神經(jīng)外科疾病與磁共振波譜

PAGEPAGE4神經(jīng)外科疾病與磁共振波譜活體組織中存在許多化合物，無(wú)損傷的獲得這些化合物的信息，不僅有利于疾病的診斷及治療，同時(shí)對(duì)闡明其生理病理過(guò)程具有重要意義。磁共振波譜(Magneticresonancespectroscopy，MRS)記錄被測(cè)樣品中所有化合物信號(hào)的總和，測(cè)量結(jié)果有多條譜線組成的圖譜。隨著MRS技術(shù)的不斷發(fā)展，在臨床研究中已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，尤其是在腦部疾病方面[1]。大腦MRS容易操作，測(cè)量結(jié)果受外界干擾小，能提供神經(jīng)元分子水平的信息，可檢測(cè)發(fā)育過(guò)程（包括宮內(nèi)階段）和生理病理過(guò)程所有階段的變化[2]?，F(xiàn)在就神經(jīng)外科疾病與磁共振波譜的研究進(jìn)展作一綜述。1．磁共振波譜可測(cè)量的化合物MRS技術(shù)是利用磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移作用對(duì)一系列特定原于核(如H、P、Na、C、O等)及其化合物進(jìn)行分析的方法。目前最常見的MRS是氫核波譜，氫原子核只含有一個(gè)質(zhì)子，其波譜也稱質(zhì)子磁共振波譜（ProtonMagneticresonancespectroscopy，1HMRS）。氫原子核占人體原子數(shù)的2/3，自然濃度高，相對(duì)靈敏讀也高，是人體磁共振信號(hào)的主要來(lái)源，故1HMRS容易成功[3]。另外許多生物分子都有31P，這些化合物參與細(xì)胞的能量代謝和與生物膜有關(guān)的磷脂代謝，31P-MRS被廣泛用于對(duì)腦組織能量代謝及酸堿平衡的分析上，可以檢測(cè)磷酸肌酸（PCr）、無(wú)機(jī)磷酸鹽（PI）、α-ATP、β-ATP、γ-ATP的含量和細(xì)胞內(nèi)的PH值[4]。2．1HMRS檢測(cè)的主要代謝物的表現(xiàn)及相應(yīng)意義1HMRS能無(wú)創(chuàng)性的檢測(cè)活體腦組織內(nèi)多種代謝物的變化，反映機(jī)體物質(zhì)和能量代謝。測(cè)定的常見代謝物主要有N—乙酰天門冬氨酸(N—acetylaspartate，NAA)、乳酸(lactate，Lac)、膽堿類復(fù)合物(choline，Cho)、肌酸(creatine，Cr)、肌酸/磷酸肌酸(creatine/phosphocreatine，Cr/Pcr)、谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)、脂質(zhì)(lipid，Lip)、肌醇(Inosines，Ins)、r-氨基丁酸(GABA)及丙氨酸(A1a)等[5]。1HMRS檢測(cè)到的腦代謝物反應(yīng)在圖譜上是不同化學(xué)位移的共振峰。NAA是其中最常檢測(cè)到的物質(zhì)之一，波峰主要位于2.02ppm處，在正常腦波譜中，NAA峰最大，僅存在于神經(jīng)元中，現(xiàn)在是公認(rèn)的神經(jīng)元內(nèi)標(biāo)志物。其含量多少反映神經(jīng)元的功能情況，NAA的降低甚至消失代表了神經(jīng)元數(shù)量的減少及缺失[6]。Lac波峰位于1.33ppm處，正常腦組織內(nèi)含量極低，不能檢測(cè)到，當(dāng)Lac峰出現(xiàn)并加深時(shí)，標(biāo)志著腦組織發(fā)生了缺血缺氧改變，無(wú)氧酵解加重，乳酸酶和乳酸濃度升高。因腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)活躍，腫瘤內(nèi)乳酸含量增多而出現(xiàn)乳酸峰增高。乳酸含量與腫瘤的病理類型無(wú)相關(guān)性[7]。Cho波峰位于3.02ppm處，是能量?jī)?chǔ)存、利用的重要化合物。主要反映了細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)功能，其濃度增高表示細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能增加。在腦腫瘤中，Cho峰大多升高，但顱咽管瘤Cho峰降低[8]。Cr波峰位于3.5ppm，可能是神經(jīng)膠質(zhì)特異性的標(biāo)志[9]，肌酸峰值相對(duì)穩(wěn)定，常用來(lái)于其它代謝物的濃度比值作為參照值。Ins峰值位于3.56ppm處，肌醇是神經(jīng)受體代謝產(chǎn)物，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的組織中出現(xiàn)具有臨床意義，如血管外皮細(xì)胞瘤肌醇峰顯著升高，具有特征性[10]。Lip波峰分別在0.8ppm、1.2ppm、1.5ppm、6.0ppm處出現(xiàn)，在腦膜瘤及星形細(xì)胞瘤中脂質(zhì)增加，可反映組織壞死的進(jìn)展[11]。A1a波峰位于1.36和1.44ppm之間，丙氨酸的功能目前還不清楚，在磁共振波譜中出現(xiàn)被認(rèn)為是腦膜瘤的特征性表現(xiàn)[12]。3．正常人的腦MRSMR波譜變化可反映神經(jīng)元生長(zhǎng)分化，腦能量代謝和髓鞘分化瓦解的過(guò)程。NAA是哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)中普遍存在的化合物，幾乎所有的NAA均存在于神經(jīng)元內(nèi)，目前將NAA作為反映神經(jīng)元功能的內(nèi)標(biāo)物。正常人有很高的NAA/Cr值，NAA下降提示神經(jīng)元的缺失和破壞。Cho和Cr在神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)均被發(fā)現(xiàn)，但細(xì)胞研究證明，星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)Cho和Cr含量明顯高于神經(jīng)元，故Cho和Cr增加提示有神經(jīng)膠質(zhì)增生。由于NAA減少或Cho、Cr增加，導(dǎo)致了NAA/（Cho+Cr）比值降低，此值常作為反映神經(jīng)元功能的指標(biāo)[13]。此外，1HMRS發(fā)現(xiàn)NAA在人出生后一年內(nèi)增加近兩倍，肌酸信號(hào)也相應(yīng)增加，NAA/Cr及Glu-n/Cr隨年齡增長(zhǎng)而上升。31PMRS研究也發(fā)現(xiàn)，磷酸一脂（PME）的信號(hào)相對(duì)于其他代謝產(chǎn)物來(lái)說(shuō)隨年齡增加衰減，磷酸肌酸則相反，這說(shuō)明通過(guò)定量分析腦組織代謝產(chǎn)物的MRS，可了解腦組織的發(fā)育成熟度，同時(shí)也提示我們?cè)谟^察病理性波譜時(shí)，應(yīng)考慮到年齡相關(guān)性變化[14]。4．癲癇的MRS波譜技術(shù)被應(yīng)用于癲癇的病理生理研究中，取得了一些成果。1HMRS顯示癲癇灶側(cè)顳葉內(nèi)NAA峰值降低，減少22%。Cho和Cr分別增加25%和15%。NAA的減少說(shuō)明癲癇灶內(nèi)神經(jīng)元的缺失、受損或功能活動(dòng)異常。Cr和Cho升高反映膠質(zhì)細(xì)胞的增生，研究?jī)A向于把NAA/Cr比值作為定位或判斷異常的標(biāo)志。癲癇大發(fā)作與顳葉的NAA/Cr比值降低有關(guān)，病灶部位及性質(zhì)與NAA/Cr比值不具有相關(guān)性，提示孤立的腦結(jié)構(gòu)病灶可能引起遠(yuǎn)處神經(jīng)元的代謝異常。正常人NAA/Cho+Cr值的低限為0.72，兩側(cè)差值超過(guò)0.05或雙側(cè)較正常對(duì)照組明顯降低均為異常。比值降低說(shuō)明海馬硬化。NAA/Cho+Cr的定位敏感性為87%，準(zhǔn)確率為96%。此外，1HMRS還可用于測(cè)定與癲癇活動(dòng)有關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)，如γ-氨基丁酸（GABA）、谷氨酸（Gln）和谷氨酰氨（Glu）。枕葉的氨基丁酸水平下降，而谷氨酸作為腦內(nèi)主要的興奮遞質(zhì)，其含量增加[15]。5．腫瘤的MRS研究證明所有顱腦腫瘤的波譜都有改變，不同腫瘤的波譜特征存在差異，因此根據(jù)波譜的不同特征，可鑒別部分腫瘤。與正常組織相比，腫瘤組織的波譜一般表現(xiàn)為Cho峰升高，NAA與Cr濃度降低，認(rèn)為與正常組織的波譜差異性顯著。Cho峰的高低可作為腫瘤細(xì)胞增殖的指標(biāo)，腫瘤增殖的Cho／Cr和Cho／NAA比值隨惡性度的增高而升高[16]。有學(xué)者用60例不同腦腫瘤標(biāo)本研究發(fā)現(xiàn)，非神經(jīng)外坯層的腫瘤如腦膜瘤、轉(zhuǎn)移瘤及脊索瘤等側(cè)不到NAA，NAA消失有助于與腦實(shí)質(zhì)起源的腫瘤鑒別。除顱咽管瘤外，其余腫瘤膽堿濃度均升高，所有腫瘤Cr均有不同程度降低[17]。典型的星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤波譜表現(xiàn)為NAA峰顯著降低，Cho峰明顯升高，NAA／Cr、NAA／Cho比值降低，Cho／Cr比值升高，并可出現(xiàn)脂肪酸及Lac峰。惡性膠質(zhì)瘤易發(fā)生壞死，出現(xiàn)Lipid峰，而良性膠質(zhì)瘤較少發(fā)生壞死，一般不出現(xiàn)Lipid峰。明確膠質(zhì)瘤的分級(jí)對(duì)選擇適當(dāng)?shù)闹委煼椒?、估?jì)患者預(yù)后均有重要意義。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，低級(jí)膠質(zhì)瘤與高度惡性膠質(zhì)瘤之間的NAA／Cr、Cho／Cr比值有顯著性差異，高度惡性膠質(zhì)瘤的Cho／Cr比值比低級(jí)膠質(zhì)瘤為高，Cr一般較穩(wěn)定，可隨腫瘤惡性度增高而略有降低。因此，NAA／Cho、Cho／Cr、NAA／Cr、Lac／Cr對(duì)膠質(zhì)瘤分級(jí)有一定的意義，其中NAA／Cho、Cho／Cr比值反映腫瘤級(jí)別較穩(wěn)定[18]。Lac出現(xiàn)反映腫瘤中缺氧程度，惡性膠質(zhì)瘤中常見Lac峰。但在良性纖維性星性細(xì)胞瘤中，腫瘤中缺乏壞死，仍能看到乳酸蜂，因此乳酸的存在不能反映腫瘤的良惡性[19]。Lip峰有助于鑒別低級(jí)和高度惡性膠質(zhì)瘤，由于腫瘤內(nèi)髓鞘受損，細(xì)胞膜破壞，脂質(zhì)釋出而引起活動(dòng)性脂肪升高。有學(xué)者報(bào)道在41％的惡性膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)Lip蜂，認(rèn)為可將其作為腫瘤惡性度的輔助征象[20]。腦膜瘤為最常見的腦外腫瘤，其波譜表現(xiàn)有相對(duì)特異性，由于腦膜瘤為非神經(jīng)外胚層腫瘤缺乏神經(jīng)元及膠質(zhì)細(xì)胞，MRS表現(xiàn)為NAA峰缺如，但Cho峰顯著增加，Cr降低，在復(fù)發(fā)腦膜瘤中尤為明顯。在惡性腦膜瘤中，腫瘤侵犯周圍正常腦組織，使腫瘤區(qū)出現(xiàn)NAA峰，但比正常腦組織低[21]。腦膜瘤Cho／Cr比值與腫瘤細(xì)胞resonancespectroscopy.AJNRAmJNeuroradiol.2002,23(3):389-92.20.NegendenkWG，SauterR，BrownTR，etal.ProceedingsofaNatingalCancerInstiteWorkshop：MR．spectroscopy．1992，185：875—883．21.BarbaI,MorenoA,Martinez-PerezI,etal.Magneticresonancespectroscopyofbrainhemangiopericytomas:highmyoinositolconcentrations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