胡麗娟 廖凱兵

(湖北省中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院放射科，武漢市 430015，E-mail：aloe_hlj@126.com)

論著·臨床研究

3.0T多體素氫質(zhì)子磁共振波譜在評價腦膠質(zhì)瘤病理分級及浸潤范圍中的應(yīng)用

胡麗娟 廖凱兵

(湖北省中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院放射科，武漢市 430015，E-mail：aloe_hlj@126.com)

目的 探討3.0T 多體素氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-MRS)在評價膠質(zhì)瘤術(shù)前病理分級及腫瘤浸潤范圍中的應(yīng)用價值。方法 腦膠質(zhì)瘤患者60例，其中低級膠質(zhì)瘤28例，高級膠質(zhì)瘤32例；所有患者在術(shù)前行3.0T1H-MRS檢查，檢測腫瘤、瘤周區(qū)域、正常腦組織膽堿復(fù)合物(Cho)/肌酸(Cr)、N-乙酰-L-天門冬氨酸復(fù)合物(NAA)/Cr、NAA/Cho的比值。結(jié)果 與正常腦組織比較，膠質(zhì)瘤組織總體Cho/Cr比值升高，NAA/Cr、NAA/Cho比值下降(P<0.05)；低、高級別膠質(zhì)瘤組織的Cho/Cr比值也高于對側(cè)正常腦組織，NAA/Cho及NAA/Cr低于對側(cè)正常腦組織(P<0.05)。高級膠質(zhì)瘤組織Cho/Cr比值高于低級膠質(zhì)瘤，NAA/Cho比值低于低級膠質(zhì)瘤(P<0.05)；腦膠質(zhì)瘤瘤組織Cho/Cr與病理級別呈正相關(guān)(P<0.05)，NAA/Cho與病理級別呈負相關(guān)(P<0.05)。與對側(cè)正常腦組織比較，低級膠質(zhì)瘤腫瘤周圍區(qū)域的Cho/Cr比值升高，NAA/Cho及NAA/Cr比值降低(P<0.05)，高級膠質(zhì)瘤腫瘤周圍區(qū)域的Cho/Cr比值升高，NAA/Cho比值降低(P<0.05)。結(jié)論 3.0T多體素1H-MRS能反映膠質(zhì)瘤細胞的生化物質(zhì)代謝情況，可在一定程度上評價膠質(zhì)瘤病理級別及腫瘤浸潤范圍，從而可提高腦膠質(zhì)瘤術(shù)前診斷的準確性。

膠質(zhì)瘤；磁共振波譜學(xué)；病理分級；浸潤；膽堿復(fù)合物；肌酸；N-乙酰-L-天門冬氨酸復(fù)合物

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的原發(fā)腫瘤，其發(fā)病率占顱內(nèi)腫瘤40%～50%[1]，臨床治療方案的制訂及預(yù)后的評估很大程度上取決于膠質(zhì)瘤的病理級別及浸潤范圍。常規(guī)MRI在膠質(zhì)瘤病理分級及浸潤范圍的判斷上存在局限性，而氫質(zhì)子磁共振波譜(1H magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)能無創(chuàng)檢測膠質(zhì)瘤的組織代謝信息，可作為常規(guī)MRI的有力補充。以往的研究多側(cè)重于腫瘤實質(zhì)區(qū)的研究，對于腫瘤瘤周區(qū)域代謝物的特點研究較少。本文旨在分析不同病理級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的代謝物特點，并對腫瘤瘤周區(qū)域代謝物的變化作初步分析。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2015年6～12月在我院行MRI檢查的膠質(zhì)瘤患者60例，男35例，女25例，年齡6～65歲，平均45.2歲。按世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)2007年膠質(zhì)瘤分類分級標準[2]，低級膠質(zhì)瘤(Ⅰ、Ⅱ級)28例，高級膠質(zhì)瘤(Ⅲ、Ⅳ級)32例，均經(jīng)術(shù)后病理證實。在接受磁共振檢查前，所有患者均未接受化療及放療，無腦外傷及腦手術(shù)史。低級膠質(zhì)瘤組男15例、女13例，年齡(44.43±13.97)歲；高級膠質(zhì)瘤組男18例、女14例，年齡(45.88±17.60)歲。兩組性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 常規(guī)MRI及1H-MRS檢查方法 使用GE Signa EXCITE 3.0T超導(dǎo)MRI儀，頭頸聯(lián)合線圈。所有患者先行軸位、矢狀位平掃，T1加權(quán)成像：重復(fù)時間(repetition time，TR)=2 300 ms，回波時間(echo time，TE)=22 ms；T2加權(quán)成像：TR=5 100 ms，TE=110 ms；層厚5 mm，間距1.2 mm。隨后進行多體素1H-MRS掃描，采用點分辨波譜技術(shù)，根據(jù)T2WI上的腫瘤信號特征選定興趣區(qū)(region of interest，ROI)，ROI包括腫瘤實質(zhì)區(qū)、瘤周區(qū)及其對側(cè)正常組織。TR=1 000 ms，TE=144 ms，成像時間5 min 25 s。最后行軸、冠、矢狀位T1增強掃描，造影劑為歐乃影[釓雙胺注射液，通用電氣藥業(yè)(上海)有限公司生產(chǎn)]，經(jīng)肘靜脈注射，劑量為0.2 mmol/kg。

1.3 圖像后處理及多體素波譜分析 將波譜檢查獲得原始圖像傳送至GE AW4.5工作站，用Functool軟件進行分析，使用體素大小為1 cm×1 cm×1 cm，分別觀察腫瘤實質(zhì)部分、腫瘤瘤周區(qū)及對側(cè)正常腦組織區(qū)等不同部位各代謝物的變化情況，并測量膽堿復(fù)合物(choline，Cho)/肌酸(creatine，Cr)、N-乙酰-L-天門冬氨酸復(fù)合物(N-acetyl-L-aspartic acid，NAA)/Cr、NAA/Cho、乳酸(lactic acid，Lac)/Cr的比值，每組比值均測量3次取平均值，以減少誤差。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析，計量資料以(x±s)表示比較采用t檢驗，采用Spearman等級相關(guān)分析來評價低、高級膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)代謝物比值與病理級別的相關(guān)性。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分與對側(cè)正常腦組織各代謝物比值比較 60例患者均成功完成掃描，得到的波譜圖基線平穩(wěn)，各代謝物譜線清晰。膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的Cho/Cr比值高于對側(cè)正常腦組織，而NAA/Cho及NAA/Cr低于對側(cè)正常腦組織(P<0.05)，見表1。與對側(cè)正常腦組織比較，低、高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的Cho/Cr比值升高、NAA/Cho及NAA/Cr下降(P<0.05)，見表2～3、圖1～2。

表1 膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分與 對側(cè)正常腦組織各代謝物比值(x±s)

表2 高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分 與對側(cè)正常腦組織各代謝物比值(x±s)

表3 低級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分 與對側(cè)正常腦組織各代謝物比值(x±s)

2.2 低、高級膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分各代謝物比值比較 高級膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分Cho/Cr比值高于低級膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分，NAA/Cho比值低于低級膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表4、圖1～2。15例高級別膠質(zhì)瘤及9例低級別膠質(zhì)瘤可檢測到Lac峰，Lac/Cr比值分別為0.44±0.22、0.38±0.43，兩者比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.428，P=0.677)。

表4 高級別膠質(zhì)瘤與低級別 膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分各代謝物比值(x±s)

2.3 腦膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分的各代謝物比值與病理級別的相關(guān)性 Cho/Cr比值與病理級別呈正相關(guān)(r=0.631，P<0.001)，而NAA/Cho比值與病理級別呈負相關(guān)(r=-0.602，P<0.001)，NAA/Cr與病理級別無相關(guān)性(r=-0.041，t=0.759)。

2.4 低、高級膠質(zhì)瘤腫瘤周圍區(qū)域與對側(cè)正常組織的各代謝物比值比較 低級膠質(zhì)瘤腫瘤周圍區(qū)域的Cho/Cr比值高于對側(cè)正常腦組織，NAA/Cho及NAA/Cr比值低于均對側(cè)正常腦組織(P<0.05)，見表5； 高級膠質(zhì)瘤腫瘤周圍區(qū)域的Cho/Cr比值高于對側(cè)正常腦組織，NAA/Cho比值低于對側(cè)正常腦組織(P<0.05)；見表6、圖1～2。

表5 低級別膠質(zhì)瘤瘤周區(qū)域與 對側(cè)正常腦組織的各代謝物比值(x±s)

表6 高級別膠質(zhì)瘤瘤周區(qū)域與 對側(cè)正常腦組織的各代謝物比值(x±s)

A MRS橫斷位T2WI定位圖。B 腫瘤組織波譜圖,顯示Cho明顯升高,NAA和Cr明顯下降。C 腫瘤周圍區(qū)域波譜圖,顯示Cho明顯升高,NAA和Cr中度下降。D 對側(cè)正常腦組織波譜圖。

圖1 星形細胞瘤WHOⅢ級患者MRS

圖2 星形細胞瘤WHOⅡ級患者MRS

3 討 論

高信噪比及伴隨的高分辨率是3.0T MRI的優(yōu)勢，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)成像中，其圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于1.5T，并且可令成像時間大大縮短。MRS是目前唯一能無創(chuàng)性地探測體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)及代謝信息的技術(shù)，可以從分子水平來評估病變，其成像的理論基礎(chǔ)是化學(xué)位移效應(yīng)[3]。3.0T MRI化學(xué)位移效應(yīng)是1.5T的兩倍，因此，可以增大不同代謝物的化學(xué)位移，提高MRS的靈敏度[4]。由于上述性能的提高，在科學(xué)研究和臨床應(yīng)用中3.0T MRI具有不可替代的優(yōu)勢，本文即使用3.0T MRS對膠質(zhì)瘤的代謝產(chǎn)物進行研究。

本研究中，膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的1H-MRS表現(xiàn)為NAA峰下降，Cho峰升高，Cr變化不大，Cho/Cr比值升高、NAA/Cho及NAA/Cr下降，部分病例觀察到Lac峰。這提示利用Cho/Cr、NAA/Cho及NAA/Cr可區(qū)分正常組織與腫瘤組織，與其他文獻報道相似[5-6]。Cho屬于膽堿類，是與細胞膜合成及降解相關(guān)的化合物，當(dāng)細胞分裂增值旺盛時可引起Cho含量的升高[7]。膠質(zhì)瘤Cho顯著升高，提示腫瘤細胞分裂增殖活躍。NAA僅存在于神經(jīng)元內(nèi)，是神經(jīng)元活性的標志物[8]，其含量在正常腦組織中是最高的，在膠質(zhì)瘤中下降，提示腫瘤侵犯神經(jīng)元，導(dǎo)致其數(shù)目減少或功能受損。Cr屬于肌酸類，其改變反映體內(nèi)能量代謝的變化，由于其含量在各種病理、生理條件下變化不大，因而常被用作內(nèi)參照物，參考比較其他代謝物的變化[4]。

術(shù)前初步判斷膠質(zhì)瘤的級別對手術(shù)方案的制訂是非常重要的。Kumar等[9]的研究結(jié)果顯示，Cho/Cr在高、低級別膠質(zhì)瘤中均顯著升高，且二者差異有統(tǒng)計學(xué)意義。Law等[10]也認為，Cho/Cr、NAA/Cho和NAA/Cr比值在高、低級別膠質(zhì)瘤之間具有顯著差異。本研究結(jié)果顯示，與對側(cè)正常腦組織比較，低、高級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)的Cho/Cr比值升高、NAA/Cho及NAA/Cr下降(P<0.05)，提示高、低級別腦膠質(zhì)瘤均可出現(xiàn)Cho峰升高，NAA峰降低。但高級膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分Cho/Cr比值高于低級膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分，NAA/Cho比值低于低級別膠質(zhì)瘤腫瘤實質(zhì)部分(P<0.05)，且 Cho/Cr比值與膠質(zhì)瘤病理級別存在正相關(guān)(P<0.05)，而NAA/Cho比值與膠質(zhì)瘤病理級別呈負相關(guān)(P<0.05)，提示可根據(jù)Cho/Cr及NAA/Cho對膠質(zhì)瘤惡性程度進行分級，這亦與其他文獻[11]相似。Lac為糖酵解的終產(chǎn)物，它的出現(xiàn)提示有氧呼吸不再有效進行。Lac峰產(chǎn)生的原因可能是腫瘤細胞無氧酵解代謝增加，也有可能是有氧氧化的途徑-三羧酸循環(huán)遭到破壞而造成Lac堆積。Lac水平是否能反映膠質(zhì)瘤的級別，目前的研究結(jié)果并不一致。Yerli等[12]研究發(fā)現(xiàn)，Lac峰更常見于高級別膠質(zhì)瘤。但Jenkinson等[13]認為Lac對判斷腫瘤級別意義不大，它可能只是腫瘤細胞無氧酵解的產(chǎn)物。本研究發(fā)現(xiàn)，在高、低級別腦膠質(zhì)瘤中均能檢測到Lac峰，雖然高級別膠質(zhì)瘤較低級別膠質(zhì)瘤Lac/Cr比值高，但兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

目前，手術(shù)切除是治療膠質(zhì)瘤的主要方法。但是膠質(zhì)瘤浸潤性生長的特征，使得手術(shù)難以完全切除腫瘤組織[14]。一般認為，常規(guī)MRI圖像上腫瘤的邊界即為腫瘤強化邊緣，瘤周區(qū)域為周邊的T2WI異常信號區(qū)，以此來確定手術(shù)及放療的范圍。然而，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤瘤周水腫不單是血管源性水腫，還有大量腫瘤細胞沿著新生的血管呈浸潤性生長[15]。因此，明確膠質(zhì)瘤的浸潤范圍，對于決定手術(shù)及放療范圍有重要意義。本研究中，低級膠質(zhì)瘤腫瘤周圍區(qū)域的Cho/Cr比值高于對側(cè)正常腦組織，NAA/Cho及NAA/Cr比值低于對側(cè)正常腦組織(P<0.05)，而高級膠質(zhì)瘤腫瘤周圍區(qū)域的Cho/Cr比值高于對側(cè)正常腦組織，NAA/Cho比值低于對側(cè)正常腦組織(P<0.05)，即膠質(zhì)瘤瘤周區(qū)MRS表現(xiàn)為Cho/Cr升高，NAA/Cho及NAA/Cr下降，提示膠質(zhì)瘤瘤周約1cm的范圍內(nèi)仍有腫瘤細胞的浸潤，但腫瘤細胞密度較腫瘤實質(zhì)區(qū)低，這對確定腫瘤的浸潤范圍有一定幫助，為手術(shù)及放療方案的制訂提供有價值的信息。由于受MRI設(shè)備軟硬件條件限制，本研究使用的體素仍較大，膠質(zhì)瘤浸潤的確切范圍難以確定，有待進一步的研究。

總之，3.0T多體素1H-MRS作為一種無創(chuàng)檢測手段，可檢測膠質(zhì)瘤多種代謝物變化，對腦膠質(zhì)瘤的術(shù)前病理分級有較大意義，并可在一定程度上評價腦膠質(zhì)瘤瘤周區(qū)域腫瘤細胞的浸潤范圍，反映腫瘤的侵襲性，從而有利于臨床治療方案的制訂和預(yù)后的評估。

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Application of 3.0T multivoxel1H magnetic resonance spectroscopy to evaluating pathological grading and invasion extent of brain glioma

HULi-juan,LIAOKai-bing

(DepartmentofRadiology,HubeiProvincialHospitalofIntegratedChineseandWesternMedicine,Wuhan430015,China)

Objective To explore the application value of 3.0T multivoxel1H magnetic resonance spectroscopy(1H-MRS) for the evaluation of preoperative pathological grading and invasion extent of brain glioma.Methods Sixty patients with brain glioma included 28 with low-grade brain glioma and 32 with high-grade brain glioma.All patients underwent 3.0T1H-MRS examination before operation.The ratios of choline(Cho)/creatine(Cr),N-Acetyl-L-aspartic acid(NAA)/Cr and NAA/Cho were measured in tumor tissue,peritumoral tissue and normal brain tissue.Results Compared to the normal brain tissue,the ratio of Cho/Cr increased and the ratios of NAA/Cr and NAA/Cho decreased in the gliomas tissue(P<0.05);the ratio of Cho/Cr increased while the ratios of NAA/Cho and NAA/Cr decreased in the low-grade glioma and high-grade glioma tissue(P<0.05).The ratio of Cho/Cr was higher and the ratio of NAA/Cho was lower in the high-grade glioma tissue compared to the low-grade glioma tissue(P<0.05).The pathological grading positively correlated with the ratio of Cho/Cr in the glioma tissue(P<0.05),and negatively correlated with the ratio of NAA/Cho(P<0.05).Compared to the contralateral normal brain tissue,the ratio of Cho/Cr increased while the ratios of NAA/Cho and NAA/Cr decreased in the low-grade glioma peritumoral tissue(P<0.05),and the ratio of Cho/Cr increased while the ratio of NAA/Cho decreased in the high-grade glioma peritumoral tissue(P<0.05).Conclusion 3.0T multivoxel1H-MRS can reflect the metabolic condition of biochemical substance in glioma cells,and can evaluate the pathological grading and invasion extent of glioma to a certain extent,thus can improve the preoperative diagnostic accuracy of brain glioma.

Glioma,Magnetic resonance spectroscopy,Pathological grading,Invasion,Choline,Creatine,N-Acetyl-L-aspartic acid

胡麗娟(1981～)，女，碩士，主治醫(yī)師，研究方向：神經(jīng)系統(tǒng)影像診斷。

R 739.41；R 445.2

A

0253-4304(2016)09-1252-04

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.09.18

2016-04-11

2016-06-27)