馬 紅榮玉濤楊 春李 祥徐 凱
質(zhì)子磁共振波譜分析(1H-MRS)是近年來發(fā)展起來的一種活體的無創(chuàng)性代謝檢查方法,可以方便地得到活體組織的生化代謝信息,從而推斷該組織的病理學(xué)變化,對(duì)臨床診斷及推測(cè)預(yù)后具有指導(dǎo)意義,常規(guī)MRIT2WI提供了灰白質(zhì)鮮明的對(duì)比,但是腦腫瘤對(duì)白質(zhì)纖維束的影響一直處于猜測(cè)之中,而DTI可直觀提供皮質(zhì)脊髓束的影響,兩種先進(jìn)的掃描方案聯(lián)合運(yùn)用,為腫瘤術(shù)前診斷、制定治療方案及判定轉(zhuǎn)歸提供重要依據(jù)。
選擇2007.01~2009.01徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科收治鄰近或累及皮質(zhì)脊髓束的腦腫瘤患者30例,其中男 16例,女14例,年齡 24~64歲,平均年齡44歲。首發(fā)癥狀為頭痛、癲、視力減退或缺損、肌力減退等,受累肢體肌力評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)范圍0~5級(jí),完全癱瘓為0級(jí),肌力正常為5級(jí)。
采用GE Signa 3.0T超導(dǎo)MRI成像設(shè)備,所有患者術(shù)前采用常規(guī)MRI檢查,發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)腫瘤后行1H-MRS及DTI檢查。將1H-MRS及DTI圖像傳送至GE Advantage Windows 4.2工作站,應(yīng)用Functool軟件,MRS采用手工測(cè)量各代謝化合物所對(duì)應(yīng)的波峰的峰高,以Cr作為內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),取各化合物峰高與Cr峰高的比值,進(jìn)行半定量分析,DTI采用種子法將種子放置在內(nèi)囊后肢處,對(duì)30例患者行三維纖維束圖,判定皮質(zhì)脊髓束的受壓移位、連續(xù)性中斷、破壞情況。
根據(jù)術(shù)前DTI檢查評(píng)價(jià)錐體束與腫瘤位置關(guān)系、MRS檢查評(píng)價(jià)腫瘤邊界,指導(dǎo)選擇手術(shù)方式,充分保護(hù)患者的功能區(qū),最大程度切除腫瘤。
術(shù)后腦組織進(jìn)行病理學(xué)檢查。
使用SPSS 13.0 for Windows軟件包作統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,分別得出膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤病變本身、病變周圍區(qū)域的Cho/NAA 、Cho/Cr、NAA/Cr的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,兩兩樣本比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
40例顱內(nèi)腫瘤,其中25例星形細(xì)胞瘤,10例腦膜瘤、5例轉(zhuǎn)移瘤,星形細(xì)胞瘤中I~I(xiàn)I級(jí)星形細(xì)胞瘤10例,III~Ⅳ星形細(xì)胞瘤15例,分布于右側(cè)顳葉8例、顳葉深部5例、中央?yún)^(qū)共7例,其中累及胼胝體2例、額葉5例。腦膜瘤5例分布于額部顱骨內(nèi)板下、4例于小腦幕相鄰、1例位于上矢狀竇后部。轉(zhuǎn)移瘤都是單發(fā)病變,3例位于額葉,2例位于頂葉。
各種腦腫瘤同對(duì)照側(cè)比較,NAA均有不同程度下降(P<0.05),星形細(xì)胞瘤NAA減少到正常組織的40%~70%,轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤有NAA峰但明顯低于星形細(xì)胞瘤,轉(zhuǎn)移瘤及腦膜瘤NAA/Cho和NAA/Cr比值明顯低于星形細(xì)胞瘤(P<0.05)。星形細(xì)胞瘤Cr明顯下降與正常各半,轉(zhuǎn)移瘤與腦膜瘤Cr低或缺乏。星形細(xì)胞瘤、腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤Cho峰均顯著增高,但腦膜瘤Cho顯著升高更明顯,其Cho/Cr顯著升高。星形細(xì)胞瘤1例有Lip峰,5例出現(xiàn)Lac峰;腦膜瘤患者可見到3例出現(xiàn)A la峰、2例 Lac峰增高;轉(zhuǎn)移瘤5例都有Lip峰(圖 1~3),2例出現(xiàn)Lac峰(表1)。
表1 各種腫瘤代謝物變化(±s)
表1 各種腫瘤代謝物變化(±s)
注:表中各#比值均用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,表中#NAA/Cr、NAA/Cho降低,Cho/Cr上升,與正常部位比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),腦膜瘤與星形細(xì)胞瘤、轉(zhuǎn)移瘤間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05);*星形細(xì)胞瘤Ⅰ~Ⅱ級(jí)與Ⅲ~Ⅳ級(jí)的NAA/Cr和Cho/Cr比值差異存在顯著性(P<0.05)。
結(jié)合彌散張量皮質(zhì)脊髓束三維示蹤圖對(duì)40例患者對(duì)皮質(zhì)脊髓束的影響及術(shù)后肌力改變情況見表2(圖2,3)。
表2 40例腦腫瘤患者皮質(zhì)脊髓束的改變情況及術(shù)后肌力改變情況
1H-MRS技術(shù)利用化學(xué)位移的原理能夠反映出腦內(nèi)主要代謝物的水平,提供一種無創(chuàng)性研究腦腫瘤生化代謝特征的方法。由于組成細(xì)胞成分不同,不同種類腦腫瘤的1H-MRS具有顯著的差別。
本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)顱內(nèi)腫瘤的1H-M RS研究發(fā)現(xiàn),腦星形細(xì)胞瘤、轉(zhuǎn)移瘤和腦膜瘤與正常腦組織波譜表現(xiàn)均存在差異,顯示Cho信號(hào)不同程度升高,NAA、Cr信號(hào)不同程度降低或者消失,提示正常神經(jīng)元脫失或功能障礙,腫瘤細(xì)胞增殖、代謝活躍、有絲分裂增加[1]。星形細(xì)胞瘤起源于腦內(nèi),由于異常增生的腫瘤細(xì)胞侵犯了正常的神經(jīng)元,其1H-MRS典型表現(xiàn)為NAA明顯降低,Cr中等下降,Cho顯著升高,NAA/Cr、NAA/Cho比值降低,Cho/Cr比值升高。起源于腦外的腫瘤,如腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤等,因瘤內(nèi)不含正常的神經(jīng)元,理論上也不包含NAA,但Cho顯著升高,Cho/Cr、Cho/NAA比值升高。本組部分腦膜瘤可見較低的NAA峰,部分原因可能與感興趣體素中包括鄰近腦組織所致的部分容積效應(yīng)有關(guān),亦可能由于腫瘤侵犯了正常的腦組織。腦膜瘤可以出現(xiàn)相對(duì)特征性的波峰丙氨酸峰(A la),位于1.47ppm,被認(rèn)為是谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的部分氧化作用大于糖酵解的結(jié)果[2]。本組10例腦膜瘤有5例可見此峰,但在其他腫瘤未見此峰。臨床表現(xiàn)隱匿的單發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤與腦膠質(zhì)瘤影像學(xué)表現(xiàn)相似。既往文獻(xiàn)指出,當(dāng)有脂質(zhì)峰的存在表明腫瘤內(nèi)有細(xì)胞壞死,無脂質(zhì)峰可以除外轉(zhuǎn)移瘤。本組腦轉(zhuǎn)移瘤Lip明顯高于其他腫瘤,推測(cè)可能由于進(jìn)行性生長腫瘤邊緣的巨噬細(xì)胞吞噬不移動(dòng)的腦脂質(zhì)和壞死腫瘤細(xì)胞分解代謝產(chǎn)生。
但是靠近腦組織表面的病變進(jìn)行磁共振波譜分析時(shí)容易受到來自顱骨和頭皮的脂肪組織的干擾。因此,在選擇病例時(shí)去除了病變靠近顱骨和顱底的病例,如部分腦膜瘤和全部垂體腫瘤,這無疑限制了該方法的應(yīng)用范圍。另外,磁共振波譜分析所檢測(cè)的是組織的生化代謝信息,雖然代謝狀態(tài)改變有一定生理基礎(chǔ),在一定程度上反映組織病理學(xué)變化,但是有時(shí)代謝改變與組織形態(tài)學(xué)改變并非完全同步,其表現(xiàn)為組織形態(tài)相同的病變可能代謝狀態(tài)不同,或者病理學(xué)具有差異的組織代謝狀態(tài)并沒有明顯差別。因此,如果腦瘤的活體質(zhì)子磁共振波譜分析與病理學(xué)分級(jí)不完全吻合,則上述原因則需考慮。
鄰近或累及腦重要功能區(qū)腫瘤的手術(shù)原則是最大程度的切除病變和最小限度的損傷腦功能,從而延長生存期,改善術(shù)后患者生活質(zhì)量,腦功能區(qū)的保護(hù)理念從保護(hù)皮質(zhì)功能區(qū)到同時(shí)保護(hù)皮質(zhì)下白質(zhì)纖維束功能區(qū)的延伸。
白質(zhì)纖維束示蹤技術(shù)和示蹤成像是基于發(fā)展起來的一個(gè)重要的成像新技術(shù)。纖維束示蹤成像是在彩色編碼彌散張量成像基礎(chǔ)上,依據(jù)神經(jīng)解剖學(xué)描述,用種子法標(biāo)一記初始感興趣區(qū)域,然后由種子區(qū)域始發(fā),循各體素的有效彌散張量方向連續(xù)追蹤的一種成像方法,皮質(zhì)脊髓束示蹤市選擇內(nèi)囊后肢所在區(qū)域?yàn)榉N子區(qū),從選定的種子區(qū)域內(nèi)各體素開始,計(jì)算出各體素的彌散張量,沿該彌散張量方向連續(xù)追蹤至毗鄰的上下兩個(gè)體素,重復(fù)此過程,雙向追蹤,即可形成連貫的示蹤軌跡直至各條示蹤軌跡中最后一個(gè)體素的彌散張量小于閾值為止,此時(shí)生成的一系列成束狀排列的示蹤軌跡圖,即為錐體束示蹤成像。錐體束示蹤成像可以逼真地顯示錐體束的三維形態(tài)、空間結(jié)構(gòu)和延展方位[3,4]。DT I是唯一能在活體真實(shí)顯示腦白質(zhì)纖維束三維關(guān)系的新技術(shù),DTI能夠提供基于腫瘤自身與鄰近白質(zhì)纖維之間的腫瘤病理的影像學(xué)證據(jù)。
下行的皮質(zhì)脊髓束是肢體運(yùn)動(dòng)支配主要投射通路,顱內(nèi)腫瘤、炎癥、先天性白質(zhì)病變以及血管性疾病都會(huì)造成的結(jié)構(gòu)破壞和運(yùn)動(dòng)功能損傷。在腦腫瘤的患者中,它能有效地顯示腦白質(zhì)纖維束的微觀結(jié)構(gòu)變化。本實(shí)驗(yàn)研究表明腦膠質(zhì)瘤由于其自身的無邊界、浸潤性和易復(fù)發(fā)等生物學(xué)特性,多表現(xiàn)為腦白質(zhì)纖維束的移位、融合和破壞這三種形式;而有相對(duì)邊界或包膜、呈膨脹性生長的腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤則更多的是顯示為腦白質(zhì)纖維束的移位或部分融合形式,與既往文獻(xiàn)報(bào)告基本一致[5,6]。腦白質(zhì)纖維束的移位主要是由于瘤周腦白質(zhì)水腫帶擠壓,及平行于纖維束呈膨脹性生長的腦腫瘤占位效應(yīng)所致;纖維束破壞主要是由于腫瘤的直接浸潤性損害所致。
本文應(yīng)用白質(zhì)纖維束示蹤技術(shù)腦腫瘤病人的進(jìn)行示蹤成像,術(shù)前根據(jù)DTI評(píng)定的白質(zhì)纖維束的走形、侵犯范圍和程度等,判定術(shù)后神經(jīng)功能恢復(fù)的可能性,選擇優(yōu)化的手術(shù)設(shè)計(jì),進(jìn)行相應(yīng)手術(shù)切除范圍的判定,腫瘤病人在此基礎(chǔ)上分析影像數(shù)據(jù)與患者運(yùn)動(dòng)功能手術(shù)后預(yù)后間的相互關(guān)系[7,8]。本研究結(jié)果表明纖維束的破壞不僅在惡性程度很高的腫瘤中可以被觀察到,而且在低分化腫瘤及腫瘤浸潤的早期階段也可以發(fā)生。研究表明[9]手術(shù)后腦白質(zhì)纖維束和相應(yīng)神經(jīng)功能之間存在以下關(guān)系:移位者可恢復(fù)或減輕,神經(jīng)功能亦相應(yīng)改善;融合者,部分能可逆性緩解;破壞者,神經(jīng)功能無改善。術(shù)前DTI顯示皮質(zhì)脊髓束的中斷破壞導(dǎo)致病人肌力明顯下降,提示預(yù)后不良。對(duì)沒有侵犯到腦實(shí)質(zhì)的腦外腫瘤,則DTI可觀察到神經(jīng)纖維束的移位,術(shù)前臨床大都提示一些頭痛、癲等非特異性神經(jīng)系統(tǒng)的癥狀,術(shù)后一般對(duì)肌力無明顯影響。本實(shí)驗(yàn)中腦實(shí)質(zhì)內(nèi)腫瘤造成白質(zhì)纖維束受壓移位比例較高,在一定方面由于其臨床癥狀較輕,采取手術(shù)積極治療的患者相對(duì)較多有關(guān)。由于DT I在腦腫瘤方面的研究尚處于起步階段,該結(jié)論仍需大量的臨床及病理資料證實(shí),特別是良性腫瘤鄰近的白質(zhì)纖維的變化有待進(jìn)一步的研究。
綜上所述,1H-MRS和DTI在腦腫瘤的診斷與鑒別診斷及手術(shù)預(yù)后判定中均有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值,前者觀察的是組織、細(xì)胞代謝物濃度方面著手來評(píng)估病變,DT I可以顯示腫瘤鄰近的神經(jīng)纖維束,可提供惡性腫瘤的更多信息,更進(jìn)一步增大了對(duì)腫瘤病理的影像診斷的能力,各有側(cè)重,兩者聯(lián)合應(yīng)對(duì)腦腫瘤的診斷和治療方案制定具有指導(dǎo)意義。
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