1H-MR S在小兒神經外科疾病中的應用價值

王 佳（綜述） 王立章（審校）

浙江省嘉興市第一醫院放射科，浙江嘉興 314001

氫質子磁共振波譜 （proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）在兒童神經系統疾病中應用十分廣泛，在疾病的診斷、治療及預后判斷等方面也起著重要作用。

1 1H-MRS的基本原理

1H-MRS是通過磁共振現象和化學位移原理來分析原子核和化合物，研究組織及臟器的能量代謝、生化改變并且進行化合物的定量分析，是目前唯一能進行活體定量分析的方法。化學位移是MRS技術的關鍵，原子核之間共價鍵自旋磁矩的相互作用形成J-耦聯，即自旋耦合，化學位移和自旋耦合兩種現象為波譜精細結構的形成提供了重要依據[1]。

2 1H-MRS中常見的代謝產物及其臨床意義

目前，1H-MRS在腦組織中能夠測得的常見代謝產物有以下幾種[2-3]：（1）NAA（波峰位于 2.02 ppm）是神經元的重要內標志物，主要分布于神經元胞液中，為神經元的功能狀態提供重要信息；（2）Cho（波峰位于 3.25 ppm）是細胞膜代謝的主要成分之一，其含量多少反映了生物膜的情況，為髓鞘形成與分解、膠質增生提供重要信息；（3）Cr（波峰位于3.0 ppm）是能量儲存和利用的重要化合物，主要由肌酸與磷酸肌酸組成，其總含量相對穩定，所以在MRS研究中常將其作為內標記物，對各代謝產物進行標準化，如NAA/Cr、Cho/Cr等；（4）乳酸（Lac）是糖酵解的終產物，正常情況下Lac峰很少出現，當能量代謝發生變化，組織細胞有氧代謝不能有效進行，無氧酵解增加時，Lac峰升高，其波譜一般位于 1.33 ppm；（5）Lip（波峰位于 0.9～1.3 ppm）主要指游離脂肪，它常與細胞膜和髓鞘大分子相結合，當出現分子崩解、Lip釋放時，Lip峰增高，反映了組織壞死的進展；（6）肌醇（MI）主要存在于膠質細胞中，被認為是膠質細胞的標記物，膠質異常增生及脫髓鞘可導致其含量的增高，其波峰位于3.56 ppm。

3 1H-MRS在小兒神經外科領域的應用

3.1 1H-MRS在小兒顱內腫瘤的診斷、鑒別診斷中的應用

小兒原發性顱內腫瘤是兒童時期常見的腫瘤之一，不同類型腫瘤的分化程度、生長方式和預后存在很大的差別，1H-MRS可提供不同代謝產物增減的信息，為顱內腫瘤的診斷及鑒別診斷提供依據[4]。（1）膠質瘤是起源于神經上皮最常見的原發性小兒腦腫瘤，WHO將其分為Ⅰ～Ⅳ級，Ⅰ～Ⅱ級為低度惡性，Ⅲ級為間變性，Ⅳ級為高度惡性，兒童以低度惡性多見；MR常表現為邊界清楚或不清的斑片狀長T1長T2信號影，內部可見壞死、囊變，周圍有或無水腫。典型1H-MRS表現為NAA降低，Cho升高，Cr可降低、不變或升高，有時也可出現升高的Lac峰及Lip峰，這些表現可能是由于腫瘤的增長導致神經元數量減少以及細胞膜降解、膜磷脂代謝增加所致，Lac和Lip的升高，可能與腫瘤代謝活躍、糖酵解加速以及細胞壞死有關，反映了腫瘤的惡性生物學行為[5-6]。Blüml S 等[7]研究證實 Cho/Cr隨腫瘤惡性程度的增加而增加，NAA/Cho隨腫瘤惡性程度的增加而降低，并且發現Cit顯著增高可提示腫瘤具有侵襲性。（2）腦膜瘤較少見于兒童，T1WI呈等或稍低信號，T2WI呈等或稍高信號，信號較均勻[8]；由于腦膜瘤是腦外腫瘤，不存在神經元細胞，因此典型波譜為NAA缺失或由于部分容積效應而顯示較低峰值的NAA，Cho升高及Cr降低。Byrd SE等[9]研究進一步證實了上述特點，并且發現90%的腦膜瘤患兒丙氨酸（Ala）峰明顯增高，因此認為Ala是腦膜瘤的特征峰。（3）腦淋巴瘤是罕見的中樞神經系統原發性腫瘤，腫瘤組織常沿血管間隙生長，內可有脂質出現。MRI主要表現為T1WI呈等或稍低信號灶，T2WI為等或稍高信號，多數腫瘤周圍可見輕至中度水腫和占位效應，增強掃描腫瘤呈均勻或不均勻強化，延遲強化，MRS表現為NAA輕-中度下降，Cho明顯升高，Lac、Lip升高，病變周圍腦組織波譜正常[10]。

3.2 1H-MRS在與放射性壞死鑒別中的應用

小兒腦腫瘤術后放療可導致正常神經元損傷、功能失調，因此對放射性損傷的早期正確診斷，并及時調整治療方案，對延長患者生存期有重要意義。1H-MRS在診斷腦腫瘤術后放射性壞死方面有獨特之處，MRS通常表現為：（1）Lac、Lip明顯升高、Cho/Cr降低，提示了腫瘤組織細胞的壞死、活性減低；（2）所有代謝產物均降低或缺失，這可能與組織的壞死、囊變有關，以上兩種表現容易與腫瘤復發或進展進行鑒別；（3）Cho/Cr比值增高、NAA/Cr下降，此種表現與腫瘤復發或進展所致神經元損傷（NAA降低）、細胞膜轉換率增加（Cho升高）的波譜相似，因此很難鑒別。Weybright P等[11]研究發現放射性損傷與腫瘤復發或進展相比，Cho/Cr和Cho/NAA比值更低，NAA/Cr比值更高；當其與MRI表現正常的腦白質比較時Cho/Cr和Cho/NAA比值更高，而NAA/Cr比值無明顯差異，故證實Cho/Cr、Cho/NAA為腫瘤復發與放射性損傷的鑒別提供重要依據。

3.3 1H-MRS在小兒癲癇致癇灶定位中的應用

癲癇好發于嬰幼兒，60%～70%的患者通過藥物治療使癲癇癥狀得到控制，但對于另外一些藥物難治性癲癇，手術成為一種越來越重要的方法，1H-MRS對癲癇灶的定位，特別是對MRI表現正常的難治性癲癇的術前定位有重要意義。顳葉癲癇（TLE）是小兒最常見的部分性癲癇，大部分TLE患者表現為海馬硬化，病理改變為神經元固縮、膠質細胞增生和間質水腫。有研究證實TLE者1H-MRS中NAA和NAA/Cho+Cr顯著減低，而Cho和Cr升高，這可能與癲癇發作使正常神經元損傷或功能不良及引起膠質細胞增生有關[12]。

癲癇是腦腫瘤常見或唯一癥狀，在腦腫瘤引起癲癇的治療中，對腫瘤與致癇灶的共同切除是獲得較好預后的有效途徑。Rudiger Kohling等[13]對C6膠質瘤細胞轉染的大鼠腦膠質瘤模型進行研究，發現腫瘤周圍區在腫瘤的生長刺激下出現變性、代謝異常等改變，這些區域是發生癲癇的部位。Kamada K等[14]對7例腦腫瘤患者和10名健康志愿者采用腦磁圖檢查發現在鄰近腦腫瘤的區域常出現異常的腦活動（癲癇發作），在這些區域應用1H-MRS可檢測到NAA峰降低、Lac峰升高，同時文中指出病理性磁活動可能出現在Lac峰升高的區域，因此腦腫瘤周圍區腦組織異常波譜的出現為致癇灶部位的確定提供依據。

3.4 1H-MRS在小兒創傷性腦損傷中的應用

創傷性顱腦損傷（TBI）已成為我國青少年傷病致死的重要原因，腦外傷可引起腦組織代謝物水平不同程度的改變。在TBI的1H-MRS研究中，大多數在患者病情穩定的情況下進行，為避免腦挫傷和血腫等影響，感興趣區主要選擇MRI表現正常的腦白質區。對小兒TBI患者的MRS研究發現 NAA/Cr、NAA/Cho 降低，Cho/Cr升高，NAA/Cr及NAA/Cho比值降低與患兒預后有顯著的相關性，預示著預后不良[15]。常規MRI檢查顯示腦損傷區的NAA值降低是由于腦組織損傷所致，而顯示正常的腦白質區NAA下降可能與彌漫性神經軸索損傷或Wallerian變性有關。正常腦1H-MRS中很少觀察到Lac峰，Lac峰的出現提示該處腦組織代謝活躍、糖酵解加速，乳酸堆積，且乳酸堆積的水平與腦缺血的嚴重程度呈正相關。對TBI患兒研究發現MRI表現正常的腦白質區有Lac峰出現，在隨后的觀察隨訪中，大多數患兒預后不良。曹衛國等[16]研究結果與上述結果相仿，因此，TBI患者Lac水平上升提示腦損傷嚴重，可能成為判斷預后的重要指標。

目前，有關兒童1H-MRS的研究較少，但國外大量試驗已證明它在兒童神經系統疾病的診斷及鑒別診斷中可提供重要的參考信息，是常規MRI的重要補充。

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