劉云霞,張孟超,程凱亮,王 薇,來 穎*

(1.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院放射線科,吉林長春130033;2.吉林大學(xué)第一醫(yī)院放射線科)

氫質(zhì)子磁共振頻譜(proton magnetic,resonance spectroscopy,1H-MRs)是一種無創(chuàng)傷性研究人體正?；虿±斫M織代謝、生化改變及化合物定量分析的方法,特異性較強(qiáng)。在神經(jīng)生物學(xué)上多用于腦腫瘤的代謝、生化及診斷,可以觀察多種代謝物質(zhì)的濃度,主要包括N-乙酞天門冬氨酸(NAA)、膽堿(Cho)、肌酸(Cr)、乳酸(Lac)、脂質(zhì)(Lip)、肌醇(Ml)以及谷氨酸和谷氨酞氨(Glu/Gln,Glx)等。本文通過22例星形細(xì)胞瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤經(jīng)普通放射治療后出現(xiàn)放射性損傷或腫瘤復(fù)發(fā)患者,采用1.5T超導(dǎo)MRI多體素1HMRS對(duì)病變組織各種代謝物進(jìn)行分析,回顧性的研究腫瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷的1H-MRS的表現(xiàn),為臨床提供準(zhǔn)確的信息及鑒別診斷。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象 2006年2月至2007年11月在我院手術(shù)并放射治療或單純放射治療的22例星形細(xì)胞瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤患者,其中,男性14例,女性8例,年齡20-66歲,平均年齡42.9歲。病理類型:星形細(xì)胞腫瘤16例,均為神經(jīng)外科手術(shù)后病例,其中間變性星形細(xì)胞瘤(WHOⅢ級(jí))6例,彌漫性星形細(xì)胞瘤(WHoll級(jí))10例;腦轉(zhuǎn)移瘤6例,原發(fā)癌灶分別位于肺4例,卵巢1例,腎1例。各病人治療后均行常規(guī)MRI隨訪,且均發(fā)現(xiàn)在原治療病灶照射范圍或高劑量照射帶內(nèi)出現(xiàn)新的異常平掃及強(qiáng)化病灶。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn) 以再次手術(shù)病理或長期MRI隨訪為診斷標(biāo)準(zhǔn),本研究13例為腫瘤復(fù)發(fā),9例為放射性腦損傷。其中14例再次手術(shù),經(jīng)病理證實(shí)10例為腫瘤復(fù)發(fā),4例為放射性腦損傷;8例經(jīng)長期MRI隨訪,隨訪時(shí)間最短6個(gè)月最長13個(gè)月,5例為放射性腦損傷,3例為腫瘤復(fù)發(fā)。

1.3 常規(guī)MRI及MRS掃描技術(shù)參數(shù) 采用GE Signal cv/I 1.5T超導(dǎo)型MR掃描儀、鳥籠型頭部線圈行頭常規(guī)MRI序列掃描,獲得T1和T2加權(quán)成像,并作常規(guī)軸位、失狀位、冠狀位掃描。增強(qiáng)掃描造影劑采用馬根維顯,經(jīng)肘靜脈高壓注射器注射,劑量2 mm/kg,流量3 ml/s,同樣做T1加權(quán)像軸位、失狀位及冠狀位掃描。1H-MRS選擇應(yīng)用多體素點(diǎn)解析波譜(point-resolved spectroscop,PRESS)。在頭顱MR平掃的基礎(chǔ)上,以病灶最大層面軸位T2WI圖像作為波譜定位像選定感興趣區(qū)ROI,ROI包括靶病灶、病灶周圍水腫帶、對(duì)側(cè)正常腦組織,并盡量避開皮下脂肪、顱骨和其它對(duì)波譜有影響的區(qū)。所有患者在定位后均要行預(yù)掃描,勻場、發(fā)射/接受增益調(diào)節(jié)、水抑制掃描。采用化學(xué)位移選擇飽和法RF脈沖抑制水信號(hào),水抑制＞95%,自動(dòng)勻場達(dá)到半高全寬＜10 ppm。將上述掃描所采集的原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)姜?dú)立的工作站,并且應(yīng)用該系統(tǒng)所帶的特定軟件GE Functionaltool2000處理,從而自動(dòng)完成抑制殘存的水的信號(hào)、同時(shí)進(jìn)行Fourier轉(zhuǎn)換、基線糾正和相位調(diào)整,從而得出Cho、Cr、NAA 的波峰值,并計(jì)算Cho/Cr、Cho/NAA 、NAA/Cr的比值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS13.0軟件包,計(jì)量數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,組間比較采用t檢驗(yàn),P＜0.05視為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果

2.1 腦腫瘤復(fù)發(fā)的MRI和MRS表現(xiàn) 腦腫瘤復(fù)發(fā)表現(xiàn)為T1WI上低信號(hào),T2WI上呈稍高或高信號(hào),病灶內(nèi)信號(hào)不均勻,邊緣不清楚;增強(qiáng)掃描,病灶可見不同程度強(qiáng)化。本實(shí)驗(yàn)3例周圍可見程度不同的水腫帶。MRS:Cho明顯上升,NAA明顯下降,7例cr下降,6例未出現(xiàn)下降,1例出現(xiàn)Lac峰,6例出現(xiàn)Lip峰,余未見Lac-Lip峰。Cho/cr上升,Cho/NAA明顯上升,NAA/cr明顯下降。

2.2 放射性腦損傷MRI和MRS表現(xiàn) 放射性腦損傷區(qū)的平掃M(jìn)RI表現(xiàn)與腦腫瘤復(fù)發(fā)病灶相似,但邊緣往往較清楚,水腫較重,增強(qiáng)后可見強(qiáng)化,但結(jié)節(jié)狀增強(qiáng)少見,本實(shí)驗(yàn) 4例出現(xiàn)較大水腫。MRS:NAA 、Cho、Cr均下降 ,Cho/Cr、Cho/NAA 上升 ,NAA/Cr下降。4例出現(xiàn)Lac峰,3例出現(xiàn)Lipdip峰。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果 腦腫瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷各化學(xué)物的比值較正常腦組織有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05),Cho/Cr、Cho/NAA在腦腫瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05),腦腫瘤復(fù)發(fā)與放射性腦損傷間NAA/Cr之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。

表1 放射性腦損傷區(qū),腦腫瘤復(fù)發(fā)區(qū),對(duì)側(cè)正常腦組織區(qū)MRS各化學(xué)物質(zhì)比值

表2 放射性腦損傷,腦腫瘤復(fù)發(fā)Lac-Lipid峰的顯現(xiàn)

3 討論

隨著神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤綜合治療的發(fā)展,放射治療已成為腦部腫瘤治療中的重要手段。但隨著放射治療的應(yīng)用帶來了正常腦組織的放射性損傷,而且放射性損傷和腦腫瘤復(fù)發(fā)在常規(guī)CT及MRI表現(xiàn)是十分相似,因?yàn)閮烧呔杀憩F(xiàn)為逐漸增大的局部病灶、病灶周圍水腫及占位效應(yīng),發(fā)病時(shí)間兩者無明顯差別[1]。這就給臨床對(duì)放射治療的效果及并發(fā)癥的評(píng)估帶來極大的困難,大大降低了病例隨訪的可能性。隨著PET技術(shù)的發(fā)展,可以通過葡萄糖利用率或蛋氨酸吸收率等鑒別腫瘤復(fù)發(fā)及放射性腦損傷,但PET造價(jià)昂貴,目前在臨床工作中無法廣泛推廣和應(yīng)用[2]。MRS作為一種腦功能成像技術(shù),是利用MRI設(shè)備獲得人體組織化學(xué)成分并表現(xiàn)其代謝特點(diǎn)的簡單、經(jīng)濟(jì)的方法。MRS在神經(jīng)生物學(xué)上可以隨訪觀察多種化學(xué)物質(zhì)的濃度。NAA是神經(jīng)元及軸突完整的標(biāo)志物,NAA濃度的下降代表了神經(jīng)元的缺失或正常神經(jīng)元功能的下降[3]。Cho反應(yīng)細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)功能,神經(jīng)細(xì)胞膜、髓鞘和神經(jīng)脂類崩解以及膠質(zhì)細(xì)胞增生、神經(jīng)細(xì)胞膜修復(fù)等因素會(huì)導(dǎo)致Cho濃度的升高[4],Cho波峰升高反映細(xì)胞膜分裂增生旺盛[5]。本研究中腫瘤復(fù)發(fā)區(qū)腦組織與正常腦組織相比,Cho明顯上升、NAA明顯下降,這主要是由于大量神經(jīng)元被腫瘤組織破壞,腫瘤細(xì)胞無限制異常增生,細(xì)胞膜增生、轉(zhuǎn)運(yùn)旺盛所致。但有些研究發(fā)現(xiàn),高度惡性膠質(zhì)瘤中,Cho出現(xiàn)下降,這可能與惡性腫瘤由于高代謝而營養(yǎng)不足造成比較大范圍的壞死有關(guān)[6]。轉(zhuǎn)移瘤是由于其組織學(xué)來源屬于非神經(jīng)外胚層的腦腫瘤,所以理論上檢測不出NAA[7],但在本研究中我們發(fā)現(xiàn)在部分轉(zhuǎn)移瘤復(fù)發(fā)灶中出現(xiàn)了低濃度的NAA,我們分析可能是由于腫瘤浸潤性生長,與周圍組織分界不清楚,造成的一種假象。在放射性腦損傷時(shí),本研究發(fā)現(xiàn)的結(jié)果是NAA顯著下降,Cho下降,這是由于放射性治療造成的神經(jīng)細(xì)胞的大量壞死,神經(jīng)元功能障礙,細(xì)胞膜更新、代謝水平下降所致。我們還發(fā)現(xiàn)NAA的下降較其他化學(xué)物質(zhì)的變化出現(xiàn)較早,這與有些研究所表明的放射性損傷急性期NAA濃度及峰值下降程度是放射治療敏感與否的參數(shù)之一、NAA下降的程度與損傷程度和劑量相關(guān)[8]的結(jié)果是一致的;部分學(xué)者跟蹤性的研究了放射性腦壞死灶的NAA變化,發(fā)現(xiàn)NAA含量的進(jìn)行性下降提示腦損傷的程度越加嚴(yán)重[9],我們也發(fā)現(xiàn)放射性腦損傷病人放療時(shí)間較長、臨床癥狀較重的病灶NAA下降的程度較大;局灶性壞死灶內(nèi)Cho/Cr明顯減低。分析整個(gè)研究的過程,我們認(rèn)為Cho濃度的變化是腫瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷鑒別的關(guān)鍵,臨床觀察中也是應(yīng)該首要關(guān)注的問題。Lac即乳酸,是細(xì)胞無氧酵解過程中的必然產(chǎn)物。它的出現(xiàn)代表了氧化磷酸化的破壞和無氧酵解的發(fā)生峰的出現(xiàn)代表一類脂質(zhì)波,往往是中性脂肪。本研究腫瘤復(fù)發(fā)組中7例出現(xiàn)了Lac-Lipdip峰,并且以Lipid為主,通常認(rèn)為Lipdip的在腫瘤復(fù)發(fā)組中的出現(xiàn)是腫瘤本身存在的中性脂肪或者是位于侵潤生長的腫瘤邊緣的巨噬細(xì)胞吞噬腦脂質(zhì)分解代謝產(chǎn)生的游離脂肪,再者也可能是巨噬細(xì)胞吞噬腫瘤細(xì)胞而分解產(chǎn)生的[12]。Lac的出現(xiàn)我們認(rèn)為是腫瘤細(xì)胞的過度、過速增值,腫瘤復(fù)發(fā)早期供養(yǎng)動(dòng)脈未建立成熟、正常血管網(wǎng)破壞較重、腫瘤細(xì)胞供氧不足造成代謝過程中出現(xiàn)了無氧酵解,從而我們推斷Lac也可能出現(xiàn)在惡性度較高的腫瘤復(fù)發(fā)灶中。Lac在放射性壞死灶中出現(xiàn),我們認(rèn)為一是細(xì)胞膜的破壞導(dǎo)致氧自由轉(zhuǎn)運(yùn)障礙,二是由于對(duì)各級(jí)血管網(wǎng)的破壞,造成腦組織細(xì)胞供血減少。放射性壞死灶中Lipdip峰的出現(xiàn),Yoshion[13]等認(rèn)為可能是放射線損傷引起細(xì)胞膜中的磷脂分解成中性脂肪所致,Rosi等[14]發(fā)現(xiàn),細(xì)胞增殖活性降低時(shí),可出現(xiàn)較高Lip峰。綜上所述,我們認(rèn)為Lac-Lipdip峰的出現(xiàn)不能作為腫瘤復(fù)發(fā)和放射性腦損傷鑒別診斷的參考標(biāo)準(zhǔn),Lac峰的存在只能反映組織的乏氧狀態(tài),并不能反映病灶的性質(zhì),但是能夠?qū)Ψ派湫該p傷的嚴(yán)重程度、腫瘤復(fù)發(fā)的惡性度做出一個(gè)前瞻性的預(yù)測。

總之,多體素質(zhì)子MRS對(duì)腦腫瘤治療后的腫瘤復(fù)發(fā)及放射性腦損傷的鑒別具有重要的臨床價(jià)值,它避免了PET的昂貴費(fèi)用,提供了方便較廉價(jià)的評(píng)價(jià)手段。同樣它的準(zhǔn)確率及特意性決定了我們能夠?qū)⒍囿w素質(zhì)子MRS作為鑒別腦腫瘤復(fù)發(fā)及放射性腦損傷的一種前瞻性鑒別方法。再者我們還可以根據(jù)MRS中的各種化學(xué)物含量的變化,分析、推斷放射性腦損害的程度。

[1]高培毅.進(jìn)一步提高顱內(nèi)腫瘤的影像學(xué)診斷水平[J].中華放射學(xué)雜志,1999,33(4):221.

[2]董海波,戴加中.1H磁共振波譜在診斷放射性腦壞死中的價(jià)值[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2000,11(6):381.

[3]姚成軍,潘 力.放射性腦壞死的病理及影像學(xué)進(jìn)展[J].國外醫(yī)學(xué)神經(jīng)病學(xué)神經(jīng)外科學(xué)分冊(cè),2004,31(3):237.

[4]GuptaR,CloughesyT,SinhaU2,et al.Relationships between choline magnetic resonance spcetroscopy,apprent diffusion coefficient and quantiative histopathology in human glioma[J].J Neurooncol,2000,50(30):215.

[5]Arnold DL,Chen J.Measuring injury and repair of myelin and neurons in multiple selerosis[J].Ernst Sehering Res Found Workshop,2005,(53):173.

[6]Cheng LL,Anthony DC,Comite AR,etal.Quantification of mieroheterogeneity in glioblastoma multiforme with high-resolution magie-angle spinning(HRMAS)proton magnetie resonance speetroseopy[J].Neuro-oneol,2000,2(2):87.

[7]ChoYD,ChoiG,1H-MRS metabolic patterns for distinguishing between meningiomas and other brain tumors[J].MagnReson Imaging,2003.21(6):663.

[8]Chong VF,Khoo J,Chan LL,etal.Neurologieal changes following radiation therapy for head and neek tumor[J].EurJRadiol,2002,44(2):120.

[9]Chan YL,Yeung DK,Leung SF,et al.Proton Magnetie Resonanc Speetroseopy of Late Delayed Radiation-indueed Injury of the Brain[J].J Magn ResonImaging,1999,10(2):130.

[10]Maheshwari S R,Fatterpekar G M,Castillo M,et al.Proton MR speetroseopy of the brain[J].Semin Untrasound CT MR,2000 21(6):434.

[11]Burtseher I M,Holta S.Proton M R speetroseopy in clinieal routine[J].J MagnReson Imaging,2001,13(4):560.

[12]Poptani H,Gupta R K,Roy R,et al.Characterization of intracranialmass lesionswith vivo proton MR spectroscopy.AJNR Am J Neurora Rdiol,1995,16(5):1593.

[13]YoshinoE,ohmoriy,ImahoriY,et al.Irradiationeffects on the metabolis of metastatie brain tumors analysis by Positron emission tomography and1H-magnetie resonance spectroscopy[J].Sterotaet Funct Neurosurg,1996,66(4):240.

[14]Rosi A,Lueiani A M,Matarrese P,et al.1H-MRS lipid signal modulation,andmorPhologieal and ultrastructural changes related to tumor cell,proliferation[J].MagnResonMedi,1999,42(l):248.