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(jià)值。方法 分析經(jīng)手術(shù)或穿刺活檢證實(shí)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(jiàn)。MRS測(cè)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(xué)分級(jí)、鑒別腫瘤復(fù)發(fā)與放療后壞死及評(píng)估療效等。MRS為腦腫瘤的定性診斷提供更多、更準(zhǔn)確的信息，并為治療方案的擬定和治療效果的評(píng)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(hào)：1004-7484（2013）-08-4346-02

顱腦腫瘤是神經(jīng)系統(tǒng)常見(jiàn)病，術(shù)前的定性診斷以及判斷腫瘤的侵犯程度，對(duì)手術(shù)方案的制定及預(yù)后的評(píng)價(jià)有較大的參考價(jià)值。三維磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）是一種新的無(wú)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(jī)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(xué)診斷開(kāi)辟了一條新的路徑。本文通過(guò)對(duì)顱腦腫瘤MRS結(jié)果進(jìn)行定量對(duì)照分析，探討其與MRI結(jié)合在腫瘤診斷中的臨床價(jià)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(shí)的顱腦病變患者的MRI、MRS和病歷資料，所有病例活檢時(shí)間與MRI、MRS檢查時(shí)間不超一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(qiáng)檢查所用對(duì)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(xué)位移成像（chemical shift imaging，CSI）MRS檢查，采用點(diǎn)解析波譜（point-resolved selective spectroscopy，PRESS）技術(shù)，并采用化學(xué)位移選擇飽和法（chemical shift-selectingsaturation，CHESS）進(jìn)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(shí)間435s。為了排除對(duì)比劑對(duì)波譜的影響，若腫瘤邊界清楚，則在注射對(duì)比劑前行MRS檢查；若腫瘤邊界顯示不清，難以區(qū)分腫瘤實(shí)體與周圍水腫區(qū)，則在增強(qiáng)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(jī)器自帶軟件對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，并以軟件自帶測(cè)量和計(jì)算公式分別測(cè)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(biāo)記出病灶及對(duì)側(cè)正常腦組織，分別計(jì)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(jì)學(xué)分析 26組病例中每組取4個(gè)點(diǎn)，一共取104個(gè)體素對(duì)Cho/Cr比值、NAA/Cho比值和NAA/Cr的比值進(jìn)行測(cè)量。各組內(nèi)先進(jìn)行正態(tài)分布性（K-S）檢驗(yàn)。經(jīng)證實(shí)數(shù)據(jù)為正態(tài)分布后，先進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，再用One-wayANOVA進(jìn)行不同組間的比較。F檢驗(yàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有統(tǒng)計(jì)分析在SPSS11.5上完成。

2 結(jié) 果

10例高級(jí)別星形細(xì)胞腫瘤均有共同MRS改變：腫瘤實(shí)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(jiàn)1.25ppm處高大的Lip峰，2例在1.33ppm處可見(jiàn)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(jiàn)倒置的乳酸峰，2例于1.47ppm處檢測(cè)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(shí)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(cè)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(wú)明顯變化。

3 討 論

MRS是一種無(wú)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(wú)創(chuàng)活檢”。MRS可檢測(cè)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?yàn)榇x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(xué)分級(jí)、鑒別腫瘤復(fù)發(fā)與放療后壞死及評(píng)估療效等。

3.1 MRS對(duì)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(jiàn)的腫瘤，主要表現(xiàn)為NAA減少，Cho增加，Cr正?；蛳陆?，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(biāo)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(jí)別腫瘤下降更多。Cho大多表現(xiàn)為增加，表明細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)增加，反映細(xì)胞增殖。以實(shí)性均質(zhì)腫瘤為明顯，囊變、壞死區(qū)則減少。復(fù)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(jí)上有意義：級(jí)別越高，NAA/Cr值越低，Cho/Cr值越高，與組織病理分級(jí)具有相關(guān)性。NAA/Cho下降的程度反映腫瘤細(xì)胞的密度。Lac在不同的腫瘤變化較大，在生長(zhǎng)活躍的腫瘤中心或壞死組織內(nèi)常出現(xiàn)。Lac出現(xiàn)說(shuō)明組織缺血缺氧，無(wú)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(rèn)為NAA/Cr>4.0可作為星形細(xì)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(xì)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(lái)源于腫瘤邊緣巨噬細(xì)胞或壞死組織細(xì)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(xì)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(shí)可檢測(cè)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(gè)突出的問(wèn)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(dǎo)致神經(jīng)元減少或功能受損。對(duì)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(cè)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(wú)神經(jīng)元，故NAA、Cr缺乏，但腦膜瘤較小時(shí)，采樣易受腦脊液、顱骨影響，可見(jiàn)低矮NAA峰。Ala出現(xiàn)是腦膜瘤特征性表現(xiàn)，Peptone認(rèn)為Ala/Cr比星形細(xì)胞瘤高3-4倍可能意義更大。Ala來(lái)自糖分解中的丙酮酸，L-丙酮酸通過(guò)丙酮酸激酶導(dǎo)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(qiáng)化區(qū)內(nèi)測(cè)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(méi)有星形細(xì)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(rèn)為腦轉(zhuǎn)移瘤和星形細(xì)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(wú)明顯異常表現(xiàn)，膠質(zhì)瘤在強(qiáng)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(jiàn)病理性波譜，而腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤等局限性腫瘤周圍則未見(jiàn)，故認(rèn)為依此可以鑒別局限生長(zhǎng)性腫瘤和浸潤(rùn)生長(zhǎng)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(bào)道檢測(cè)到?；撬岱寰哂刑卣餍浴?/p>

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?、腦炎癥性病變、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(diǎn)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(dòng)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(guò)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(shí)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(fù)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(yù)后分級(jí)有相關(guān)性，有作者認(rèn)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(lái)判斷：LNR>1.0代表梗死區(qū)，LNR<1.0為非梗死區(qū)。再灌注時(shí)，Lac可一度接近正常，但再灌注損傷時(shí)，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(fù)發(fā)有時(shí)較為困難，但鑒別二者在指導(dǎo)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(diǎn)是所有的波峰均下降，而腫瘤復(fù)發(fā)常表現(xiàn)為Cho升高。但病理組織學(xué)上有時(shí)有放射性壞死和復(fù)發(fā)腫瘤混合存在，因此NAA、Cho、Cr均下降時(shí)疑放射性壞死，但不能否定有復(fù)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(duì)腦腫瘤的診斷及鑒別診斷具有重要的輔助價(jià)值。

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

1H-MRS在膠質(zhì)瘤診斷、分級(jí)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(wú)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(duì)于Cho/Cr升高在高級(jí)別膠質(zhì)瘤中的意義是肯定的。Cho水平在高級(jí)別膠質(zhì)瘤中高于低級(jí)別膠質(zhì)瘤；Cr相對(duì)較穩(wěn)定，一般將其作為比值，也有學(xué)者以健側(cè)的肌酸作參考檢測(cè)代謝物變化。Lac峰主要見(jiàn)于高級(jí)別膠質(zhì)瘤。以Cho/Cr及Cho/NAA反映腫瘤級(jí)別比較穩(wěn)定。許多研究表明，腫瘤惡性程度與代謝物信號(hào)強(qiáng)度有一定的相關(guān)性；低級(jí)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(jiàn)神經(jīng)細(xì)絲；II級(jí)膠質(zhì)瘤NAA含量明顯高于III級(jí)膠質(zhì)瘤，Cho含量明顯低于III級(jí)膠質(zhì)瘤，而Cr差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.3 MRS對(duì)鑒別腫瘤復(fù)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(fù)發(fā)在常規(guī)MRI上難以鑒別，而MRS可用于監(jiān)測(cè)放療的損傷、鑒別腦腫瘤復(fù)發(fā)和放射性壞死，如MRS顯示Cho、Cr濃度明顯升高，說(shuō)明腫瘤區(qū)有復(fù)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(bào)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(shì)時(shí)應(yīng)高度懷疑腫瘤復(fù)發(fā)的可能。

3.4 MRS在顱腦腫瘤的治療效果監(jiān)測(cè)的價(jià)值 MRS作為唯一無(wú)創(chuàng)傷性在體生化檢測(cè)手段，MRS可以了解腦膠質(zhì)瘤代謝特性，反映腫瘤生長(zhǎng)潛能，評(píng)價(jià)不同治療方法的療效，且因其無(wú)創(chuàng)性可多次進(jìn)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(duì)ll例腦膠質(zhì)瘤放療患者對(duì)側(cè)腦組織進(jìn)行MRS研究后發(fā)現(xiàn)，在放療后4個(gè)月時(shí)，NAA/Cr、NAA/Cho比值均明顯下降，8個(gè)月后這些比值基本恢復(fù)正常，提示放射治療對(duì)正常腦組織所致的代謝改變只是暫時(shí)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(shí)喪失，而此時(shí)常規(guī)MRI尚未發(fā)現(xiàn)有顯著的變化，可見(jiàn)MRS具有評(píng)價(jià)放療早期不良代謝的潛能。

總之，MRS與常規(guī)MRI檢查有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，將MRS的代謝信息與MRI的形態(tài)學(xué)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(zhǔn)確的信息，并為治療方案的擬定和治療效果的評(píng)估提供可靠的理論依據(jù)。隨著硬、軟件的不斷升級(jí)與發(fā)展，及對(duì)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(lái)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)。

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