3.0T氢质子磁共振波谱在颅脑良恶性病变鉴别的初步应用

          作者：陈加优, 孙斌, 薛蕴菁, 段青  

【摘要】  目的 探讨3.0T氢质子磁共振波谱(1HMRS)鉴别颅脑良恶性病变的价值。 方法 19例恶性病变、11例良性病变、20例健康人行1HMRS检查,测定各代谢物的波峰下面积、峰高及N-乙酰天门冬氨酸(NAA),胆碱复合物(Cho)与肌酸(Cr)的比值。 结果 良性病变NAA峰下降,Cho峰升高,NAA/Cr为(0.48±0.54),Cho/Cr为(1.81±0.33)。恶性病变NAA及Cr均降低,Cho升高,NAA/Cr为(0.64±0.60),Cho/Cr为(2.47±0.56)。良恶性病变Cho/Cr的差别有统计学意义。 结论 3T1HMRS能为颅脑病变的定性诊断提供重要信息。

【关键词】  磁共振波谱学; 脑肿瘤; 磁共振成像

    ABSTRACT:  Objective  To investigate the value of 3T 1H-MRS in diagnosis and differential diagnosis of the craniocerebral diseases.  Methods  19 patients with malignancies，11 patients with benign lesions and 20 normal cases underwent 1H-MRS.  The area within the spectra and peak height of each metabolin were measured in the regions of lesion and normal brain.  The ratios of N-aeetylaspartate (NAA) to Creatine (Cr) and Choline compound (Cho) to Creatine (Cr) were obtained from both the regions of lesion and normal brain.  Results  The spectra of benign lesions showed the decrease of NAA and increase of Cho.  NAA to Cr ratio of benign lesions was (0.48±0.54).  Cho to Cr ratio of benign lesions was (1.81±0.33).  The spectra of malignancies showed the decrease of NAA and Cr, the normality of Cho increase.  NAA to Cr ratio of malignancies was (0.64±0.60).  Cho to Cr ratio of malignancies was (2.47±0.56).  A significant difference exist the Cho/Cr ratios in the regions of lesion between benign lesions and malignancies ［(2.47±0.56) vs (1.81±0.33), P<0.05］.  Conclusion  3T 1H-MRS can provide important information in the qualitative diagnosis of craniocerebral diseases. 

    KEY WORDS:  magnetic resonance spectroscopy; brain tumor; magnetic resonance imaging

    氢质子磁共振波谱(1HMRS)是一种新的脑功能成像技术,能够在活体对代谢产物进行无创性检测。目前临床上关于颅脑病变的1HMRS研究主要采用1.5T磁共振仪。本研究通过3.0T磁共振仪对正常组织及病变的1HMRS检查,旨在获得一组相关的数据及谱线特征,为颅脑病变的定性诊断提供重要信息。

　　1  对象与方法

　　1.1  对象 

　　搜集2006年12月―2007年4月行MRS检查且经病诊断或经临床及综合影像证实的颅脑病变患者30例,其中恶性病变19例,男性8例,女性11例,年龄中位数45岁(26~75岁);包括星形细胞瘤14例(Ⅱ级4例,Ⅲ级5例,Ⅳ级5例)及转移瘤5例。良性病变11例,男性7例,女性4例,年龄中位数35岁(23~60岁),包括脑膜瘤7例及脑脓肿4例。健康体检者20例,男性11例,女性9例,年龄中位数30岁(18~65岁)。

　　1.2  检查方法 

　　采用3.0T超导型磁共振成像波谱一体化扫描系统(MAGNETOM Trio Tim,德国西门子公司),用标准头线圈作发射和接收线圈。行常规磁共振成像扫描(表1)。表1  常规磁共振成像扫描参数（略）

    在行增强扫描前进行多体素波谱扫描:TR 1 700 ms,TE 135 ms,Voxel size:10.0×10.0×15.0 mmRel,FOV 16 cm×16 cm,翻转角90 °,采集3次,扫描时间6.53 min。波谱扫描野包括病变组织及对侧正常脑组织,以便对照。单体素波谱扫描:TR 2 000 ms,TE 135 ms,翻转角90 °,Vol:20.0 mm×20.0 mm×20.0 mm,采集144次,扫描时间1.56 min。

　　1.3  观测指标 

　　分析各单峰,记录各代谢物的峰值、峰下面积,比值,包括N-乙酰天门冬氨酸(NAA),胆碱复合物(Cho),肌酸(Cr),乳酸(Lac),丁二酸(SUCC),亮氨酸(AAs),NAA/Cr,Cho/Cr。

　　1.4  统计学处理 

　　数据以x±s表示,采用SPSS 13.0统计软件分析,组间比较行方差分析;2组之间比较采用q检验。P<0.05为差别有统计学意义。检验前对各组数据进行方差齐性分析,各组数据符合要求。

　　2  结  果

　　2.1  颅脑各种病变的1HMRS表现 

　　星形细胞瘤1HMRS表现为Cho显著升高,NAA显著下降,Cr中等下降,NAA/Cr比值下降和Cho/Cr比值升高(图1A)。转移瘤1HMRS表现NAA明显下降或消失,Cho明显上升,Lac峰显示(图1B)。脑脓肿1HMRS表现为LAC峰升高,NAA,Cr,Cho明显下降,并可见亮氨酸、丁二酸盐和一些氨基酸(乙酸盐和丙氨酸)波峰显示(图1C)。脑膜瘤1HMRS表现NAA消失或极低,Cho增高明显,Cr降低(图1D)。

　　2.2  各种病变及正常脑组织各代谢物波峰下面积,峰高及与Cr的比值  星形细胞瘤、脑膜瘤、转移瘤及脑脓肿合为一组,病变组与正常组织行t检验,二者Cho/Cr比值、NAA峰高、NAA峰下面积、NAA/Cr比值有统计学意义(P<0.05,表2)。表2  各代谢物峰高、峰下面积与Cr比值（略）

　　2.3  正常脑组织、良性病变及恶性病变Cho/Cr比值,NAA/Cr比值 

　　三者Cho/Cr比值差别有显著性意义(F＝4.80,P<0.05);三者NAA/Cr比值差别有显著性意义(F＝7.60,P<0.05);q检验,三者Cho/Cr比值两两之间具有统计学意义,恶性病变>良性病变>正常组织(P<0.05,表3)。表3  正常脑组织、良性病变及恶性病变Cho/Cr比值与NAA/Cr比值（略）

　　3  讨  论

　　3.1  氢质子磁共振波谱鉴别颅脑正常脑组织与病变组织 
　　NAA主要位于神经元上,它是公认的神经元标志,病变组织或多或少破坏正常神经组织,神经元数量的减少及缺失,必然导致NAA峰降低甚至消失。胆碱与细胞膜磷脂的分解和合成有关,参与细胞膜的构成。Cho波谱升高反映细胞膜分裂增生旺盛,是髓鞘磷脂崩溃的标志［1-2］。Cr波峰由肌酸和磷酸肌酸组成的;它是能量储存、利用的重要化合物。正常脑组织的Cr波相对较低,因其含量在各种生理、病理状态下较为稳定,故以之作为参比值,分析其它代谢产物的变化。本研究显示，正常脑组织与病变组织Cho波峰下面积、峰高差别无明显统计学意义,而Cho/Cr比值则具有统计学意义,可作为判断脑实质有无病变的指标之一,与对于病变组织Cho峰的观察一致［3-5］。

　　3.2  氢质子磁共振波谱在颅脑病变定性中的价值 

　　Cho/Cr的变化是颅脑病变代谢活动及进展可靠的指示器。良性病变区域出现Cho/Cr升高提示病变进展,需警惕恶性变,而局部Cho/Cr显著下降提示病变向坏死转变。星形细胞瘤主要表现为NAA减少、Cho增加,NAA/Cr明显下降,Cho/Cr明显升高。NAA降低以肿瘤中心区域明显反映神经组织被肿瘤组织替代或受侵犯。Cho增加表明细胞膜结构增加,反映细胞增殖。不同级别星形细胞瘤NAA/Cho、Cho/NAA、Cho/Cr的比值有差异性［2］,本研究例数较少,未进一步行统计分析。转移瘤在1HMRS表现为增高的Cho峰,NAA、Cr消失或下降明显,同时可出现Lac峰。由于转移病灶内组织不含有神经元,转移瘤NAA峰消失或下降明显。本组5例转移瘤3例无NAA波,2例出现NAA波,笔者考虑转移瘤灶较小,波谱体素框比肿瘤要大,部分容积效应影响所致。氨基酸是脑脓肿脓液内中性粒细胞释放酶蛋白分解的产物,可作为脑脓肿的标志物。脑膜瘤属脑外肿瘤,理论上脑外肿瘤不含有神经元［6］,所以氢质子波谱中检测不到NAA。本组7例脑膜瘤5例无NAA波,2例出现NAA波,考虑为脑膜瘤较小,波谱体素框比肿瘤要大,部分容积效应影响所致;或由于肿瘤细胞浸润周围正常组织,它与周围组织的确切边界难以分清,从而影响对波谱的分析。

【文献】
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