1H?MRS磁共振波譜分析在腦干損傷患者傷情及預(yù)后評判中的應(yīng)用

周和平　陳新生　施正生　查正江　王俊　趙鵬　陳敏

安徽醫(yī)科大學(xué)附屬安慶醫(yī)院神經(jīng)外科（安徽安慶 246003）

腦干損傷是常見且嚴(yán)重的重型顱腦損傷，致殘、致死率極高，目前臨床療效不佳，進(jìn)一步提高其救治水平，是目前一個(gè)很實(shí)際而迫切的問題。腦干損傷診斷及治療主要依靠癥狀及醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)，常規(guī)影像學(xué)檢查難以科學(xué)判斷病情，給臨床治療帶來困難，因而探尋準(zhǔn)確且可靠的檢測方法對腦干損傷的診斷及治療意義重大。腦干損傷患者多出現(xiàn)嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙，伴有神經(jīng)核團(tuán)及纖維束的損害，通過檢測損傷區(qū)神經(jīng)物質(zhì)變化，從而能更加客觀反映病情。質(zhì)子磁共振波譜分析（1H?magnetic resonance spectroscopy，1H?MRS）為一種新型功能磁共振技術(shù)，在新生兒腦發(fā)育障礙、神經(jīng)系統(tǒng)變性等疾病中運(yùn)用較廣［1-2］。通過定量檢測腦細(xì)胞內(nèi)一些神經(jīng)物質(zhì)，對腦組織的生化代謝變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，可直接客觀反映腦內(nèi)病情［3-4］。1H?MRS作為新技術(shù)為腦干損傷的診斷、治療及療效評判提供了新的方法，有著廣泛的應(yīng)用前景，1H?MRS作為新技術(shù)目前臨床研究報(bào)道不多。本研究對45例腦干損傷患者在傷后進(jìn)行1H?MRS檢測，并進(jìn)行直線回歸分析，以探討腦干損傷后神經(jīng)代謝特點(diǎn)及其對病情程度和預(yù)后評估的臨床價(jià)值。

1　資料與方法

1.1一般資料按腦干損傷納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）顱腦外傷后持續(xù)性意識(shí)障礙，格拉斯哥評分（Glasgow coma score，GCS）：3～10分，且伴有瞳孔、生命體征改變；（2）顱腦CT顯示腦干周邊腫脹及點(diǎn)片狀出血；（3）病情允許進(jìn)行磁共振波譜分析檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）腦干功能衰竭合并呼吸、循環(huán)衰竭；（2）傷前有嚴(yán)重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾患，如腦梗死、腦出血、癲癇、多發(fā)性硬化、老年性癡呆等。共納入2015年3月至2016年10月安徽醫(yī)科大學(xué)附屬安慶醫(yī)院神經(jīng)外科收治的腦干損傷患者45例（損傷組），其中男22例，女23例；年齡18～65歲。致傷原因：車禍傷22例，墜落傷16例，打擊傷7例。GCS評分：3～5分18例，6～8分16例，9～10分11例。全部病例均進(jìn)行頭顱CT檢查，1H?MRS檢測時(shí)間為傷后8 h～16 d，平均10.6 d。腦干損傷病患根據(jù)GCS分為特重傷組（3～5分）、重度傷組（6～8分）、中度傷組（9～12分）；依據(jù)格拉斯哥預(yù)后評分（Glasgow outcome scale，GOS）分為預(yù)后不良組（1～3分）和預(yù)后良好組（4～5分）。另以10例健康志愿者為對照組，其中男6例，女4例，年齡26～42歲。

1.2影像學(xué)檢查及數(shù)據(jù)獲取對45例腦干損傷患者及10例正常人群常規(guī)行頭顱CT、MRI，CT和磁共振檢查均在我院影像科進(jìn)行。CT型號為德國西門子公司PQ?5000，MR型號SIEMENS 3.0T Avanto超導(dǎo)型磁共振儀。所有臨床病例檢測均用我院3.0T（SIEMENS Avanto）MRI/MRS磁共振影像機(jī)進(jìn)行，運(yùn)用環(huán)形極化標(biāo)準(zhǔn)頭部線圈，圖像及波譜分析分別采用Xwin?NMRI3.0及Jmrui1.3版處理軟件。全部患者行常規(guī)MRI和單體素1H?MRS掃描，層厚5 mm，確定顱腦及腦干受損狀況。主要波譜初始數(shù)值分析通過傅立葉變換、零校正、像位調(diào)動(dòng)和基準(zhǔn)線校驗(yàn)后，測算代謝物包括N?乙酰天冬氨酸（NAA）、膽堿化合物（Cho）和總肌酸（肌酸+磷酸肌酸）（Cr）。通過計(jì)算代謝物化學(xué)位移處所對照波峰下面積積分，作為化合物濃度的相對定量值，并計(jì)算NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr值，據(jù)此歸納計(jì)算。檢查主要集中于腦干損傷區(qū)域即磁共振波譜分析興趣區(qū)（ROI），獲得不同時(shí)間窗內(nèi)的磁共振波譜分析數(shù)據(jù)資料。

1.3隨訪對腦干損傷患者進(jìn)行療效回訪，隨訪6～15個(gè)月，平均（8.3±1.2）個(gè)月，根據(jù)GOS預(yù)后評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)后判斷。傷后6個(gè)月GOS評分：良好15例，中度殘疾14例，重度殘疾5例，植物生存7例，死亡4例。依據(jù)GOS分為預(yù)后不良組16例（1～3分）和預(yù)后良好組29例（4～5分）。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)軟件，數(shù)據(jù)以表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，3組間比較采用方差分析。各指標(biāo)與預(yù)后之間直線相關(guān)用直線相關(guān)積差Pearson分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.11H?MRS檢測腦干損傷區(qū)域物質(zhì)波譜情況對照組有清晰的NAA、Cho、Cr波峰，NAA波峰位置最高，Cho及Cr波峰位置相仿。損傷組NAA波峰下降明顯，Cho波峰上升，甚至出現(xiàn)神經(jīng)壞死的乳酸（Lac）波峰；與對照組相比，損傷組NAA/Cho值和NAA/Cr降低，Cho/Cr值顯著升高，損傷病情越嚴(yán)重，此趨勢更加明顯。見圖1～4。

2.2不同傷情患者1H?MRS值比較腦干損傷病灶區(qū)1H?MRS發(fā)現(xiàn)，NAA峰下降明顯，Cho峰上升，NAA/Cho比值下降，且損傷病情越嚴(yán)重，此趨勢更加明顯。對照組、中度傷組、重度傷組間和特重度傷組NAA/Cho、NAA/Cr和Cho/Cr值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；不同預(yù)后者，預(yù)后不良組NAA/Cr和NAA/Cho值也顯著降低（P＜0.05）。見表1。

圖1　1H?MRS體素定位像　圖2　對照組磁共振波譜　圖3　預(yù)后良好組磁共振波譜　圖4　預(yù)后不良組磁共振波譜Fig.1　1H?MRS voxel localization　Fig.2　Normal control group1H?MRS　Fig.3　Good prognosis group1H?MRS　Fig.4　Poor prognosis group1H?MRS

表1　不同傷情及預(yù)后腦干損傷患者與對照組1H?MRS比值Tab.1　Different injury and prognosis of brain stem injury patients and the control group1H?MRS ratio ±s

表1　不同傷情及預(yù)后腦干損傷患者與對照組1H?MRS比值Tab.1　Different injury and prognosis of brain stem injury patients and the control group1H?MRS ratio ±s

組別對照組G C S分組中度傷（9～1 2分）重度傷（6～8分）特重度傷（3～5分）G O S分組良好組（4～5分）不良組（1～3分）1 0 1.8 6±0.1 2 1.8 3±0.1 7 0.9 8±0.1 0 1 1 1 6 1 8 1.1 2±0.0 9 0.9 8±0.0 7 0.6 8±0.0 8 1.2 2±0.1 1 0.8 5±0.0 9 0.5 9±0.0 6 1.0 8±0.1 2 1.3 5±0.1 8 1.5 6±0.1 3 2 9 1 6 1.2 6±0.1 3 0.8 5±0.0 6 1.1 9±0.1 1 0.7 6±0.0 3 1.1 8±0.1 5 1.3 7±0.0 5例數(shù)N A A/C r N A A/C h o C h o/C r

2.3腦干損傷患者1H?MRS值與GOS間的相關(guān)分析經(jīng)直線回歸分析，損傷組NAA/Cr、NAA/Cho值與GOS呈顯著正相關(guān)（r=0.86，P＜0.05）；Cho/Cr值與GOS呈負(fù)相關(guān)（r=-0.73，P＜0.05）。

3　討論

腦干損傷是一類特殊的重型急性顱腦損傷，傷后病情嚴(yán)重，目前臨床療效不佳，死亡率、重殘率高。有效且客觀地判斷其傷情，對臨床診療意義重大。然而，現(xiàn)今腦干損傷的診斷及治療沒有科學(xué)的評估方法及檢測手段，仍較多依靠臨床醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)，給診療工作帶來很大困難。研究表明，腦干損傷主要表現(xiàn)為重要神經(jīng)核團(tuán)及神經(jīng)軸束的損害，損傷后這些核團(tuán)及軸束會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的神經(jīng)生化代謝紊亂，因此通過檢測神經(jīng)物質(zhì)代謝變化，從而評判傷情輕重及預(yù)后轉(zhuǎn)歸［5-6］。1H?MRS成像技術(shù)迅速發(fā)展，目前可以定量檢測腦內(nèi)二十多種神經(jīng)代謝物質(zhì)，且可以對這些神經(jīng)物質(zhì)生化代謝變化進(jìn)行活體動(dòng)態(tài)檢測，從而反映腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞物質(zhì)和能量代謝情況，無創(chuàng)傷、準(zhǔn)確、可靠性高［7-8］。目前神經(jīng)系統(tǒng)研究采用的測定方法主要是1H?MRS，1H?MRS能測出含質(zhì)子的參與細(xì)胞膜代謝化合物NAA、Cr、Cho、Lac等物質(zhì)［9-10］。NAA可很敏感地反映神經(jīng)損傷情況，主要位于成熟神經(jīng)元內(nèi)，是神經(jīng)元的內(nèi)標(biāo)記物，是正常波譜中最大的波峰，常被用來作為評價(jià)其他腦代謝物變化的指標(biāo)［11］。TCr或Cr是神經(jīng)細(xì)胞能量代謝的標(biāo)識(shí)物，在三磷酸腺苷供應(yīng)不足的情況下參與能量供給，對穩(wěn)定腦內(nèi)能量代謝意義重大，常作為其他代謝物質(zhì)信號強(qiáng)度的對照物［12］。Cho是由磷酸膽堿、磷酸甘油膽堿、磷脂酰膽堿組成，反映腦內(nèi)的總膽堿量；是細(xì)胞膜磷脂代謝的成分之一，是細(xì)胞膜轉(zhuǎn)換的標(biāo)記物，反映了細(xì)胞膜的運(yùn)轉(zhuǎn)和細(xì)胞的增殖，Cho是髓鞘磷脂崩潰的標(biāo)志［13］。Lac是無氧糖酵解的產(chǎn)物，當(dāng)腦組織存在缺血、缺氧，腦細(xì)胞有氧代謝不能正常進(jìn)行時(shí)明顯增高，因此通過磁共振波譜檢測NAA、Cho、Cr、Lac的動(dòng)態(tài)變化能及時(shí)準(zhǔn)確反映神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理生理變化，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷及治療具有非常重要的意義。

腦干周邊血管環(huán)繞，富含重要的神經(jīng)核團(tuán)及感覺、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)束通行，損傷后多致嚴(yán)重神經(jīng)功能障礙，損傷后早期即可出現(xiàn)嚴(yán)重的神經(jīng)物質(zhì)代謝紊亂，通過檢測這些異常代謝物質(zhì)可以客觀評估神經(jīng)損傷情況。WILD等［14］對9例原發(fā)性腦干損傷與5例正常對照者的磁共振波譜分析研究中，發(fā)現(xiàn)在普通磁共振上顯示正常的區(qū)域出現(xiàn)NAA/Cr明顯降低，研究證實(shí)磁共振波譜能夠及早敏感反映腦干損傷。SINSON等［15］在其30例腦干損傷患者的磁共振波譜分析研究中，報(bào)道10例預(yù)后較差的患者體NAA/Cr為1.24±0.28，較20例預(yù)后較好的患者體NAA/Cr 1.53±0.37為低。研究認(rèn)為磁共振波譜分析是檢測顱腦損傷的敏感方法，磁共振波譜分析可以作為一種評價(jià)腦干損傷傷情及預(yù)后的參考指標(biāo)［16-17］。本研究中發(fā)現(xiàn)對照組有清晰的NAA、Cho、Cr波峰。損傷組NAA波峰下降明顯，Cho波峰上升，甚至出現(xiàn)神經(jīng)壞死的Lac波峰；與對照組相比，損傷組NAA/Cho值和NAA/Cr降低，Cho/Cr值顯著升高，傷情按GCS評分分級發(fā)現(xiàn)，損傷病情越嚴(yán)重，此趨勢更加明顯。研究結(jié)果提示磁共振波譜分析可以很好地指導(dǎo)腦干損傷的診斷及傷情評定，能很好地指導(dǎo)臨床治療，尤其對于有嚴(yán)重神經(jīng)臨床癥狀而普通影像學(xué)檢測陰性的病患有重要意義。

在本研究45例腦干損傷患者中進(jìn)行1H?MRS的檢測并臨床隨訪，29例預(yù)后良好，其中17例蘇醒，預(yù)后良好組NAA/Cho、NAA/Cr值較預(yù)后不良組明顯升高，接近對照組。提示1H?MRS不僅可以判定腦干損傷的傷情程度，還能指導(dǎo)認(rèn)知功能的恢復(fù)和神經(jīng)功能的評定，NAA/Cho、NAA/Cr比值越高，預(yù)后越佳。腦干包含大量上行網(wǎng)狀系統(tǒng)及傳導(dǎo)束，通過檢測NAA/Cho、NAA/Cr和Cho/Cr值來反映腦干生化代謝變化能敏感地反映病情，評判預(yù)后及能否蘇醒。本研究腦干損傷患者1H?MRS值與預(yù)后GOS間經(jīng)直線回歸分析，損傷組NAA/Cr、NAA/Cho值與GOS呈顯著正相關(guān)（r=0.86，P＜0.05）；Cho/Cr值與GOS呈負(fù)相關(guān)（r=-0.73，P＜0.05）。這也與既往研究結(jié)果一致。可見，1H?MRS的檢測情況有助于指導(dǎo)臨床評判腦干損傷的預(yù)后情況。

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