張琳琳　蘇煒　楊立臣

【摘要】 目的 分析顱腦腫瘤磁共振波譜成像（MR spectroscopy，MRS）的代謝特征，探討MRS在腫瘤診斷中的價值。方法 分析經(jīng)手術(shù)或穿刺活檢證實的40例顱腦病變患者（26例腫瘤性病變）的臨床資料及MRI、MRS所見。MRS測量N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）的峰值及Cho/Cr、NAA/Cr、NAA/Cho比值；做出術(shù)前診斷，最后再與病理結(jié)果比較。結(jié)果 治療前MRS：所有腫瘤NAA/Cr、NAA/Cho下降或消失，Cho/Cr明顯升高。治療后NAA/Cr、NAA/Cho比值均較治療前升高，Cho/Cr比值下降。結(jié)論 MRS提供代謝方面的信息比常規(guī)MRI所顯示的解剖結(jié)構(gòu)更重要，有助于區(qū)分腫瘤和非腫瘤病變區(qū)、腦腫瘤的不同組織類型、膠質(zhì)瘤組織學分級、鑒別腫瘤復發(fā)與放療后壞死及評估療效等。MRS為腦腫瘤的定性診斷提供更多、更準確的信息，并為治療方案的擬定和治療效果的評估提供可靠的理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 顱腦腫瘤；磁共振成像（MRI）；磁共振波譜（MRS）

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2013.08.286 文章編號：1004-7484（2013）-08-4346-02

顱腦腫瘤是神經(jīng)系統(tǒng)常見病，術(shù)前的定性診斷以及判斷腫瘤的侵犯程度，對手術(shù)方案的制定及預后的評價有較大的參考價值。三維磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）是一種新的無創(chuàng)性研究腦腫瘤生化代謝特征的方法，反映的生物代謝信息與腫瘤的病理生理機制相吻合，可以根據(jù)其所提供的代謝信息有效地反映疾病的代謝信息，并與形態(tài)信息相結(jié)合為影像學診斷開辟了一條新的路徑。本文通過對顱腦腫瘤MRS結(jié)果進行定量對照分析，探討其與MRI結(jié)合在腫瘤診斷中的臨床價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料 搜集了2011年1月——2012年12月間42例經(jīng)手術(shù)、穿刺活檢或臨床證實的顱腦病變患者的MRI、MRS和病歷資料，所有病例活檢時間與MRI、MRS檢查時間不超一個月。其中男性23例，女性19例，平均年齡65歲。顱腦腫瘤26例；顱腦非腫瘤性病變16例。

1.2 MRI檢查 應(yīng)用SIEMENS公司MAGNETOM Avanto Tim1.5T磁共振掃描儀，標準環(huán)形極化頭線圈完成MR掃描。常規(guī)行矢狀位、冠狀位和橫軸MR平掃和增強掃描，掃描序列及參數(shù)：SET1WI（TR 400ms，TE20ms），TSET2WI（TR 3600ms，TE90ms），F(xiàn)LAIR序列（TR8500ms，TE130ms，TI2500ms），層厚5mm，采集1次。增強檢查所用對比劑為釓噴酸葡胺注射液。

1.3 MRS檢查 所有病例均行多體素化學位移成像（chemical shift imaging，CSI）MRS檢查，采用點解析波譜（point-resolved selective spectroscopy，PRESS）技術(shù)，并采用化學位移選擇飽和法（chemical shift-selectingsaturation，CHESS）進行水抑制。MRS掃描參數(shù)：TR1500ms，TE135ms，視野120mmx120mm，體素容積為10mm×10mm×10mm，采集1次，成像時間435s。為了排除對比劑對波譜的影響，若腫瘤邊界清楚，則在注射對比劑前行MRS檢查；若腫瘤邊界顯示不清，難以區(qū)分腫瘤實體與周圍水腫區(qū)，則在增強掃描48h后行MRS檢查。

1.4 數(shù)據(jù)分析

1.4.1 MRS數(shù)據(jù)分析 用SIEMENS機器自帶軟件對掃描數(shù)據(jù)進行后處理，并以軟件自帶測量和計算公式分別測量氮乙酰門冬氨酸（N-aeetylaspartate，NAA）、膽堿（Choline，Cho）峰及肌酸（Creatine，Cr）峰平均峰值。在MRS代謝圖上標記出病灶及對側(cè)正常腦組織，分別計算Cho/Cr比值、NAA/Cho比值和NAA/Cr比值的值做出定性診斷的診斷性。

1.4.2 統(tǒng)計學分析 26組病例中每組取4個點，一共取104個體素對Cho/Cr比值、NAA/Cho比值和NAA/Cr的比值進行測量。各組內(nèi)先進行正態(tài)分布性（K-S）檢驗。經(jīng)證實數(shù)據(jù)為正態(tài)分布后，先進行方差齊性檢驗，再用One-wayANOVA進行不同組間的比較。F檢驗有統(tǒng)計學意義。所有統(tǒng)計分析在SPSS11.5上完成。

2 結(jié) 果

10例高級別星形細胞腫瘤均有共同MRS改變：腫瘤實質(zhì)區(qū)NAA顯著下降，Cho明顯升高，Cr輕度降低（圖1），其中5例可見1.25ppm處高大的Lip峰，2例在1.33ppm處可見不同程度倒置的乳酸峰；水腫區(qū)NAA明顯低于正常，Cho高于正常，Cr變化不顯著（圖1-4）。

5例腦膜瘤的主要波譜表現(xiàn)為腫瘤區(qū)NAA明顯下降，其中2例NAA消失、3例NAA接近于零，Cho明顯升高，Cr輕度降低（圖5-6），其中2例在1.33ppm處可見倒置的乳酸峰，2例于1.47ppm處檢測到丙氨酸（Ala）峰；水腫區(qū)NAA仍低于正常，Cho和Cr接近正常水平，變化不顯著。

11例轉(zhuǎn)移瘤實質(zhì)區(qū)的MRS表現(xiàn)為NAA峰明顯降低，Cho峰明顯升高，其中4例在1.25ppm處檢測到高大的脂質(zhì)（Lip）峰；水腫區(qū)NAA、Cho和Cr與正常區(qū)之間差異不顯著，Cho和NAA略低于正常，Cr無明顯變化。

3 討 論

MRS是一種無創(chuàng)性的研究活體器官、組織代謝、生化變化和化合物定量分析的方法，又稱“無創(chuàng)活檢”。MRS可檢測與脂肪代謝、氨基酸代謝以及神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)的多種微量代謝物。主要包括NAA、Cho、Cr及乳酸（Lac）、脂質(zhì)（Lip）、肌醇（mI）和谷氨酸和谷氨酰胺等[1]，MRS提供代謝方面的信息比常規(guī)MRI所顯示的解剖結(jié)構(gòu)更重要，因為代謝產(chǎn)物濃度的變化有助于區(qū)分腫瘤和非腫瘤病變區(qū)[2]、腦腫瘤的不同組織類型[3]、膠質(zhì)瘤組織學分級、鑒別腫瘤復發(fā)與放療后壞死及評估療效等。

3.1 MRS對腫瘤和非腫瘤鑒別診斷

3.1.1 腫瘤性病變

3.1.1.1 膠質(zhì)瘤 為腦內(nèi)最為常見的腫瘤，主要表現(xiàn)為NAA減少，Cho增加，Cr正常或下降，可出現(xiàn)Lac、Lip。NAA/Cho、NAA/（Cho+Cr）明顯減小，Cho/Cr明顯升高，與本研究相符（圖2、4）。NAA僅存在于神經(jīng)組織中，是神經(jīng)元的標志物，膠質(zhì)瘤NAA降低反映了神經(jīng)組織被腫瘤組織替代或受侵犯。而且NAA降低以腫瘤中心區(qū)域明顯，以高級別腫瘤下降更多。Cho大多表現(xiàn)為增加，表明細胞膜結(jié)構(gòu)增加，反映細胞增殖。以實性均質(zhì)腫瘤為明顯，囊變、壞死區(qū)則減少。復發(fā)的膠質(zhì)瘤Cho增加比原發(fā)的膠質(zhì)瘤要高。本研究顯示Cho/Cr、NAA/Cr在膠質(zhì)瘤的分級上有意義：級別越高，NAA/Cr值越低，Cho/Cr值越高，與組織病理分級具有相關(guān)性。NAA/Cho下降的程度反映腫瘤細胞的密度。Lac在不同的腫瘤變化較大，在生長活躍的腫瘤中心或壞死組織內(nèi)常出現(xiàn)。Lac出現(xiàn)說明組織缺血缺氧，無氧糖酵解加重組織壞死。Harris等利用1.5TMRS研究了30例兒童小腦腫瘤患者后認為NAA/Cr>4.0可作為星形細胞瘤與其他腫瘤的鑒別，Cr/Cho<0.75和MI/NAA<2.1則可以區(qū)別髓母細胞瘤與室管膜瘤。本組病例中有3例在瘤周區(qū)亦發(fā)現(xiàn)Lac峰，可能是水腫區(qū)為腫瘤的明顯占位效應(yīng)壓迫造成局部缺血性改變。Lip峰常在腫瘤壞死區(qū)及惡性程度較高的膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)，為來源于腫瘤邊緣巨噬細胞或壞死組織細胞將組織結(jié)構(gòu)中的脂質(zhì)分解為小分子脂質(zhì)。

3.1.1.2 顱神經(jīng)瘤 顱神經(jīng)瘤起源于許旺細胞，因此，典型的顱神經(jīng)瘤MRS亦是腦外腫瘤的波譜，即NAA消失，Cho升高。有時可檢測到乳酸鹽，但不出現(xiàn)Ala，據(jù)此可與腦膜瘤相鑒別。

在確定為腫瘤之后，區(qū)分腦內(nèi)與腦外腫瘤成為一個突出的問題。腦腫瘤內(nèi)NAA濃度降低是由于神經(jīng)元的缺失或正常神經(jīng)元功能下降所致，常提示腫瘤侵犯神經(jīng)元導致神經(jīng)元減少或功能受損。對于起源于腦外的腫瘤，因腫瘤不含神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，因此腫瘤內(nèi)NAA濃度很低或幾乎檢測不到。

3.1.1.3 淋巴瘤 有研究表明惡性淋巴瘤，Cho升高，NAA下降，乳酸鹽出現(xiàn)，追蹤觀察其放射治療前后的變化，升高的Cho下降，下降的NAA升高，乳酸鹽消失，且其變化優(yōu)先于磁共振常規(guī)掃描。

3.1.1.4 腦膜瘤 典型表現(xiàn)為NAA缺乏，Cr峰下降，Cho增高，可顯示Ala，NAA/Cho呈明顯降低，Cho/Cr呈顯著升高。腦膜瘤為腦外腫瘤，無神經(jīng)元，故NAA、Cr缺乏，但腦膜瘤較小時，采樣易受腦脊液、顱骨影響，可見低矮NAA峰。Ala出現(xiàn)是腦膜瘤特征性表現(xiàn)，Peptone認為Ala/Cr比星形細胞瘤高3-4倍可能意義更大。Ala來自糖分解中的丙酮酸，L-丙酮酸通過丙酮酸激酶導致丙酮酸增加，丙酮酸轉(zhuǎn)化為丙氨酸所致。但A1a峰并非所有腦膜瘤都出現(xiàn)，部分膠質(zhì)瘤、垂體瘤中也可出現(xiàn)。本研究仍在腦膜瘤的瘤體強化區(qū)內(nèi)測量到極少量的NAA，可能是周圍腦組織的“污染”。

3.1.1.5 轉(zhuǎn)移性腦腫瘤 沒有星形細胞或神經(jīng)元，主要表現(xiàn)為NAA峰缺乏，Cho明顯增高，Cr下降或消失，Cho/Cr比值升高，可出現(xiàn)Lac峰和Lip峰。除肺癌腦轉(zhuǎn)移出現(xiàn)Cho峰的降低外，其它均明顯升高，尤其肝癌腦轉(zhuǎn)移的升高更為顯著。Smith等認為腦轉(zhuǎn)移瘤和星形細胞瘤的區(qū)別在于轉(zhuǎn)移瘤有清楚的邊界，瘤體鄰近的組織在波譜上無明顯異常表現(xiàn)，膠質(zhì)瘤在強化區(qū)域以外可以顯示異常的波譜。Burtscher等也發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤和淋巴瘤的腫瘤周圍區(qū)可見病理性波譜，而腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤等局限性腫瘤周圍則未見，故認為依此可以鑒別局限生長性腫瘤和浸潤生長性腫瘤。

3.1.1.6 垂體瘤 為腦外腫瘤，具有腦外腫瘤的一般特征，有研究者報道檢測到?；撬岱寰哂刑卣餍?。

3.1.2 非腫瘤性病變 既往MRS定量分析的結(jié)果顯示，非腫瘤性病變?nèi)缑撍枨什　⒛X炎癥性病變、腦梗死、放療反應(yīng)性膠質(zhì)增生和線粒體病變，Cho降低或輕度增高；而腫瘤病變的Cho/Cr和Cho/NAA比值隨惡性程度的增高而增高，以此特點可以判別腫瘤病變和非腫瘤性病變。

3.1.2.1 多發(fā)性硬化（MS） 中樞神經(jīng)系統(tǒng)多發(fā)性局部脫髓鞘改變，繼發(fā)神經(jīng)膠質(zhì)反應(yīng)而形成局部硬化斑。MRS顯示急性活動斑塊內(nèi)乳酸含量增多，NAA降低Cho/Cr增高。慢性期不可逆硬化斑Cho/Cr正常，乳酸正常。通過質(zhì)子代謝變化可區(qū)別MS的分期（如超急性和水腫病變.脫髓鞘病變以及亞急性至慢性期斑塊），并可作為觀察療效的方法。

3.1.2.2 腦膿腫 在磁共振上常呈環(huán)型病變，有時與轉(zhuǎn)移性腫瘤的鑒別較為困難。在MRS可顯示胞液的氨基酸（0.9ppm）、乙酸（1.9ppm）、甘油（3.5ppm），這在腦膿腫是特征的變化，僅依此即可與腦腫瘤鑒別。

3.1.2.3 腦梗死 急性腦梗塞中央NAA完全消失，而梗塞邊緣區(qū)有一定的NAA，NAA減少愈顯著，功能恢復愈差，Cho和Cr也有所減少（圖7、8）。梗塞內(nèi)、外經(jīng)常出現(xiàn)Lac峰，在8h內(nèi)即可出現(xiàn)。NAA的減低與臨床預后分級有相關(guān)性，有作者認為72hNAA消失區(qū)域代表腦梗死區(qū)；另有作者用Lac/NAA比值（LNR）來判斷：LNR>1.0代表梗死區(qū)，LNR<1.0為非梗死區(qū)。再灌注時，Lac可一度接近正常，但再灌注損傷時，再次Lac升高，NAA降低。

3.1.2.4 放射性腦壞死 MRS鑒別放射性腦壞死和腦腫瘤復發(fā)有時較為困難，但鑒別二者在指導腫瘤的治療方法方面意義重大。放射性腦壞死的MRS波形特點是所有的波峰均下降，而腫瘤復發(fā)常表現(xiàn)為Cho升高。但病理組織學上有時有放射性壞死和復發(fā)腫瘤混合存在，因此NAA、Cho、Cr均下降時疑放射性壞死，但不能否定有復發(fā)腫瘤混合存在的可能。

總之，MRS從微觀分子水平分析腦腫瘤的代謝信息，對腦腫瘤的診斷及鑒別診斷具有重要的輔助價值。

3.2 MRS對膠質(zhì)瘤的分級及預后 腦膠質(zhì)瘤源于神經(jīng)膠質(zhì)細胞，約占全部顱腦腫瘤的50%以上，是顱內(nèi)最常見的腫瘤，包括星形細胞瘤、少突膠質(zhì)細胞瘤和室管膜瘤等，其中以星形細胞瘤最常見。不同級別的膠質(zhì)瘤有不同的治療手段，準確判斷膠質(zhì)瘤的級別，確定手術(shù)切除及放療的范圍對提高膠質(zhì)瘤患者的生存率和改善預后都非常重要。按腫瘤分化程度分為I-IV級，I、II級為低級別膠質(zhì)瘤，III、IV級為高級別膠質(zhì)瘤。

1H-MRS在膠質(zhì)瘤診斷、分級中的應(yīng)用：腦膠質(zhì)瘤的典型波譜為NAA峰顯著下降、Cr峰輕度下降或無明顯下降、Cho峰明顯升高，Cho/NAA、Cho/Cr比值明顯升高、NAA/Cr減低：其中對于Cho/Cr升高在高級別膠質(zhì)瘤中的意義是肯定的。Cho水平在高級別膠質(zhì)瘤中高于低級別膠質(zhì)瘤；Cr相對較穩(wěn)定，一般將其作為比值，也有學者以健側(cè)的肌酸作參考檢測代謝物變化。Lac峰主要見于高級別膠質(zhì)瘤。以Cho/Cr及Cho/NAA反映腫瘤級別比較穩(wěn)定。許多研究表明，腫瘤惡性程度與代謝物信號強度有一定的相關(guān)性；低級別的瘤組織內(nèi)可能含有被包入的正常神經(jīng)元或血管周可見神經(jīng)細絲；II級膠質(zhì)瘤NAA含量明顯高于III級膠質(zhì)瘤，Cho含量明顯低于III級膠質(zhì)瘤，而Cr差異無統(tǒng)計學意義。

3.3 MRS對鑒別腫瘤復發(fā)與放療后壞死 放療是腦腫瘤的重要治療手段，但常伴有腫瘤周圍正常腦組織的放射性損傷，放射損傷所致的腦壞死和腫瘤復發(fā)在常規(guī)MRI上難以鑒別，而MRS可用于監(jiān)測放療的損傷、鑒別腦腫瘤復發(fā)和放射性壞死，如MRS顯示Cho、Cr濃度明顯升高，說明腫瘤區(qū)有復發(fā)，而Cho、Cr、NAA濃度都降低則提示為放療后的延遲性腦組織壞死（圖9）：Ott報道放射性壞死的特征是Cho波峰的下降，一旦發(fā)現(xiàn)Cho波峰有上升的趨勢時應(yīng)高度懷疑腫瘤復發(fā)的可能。

3.4 MRS在顱腦腫瘤的治療效果監(jiān)測的價值 MRS作為唯一無創(chuàng)傷性在體生化檢測手段，MRS可以了解腦膠質(zhì)瘤代謝特性，反映腫瘤生長潛能，評價不同治療方法的療效，且因其無創(chuàng)性可多次進行檢查，因此有助于選擇正確的治療方案，適用于術(shù)后隨訪。Esteve等對ll例腦膠質(zhì)瘤放療患者對側(cè)腦組織進行MRS研究后發(fā)現(xiàn)，在放療后4個月時，NAA/Cr、NAA/Cho比值均明顯下降，8個月后這些比值基本恢復正常，提示放射治療對正常腦組織所致的代謝改變只是暫時的，早期NAA/Cr、NAA/Cho比值的降低，可能代表神經(jīng)元功能的暫時喪失，而此時常規(guī)MRI尚未發(fā)現(xiàn)有顯著的變化，可見MRS具有評價放療早期不良代謝的潛能。

總之，MRS與常規(guī)MRI檢查有很強的互補性，將MRS的代謝信息與MRI的形態(tài)學表現(xiàn)相結(jié)合具有較好的敏感性和特異性，為腦部腫瘤的定性診斷提供更多、更準確的信息，并為治療方案的擬定和治療效果的評估提供可靠的理論依據(jù)。隨著硬、軟件的不斷升級與發(fā)展，及對顱腦腫瘤病變形態(tài)、代謝變化的深入研究，MRS與MRI結(jié)合，必將越來越廣泛地應(yīng)用于臨床，成為臨床常規(guī)采用的掃描技術(shù)。

參考文獻

[1] 張開元，牛廣明，韓曉東.多體素1H-MRS對腦膠質(zhì)瘤轉(zhuǎn)移瘤及腦膿腫的鑒別診斷研究[J].臨床放射學雜志，2007，26（1）：10-13.

[2] sijens PE，Oudkerk M，Van Dijk P，et a1.1H—MR spectroscopy monitoring of changes in choline peak area and line shape after Gd-contrast administration[J].Magn Reson Imaging，1998，16（10）：1273-1280.

[3] 朱錫旭，田建明，盧光明，等.多元質(zhì)子磁共振質(zhì)子波譜診斷腦腫瘤[J].醫(yī)學研究生報，16（5）：348-351.