中的研究及應用

高 省，張 濤，倪春明，劉 燕，李 斌，于建云

（1.云南警官學院，云南 昆明 650223；2.嵩明縣公安局，云南 嵩明 651700；3.昆明醫科大學，云南 昆明 650500）

MRS是在磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）基礎上發展起來的新型影像學分析診斷方法，是目前臨床上少有且可客觀、無損傷研究人體器官組織代謝、生化改變及化合物定量分析的方法。MRS可檢測到腦內多種代謝物的變化，如N-乙酰天門冬氨酸（nacetylaspartateand，NAA）、膽堿類化合物（choline，Cho）、總肌酸（total creatine，Cr）、乳酸和脂肪（LL）、肌醇（myo-inosil，MI）等。 MRS 迄今已應用于缺血性腦卒中、顱內占位性病變、乳腺疾病、阿爾茨海默病、顳葉癲癇、膠質瘤、阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征等疾病的實驗及臨床研究中[1-7]，而在國內法醫學中研究及應用的報道尚較少見到，本文主要對MRS在國內外法醫學中的研究及應用進行綜述，擬為法醫學實驗研究及鑒定工作提供參考。

1 1H-MRS概述

MRS可對氫、磷和碳等原子核進行測定，目前較為常用和成熟的方法是1H-MRS[8]。1H-MRS技術包括單體素（single voxel）和多體素（multivoxel）兩種。單體素波譜由于定位不精確，臨床實際應用價值不高，故目前采用多體素波譜成像方法，以提高臨床應用價值。

1H-MRS能檢測的代謝物主要有 NAA、Cho、Cr、LL、MI，以及各代謝物的比值，如 NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr等。

NAA由神經元的線粒體產生，并運輸至神經元胞漿中。其主要分布于成熟腦組織的神經細胞及軸索，也可見于不成熟的少突膠質細胞、星型膠質細胞和軸突中。在腦缺血、癲癇、帕金森病、多發性硬化等疾病發生時，腦組織內相應神經元會丟失進而引起NAA減少，所以通常認為NAA是神經病理狀態的生物化學標志物。在正常腦實質中，NAA含量很高，其共振峰位于2.02×10 ppm，在正常1H-MRS中NAA峰最高。腦部的損傷、病變及神經元損傷都可檢測到NAA峰值下降。NAA值、NAA/Cr值、NAA/Cho值降低，可提示神經元或軸突喪失、神經功能紊亂或發生能量代謝障礙[9]。在腦白質營養不良，多發硬化以及缺氧性腦病中均可檢測到NAA含量減少[10]。腦白質海綿狀變性是目前唯一一種能引起NAA含量增加的疾病[11]。

Cho是乙酰膽堿的前體，主要包括磷酸膽堿和磷酸乙酰膽堿，其共振峰位于3.2×10 ppm，正常情況下是1H-MRS的第二高波峰。Cho是細胞膜密度和完整性的標志，存在于神經膠質細胞中。當神經膠質細胞增生及脫髓鞘改變時可見Cho增高。Cho值、Cho/Cr值增高，表明細胞分裂增值活躍、膜代謝異常增高，而下降則表明細胞缺失或損傷[12-13]。

Cr的共振峰位于3.03×10 ppm，正常情況下是1H-MRS的第三高波峰。Cr主要存在于神經元和膠質細胞中，為細胞內磷酸轉運系統和能量緩沖系統“能量代謝”的標志，是高能磷酸鹽的儲備形式和ADP及ATP的緩沖劑，與能量代謝密切相關。Cr在腦內總量較為恒定，而且在病理狀態下變化較少，所以常作衡量比較其他代謝物變化的基準值。

LL 表示乳酸（Lac）及脂質（Lip）值。 在正常情況下，Lac在腦組織中含量十分低，且在正常波譜中沒有Lac峰。當正常的有氧氧化過程被無氧糖酵解所代替，例如在發生腦缺血、低氧、癲癇、代謝異常、巨細胞聚集時，乳酸水平會明顯增高。Lac峰通常出現于1.33 ppm處，且表現為雙峰。Lac升高及堆積是線粒體功能障礙的標志，代表有氧氧化出現障礙，糖酵解加速。細胞膜Lip的馳豫時間非常短，在中等或長回波時間（TE）時通常看不到，但在短TE中可見。Lip峰位于0.8～1.5 ppm之間，且較寬大。

MI是膠質細胞及髓鞘破壞的標志。MI是一種單糖，峰值位于3.56 ppm處。在腦組織內，MI主要在膠質細胞內合成，神經元內無MI，且MI不能通過血腦屏障。MI含量增高提示膠質增生或膠質細胞體積增大，主要見于膠質細胞增多癥、星形細胞增多癥、Alzheimer癡呆等病變。此外，由于NAA、Cho、Cr的峰值會受到許多因素的影響，而它們的比值卻相對比較穩定，因此，在研究時通常考察期相互比值。

2 1H-MRS在法醫學中的研究及應用

1H-MRS在國內外的法醫學中均有研究和應用。在國內，楊天潼等[14]利用1H-MRS技術推斷不同溫度下的死亡時間，探討不受外界環境溫度影響下推斷死亡時間的可行性，研究表明NAA/Cr、Cho/Cr的死后變化與時間呈強相關性且受環境溫度影響不大，可用于不同溫度下死亡時間的推斷。該研究團隊還分別利用單體素1H-MRS和多體素1H-MRS進行死亡時間的推斷研究[15-16]。其中單體素1H-MRS結果顯示死后24 h內兔腦NAA、Cho、Cr呈現出一定的變化規律，并與死亡時間相關程度較高，可用于對一定條件下死亡時間的推斷；同時，多體素1HMRS研究結果顯示NAA/Cr、Ch/Cr的死后變化與時間呈強相關性，可用于死亡時間推斷。吳一輝等[17]對一位49歲的被匕首刺傷導致右尺神經完全離斷的中國男子進行MRS研究，在受傷后4個月該患者接受了手術，并在傷后6、12、18、24個月進行1HMRS檢測，結果顯示，在手術前IMCL/Cr、EMCL/Cr值與健側比較是升高的，隨著恢復期的延長，IMCL/Cr、EMCL/Cr值逐漸接近于健側，該研究表明，IMCL/Cr和EMCL/Cr的變化可能與周圍神經的損傷恢復有關。

國外關于1H-MRS在法醫學中的研究及應用報告較多。Ith等[18]對羊模型和人的腦組織進行1HMRS檢測，觀察腦組織代謝物的變化，并進行法醫學死亡時間的推斷，研究發現在死后3天左右，三甲基銨、丙酸鹽、丁酸鹽等代謝物開始出現。Treen等[19]回顧性分析了1H-MRS對精神分裂疾病患者檢測后谷氨酸的異常情況是否與精神疾病相關，這將為法醫精神病學的鑒定提供客觀的檢測方法和證據資料。Durieux等[20]利用1H-MRS對21例智力正常自閉癥男子和29例正常對照組進行谷胱甘肽（GSH）檢測，結果表明，實驗組和對照組皮層和皮層下腦組織GSH的含量沒有差異，GSH含量的變化與臨床病情程度也無相關性，所以1H-MRS檢測到皮層和皮層下腦組織內GSH的含量不是自閉癥的一個生物指標。Schmidt等[21]利用31P-MRS對尸體進行研究，旨在研究MRS作為法醫取證的工作，特別是對于死亡時間的確定，結果顯示31P-MRS代謝物對于確定拋尸時間作用很大。因此，MRS可能會是以后進行尸檢的一種影像學方法。Henigsberg等[22]應用1H-MRS對抗抑郁治療的抑郁癥合并創傷后應激障礙患者進行NAA、CHO、Cr值檢測，結果顯示NAA/Cr值沒有差異、CHO/Cr值升高。Oksala[23]等利用MRI對痛風病人的死亡原因進行研究，結果證實其死亡原因與的腦白質變化密切相關。Scheurer等[24]利用1H-MRS追蹤檢測一只死后羊的頭顱模型，并觀察腦代謝物的變化，以發現一種能定量和客觀推斷死亡時間的方法。Banaschak[25]等通過1H-MR研究豬的動物模型，監測死后豬腦組織內代謝物的變化，該研究將為推斷死亡時間提供新的方法。

以上研究將為法醫臨床學診斷腦震蕩、腦損傷、軸索損傷、傷殘及傷情鑒定提供更多的影像學依據；為法醫病理學的死亡時間推斷提供一種可能更為客觀、準確的影像學方法，為死亡原因提供了又一新的檢測方法；為法醫精神病學中各種精神疾病的鑒定提供一種更為客觀和可以定量的檢測方法。相信隨著MRS檢測方法的不斷成熟和完善，MRS在法醫學實踐中將會得到更加廣泛的應用。

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