1H磁共振波谱在颅脑肿瘤应用的探讨

                    作者，邓印辉，侯仲军，陈耀棠，于晓君

【关键词】  ,颅脑肿瘤；氢质子波谱；磁共振波谱

　　［摘要］ 目的：探讨颅脑肿瘤1HMRS的改变在颅脑肿瘤的诊断及鉴别诊断应用中的意义。方法：观察36例颅脑肿瘤的1HMRS变化，对NAA、Cho、Cr峰的积分面积进行比较。结果：几乎所有颅脑肿瘤的NAA峰均下降，Cho/Cr下降；良恶性肿瘤之间、脑内外肿瘤之间的NAA峰值的比较差异有显著性，但其Cho、Cr峰值的比较及各代谢产物的峰值比值的比较差异无显著性。结论：1HMRS可无创性地活体分析及体现颅脑肿瘤的代谢状况，对其诊断及鉴别诊断有较大的价值。

　　［关键词］ 颅脑肿瘤；氢质子波谱；磁共振波谱

　　The study of　1H MR Spectroscopy of Brain Tumor

　　Abstract:Objective The effect of spectroscopy was discussed in diagnosing and distinguishing brain tumor.Methods The change of 36 brain tumor' spectroscopy was analyses.The itellge of　1HMRS was compared.Results The value of NAA and Cho/Cr was decreased obviously.The NAA value,between benign and malignant tumor and between intracerebral and extracerebral tumor,had significant effectiveness.But the Cho and Cr value and the peak ratio of metabolites had no significant effectiveness between benign and malignant tumor and between intracerebral and extracerebral tumor.Conclusion  As a new research method,1HMRS had its special effectiveness.

　　Key words:Brain tumor；Spectroscopy；MRS

　　随着MR的，质子磁共振波谱（1HMRS）逐渐成为一种研究活体组织代谢与生化指标测定的方法，它是一种无创伤性的技术，对脑肿瘤是一种有价值的评价方法。作者对36例颅脑肿瘤进行1HMRS检查和初步分析，并对其常见代谢产物的峰值和峰下面积进行对比分析讨论。

　　1　资料与方法

　　使用德国西门子公司Symphony1.5T超导型磁共振成像机检查颅内肿瘤，共36例，观察其1HMRS表现。其中，男22例，女14例，年龄范围15岁~67岁，最大67岁，最小15岁，平均32.6岁。病例包括，20例脑内肿瘤，分别为胶质瘤（星形细胞瘤Ⅱ级2例，星形细胞瘤Ⅲ级4例）和转移瘤6例，髓母细胞瘤、血管母细胞瘤、脑干胶质瘤、脑干海绵状血管瘤各2例；16例脑外肿瘤，分别为听神经瘤6例，脑膜瘤4例，垂体瘤卒中、颅骨何杰金氏淋巴瘤、脊索瘤各2例。其中18例已手术（4例胶质瘤，6例听神经瘤，髓母细胞瘤、垂体瘤、脑膜瘤及颅骨何杰金氏淋巴瘤各2例），4例转移瘤分别为结肠癌转移、肺癌脑内多发转移病灶(3例)，另14例由3位MR医师共同阅片诊断。采用标准头颅线圈，SE序列，T1WI、T2WI的TR/TE分别为500/15 ms、4 000/99 ms。常规行横断、冠状及矢状面扫描，层厚为4 mm。1HMRS采用点分辨波谱分析法和化学位移选择饱和水抑制法采集信号。应用SVS技术，成像序列为svsse135，成像参数：TR/TE=1500/135 ms，时间为294 s。体素大小常规为2 cm×2 cm×2 cm，取样时将体素框置于病灶中心实质部分，尽量避开周围脑脊液及颅底结构的影响。检查软件自动得出波谱曲线，分析指标为1HMRS的3个波峰，分别为氮乙酰天门冬氨酸（NAA）、含胆碱化合物（Cho）、肌酸（Cr）。NAA峰位于2.0 ppm，Cho峰位于3.2 ppm，Cr峰位于3.0 ppm。软件自动识别并各代谢产物的峰值及其峰下面积，根据机器给出的代表各代谢产物的数值分别计算NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr和NAA/（Cr+Cho）比值。

　　2　结果

　　2.1　36例肿瘤1HMRS曲线均有异常改变　　　　　　　

　　所有颅脑肿瘤的波谱有一些共同表现，为NAA峰普遍明显下降，甚至消失；Cr峰普遍下降，Cho峰大多增高；各代谢产物峰下面积相关比值亦均有改变，Cho/Cr普遍明显升高，NAA/Cho普遍明显降低。有6例出现乳酸（Lac）倒置双峰（分别为转移瘤2例，星形细胞瘤4例）。详见表1、表2。表1　颅脑肿瘤1HMRS共同改变（略）表2　颅脑肿瘤1HMRS各代谢产物峰下面积的比值(±s)

　　2.2　比较脑内和脑外肿瘤组，对其各代谢产物峰下面积　

　　行两样本均数比较t检验，显示二者NAA峰差异有显著性意义（P<0.05）。见表3。表3　脑内外肿瘤1HMRS各代谢产物峰下面积比较（略）

　　2.3　对良性和恶性肿瘤组各代谢产物峰下面积行t检验

　　见表4、表5。显示二者NAA峰差异有显著性意义（P<0.05）。但各相关比值差异并无显著性意义（P>0.05）。表4　良恶性肿瘤1HMRS各代谢产物峰下面积比较（略）表5良性和恶性肿瘤1HMRS各代谢产物峰下面积的比值(略)

　　2.4　本组病例数有限，对胶质瘤和转移瘤组各代谢产物峰下面积及其比值进行t检验。见表6。显示二者差异无显著性意义（P>0.05）。表6　胶质瘤和转移瘤1HMRS各代谢产物峰下面积比值的比较(略)

　　3　讨论

　　3.1　人体1HMRS常见代谢物的表现和相关意义［1～5］　

　　　　　
　　1HMRS目前逐渐用于颅脑肿瘤的分析。它主要利用MR中的化学位移来测定分子组成和空间构型。测定某一物质化学位移时，其绝对值是无法测定的，通常使用一个参照化合物，与其比较得出一个相对值。通过1HMRS可检测活体脑内多种化学成分，最常见的有：NAA、Cho、Cr。NAA主要包括氮乙酰天门冬氨酸（NAA）及少许氮乙酰天门冬氨酸谷氨酸（NAAG）。在人体中正常脑组织1HMRS所显示的最高波峰为NAA，其位于2.02 ppm处。NAA主要位于神经元上，故公认它是神经元的标志［1，2］。因此NAA峰的降低甚至消失代表了神经元数量的减少及缺失，在颅脑肿瘤提示神经细胞的破坏。正常时，Cho波相对较低，Cho共振峰位于3.2 ppm处，它又包括：磷酸胆碱、甘油磷酸胆碱、磷脂酰胆碱。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波谱的升高反映细胞膜分裂增生旺盛，是髓鞘磷脂崩溃的标志［6］。Cr波峰，是由Cr和磷酸肌酸（PCr）组成的，正常值位于3.02 ppm和3.94 ppm处，Cr波相对较低；它是能量储存、利用的重要化合物。一般来说，Cr和PCr总量较稳定，可将Cr波峰作为参照，其他代谢物与之相比较，得到相应的比值［7］。而Lac峰，一般来说，正常状态时测不出Lac。

　　3.2　脑肿瘤1HMRS的表现及各项指标的相关意义　

　　本组1HMRS多表现为：NAA峰明显下降或消失。有10例NAA峰消失，为脑膜瘤、垂体瘤、脊索瘤、星形细胞瘤和海绵状血管瘤各2例。这10例中有6例为脑外肿瘤，4例脑内肿瘤。本组病例中，脑内外肿瘤之间NAA峰差异有显著性（P<0.05），而二者Cho峰、Cr峰差异无显著性，说明肿瘤NAA峰值的改变对肿瘤的鉴别诊断有一定的意义。一般来说，理论上脑外肿瘤多无NAA峰，脑内肿瘤NAA下降或者消失。但本组病例并非所有的脑外肿瘤均无NAA峰，部分出现低或较低NAA峰；而脑内肿瘤NAA峰多明显下降，但亦有4例NAA峰完全消失。究其原因，可能与瘤内出血有关；或因为肿瘤较小，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。NAA峰的明显降低或消失，直接影响NAA/Cho比值。有作者认为，正常Cho/Cr、Cho/NAA比值范围约为0.789～0.545，据此推算NAA/Cho比值的范围约为1.267～1.835。本组，肿瘤组总体Cho/Cr比值均数为3.58±4.57，此比值明显升高；NAA/Cho比值均数为0.47±0.51，此比值明显降低。比较良恶性肿瘤组各代谢产物的比值时，发现NAA/Cho、Cho/Cr、NAA/Cr、NAA/（Cr+Cho）之间差异无显著性。因此，关于各代谢产物峰下面积比值的临床意义及其变化尚未明确，须增加健康对照组进一步研究。关于NAA峰，理论上转移瘤和脑膜瘤一样，缺乏神经元，MRS应表现为NAA峰缺如，但本组并非完全如此。而且，比较转移瘤和胶质瘤各代谢产物的比值，发现NAA/Cho、Cho/Cr、NAA/Cr、NAA/（Cr+Cho）之间差异并无显著性。因此，表明在恶性程度较高的肿瘤中，其波谱的表现相似。本组病例Cho峰大多增高，Cr峰降低有不同程度的降低，Cho/Cr比值上升。Cho、Cr浓度及峰值中度升高提示有肿瘤复发或进展。关于Cho的改变，国外学者亦有报道。Tedeschi［8］亦发现Cho信号强度较正常增加45%以上提示有恶变倾向或有肿瘤进展，增加程度<35%者则较为稳定。因此，Cho信号强度的变化是肿瘤代谢活动及进展可靠的指示器。局部Cho浓度显著下降提示肿瘤向坏死转变，而原来正常或坏死区域出现Cho浓度升高则提示肿瘤进展［9］。本组中有10例出现Cho峰的下降，均为脑外肿瘤，究其原因，可能与瘤内囊变性坏死有关，影响对各峰值的采集。对Lac峰，国外有学者报道，恶性肿瘤多于1.3 ppm处出现Lac倒置双峰。Lac的增高有助于区别良恶性病灶，Lac升高时以恶性为甚。亦有其他学者认为Lac与胶质瘤的良恶性无明显相关，Lac的存在不能反映肿瘤的良恶性质，但其浓度的增加，反映了肿瘤的缺氧程度［6］。因此，对于恶性肿瘤Lac的作用有明显的争议。本组有4例胶质瘤（分别为星Ⅱ、星Ⅲ）和2 例转移瘤（均有手术病理），于1.3 ppm处出现Lac倒置双峰。分析其1HMRS，发现它们的Lac倒置双峰以星形细胞瘤Ⅲ级尤为明显，其意义尚待进一步研究。此外，1HMRS分析中发现，要鉴别代谢产物的峰值及噪声有时的确很困难，二者之间的鉴别尚须更多的技术支持，尤其是代谢产物的峰值明显下降时，尚须进一步探讨。综合波谱变化，1HMRS可无创伤地检测颅脑内肿瘤的代谢变化，研究其生化特性，监测肿瘤的过程，并对肿瘤的反应以及提高肿瘤的定性诊断的准确性能提供更多的信息。MRI与1HMRS联合应用，可为临床诊断提供更为准确的资料和依据，对颅脑肿瘤的诊断及鉴别诊断有一定的价值。

　　：

　　［1］Norfray JF,Tomota T,Byrd S,et al.Clinical impact of MR spectroscopy when MR imaging is indeterminate for pediatric brain tumors［J］.AJR,1999,173:119125.

　　［2］陈增爱．1HMRS在脑肿瘤中的鉴别诊断价值［J］．临床神经，2002，10（1）：100102.

　　［3］RD Tien,PH Lei,JS Smith,et al.Singlevoxel proton brain exam (PROBE/SV) in patients with primary brain tumors ［J］.AJR.1996,167(1):201209.

　　［4］陈增爱，耿道颖，沈天真，等．质子磁共振波谱对脑肿瘤的鉴别诊断价值［J］．中国医学机成像杂志，2001，7（4）：217221.

　　［5］方虹，郭庆林，赵海涛，等．脑肿瘤1H磁共振波谱改变［J］．中华放射学杂志，1997，31（3）：203205.

　　［6］朱文珍．1HMRS技术及其在脑疾病的应用［J］．放射学实践，2002，17（3）：266268.

　　［7］谢敬霞．核磁共振新技术研究与临床应用［M］．第1版．北京：北京医科大学出版社，2001：445459.

　　［8］Tedeschi G,London N,Raman R,et al.Increased choline signal with malignant degeneration of cerebral gliomas:a serial magnetic resonance spectroscopy imaging study ［J］.J Neurosurg,1997,87:516524.

　　［9］Wald LL,Melson SJ,Day MR,et al.Serial proton magnetic resonance spectroscopy imaging of glioblastoma multiform after Brach therapy［J］.J Neurosurg,1997,87:525534.