磁共振波譜在中樞神經系統疾病中的應用價值

●韓晶 程敬亮

磁共振波譜在中樞神經系統疾病中的應用價值

●韓晶 程敬亮

磁共振波譜是一種量化分析組織物質改變的技術，N-乙酰天門冬氨酸、肌酸、膽堿、肌醇、乳酸、脂質、谷氨酸及谷氨酰胺復合物體素特征，與“亨特角”波譜圖特征在腦腫瘤、腦創傷、癡呆等疾病診斷中有較高的價值。

中樞神經系統疾病；磁共振波譜；診斷

中樞神經系統疾病主要包括腦血管病、顱內腫瘤、脊髓炎、癡呆癥等，是臨床常見病，危害較大，是人類死亡、殘障的重要病因之一，影像學檢查在神經系統的診斷、病因分析、臨床研究中發揮重要作用。磁共振波譜成像是一種MRI成像技術，成像過程中，產生旋轉磁場，通過射頻線圈感應磁場中特點震蕩頻率變化，這種變化被MRI設備捕捉產生了磁共振波譜。磁共振波譜能夠反映組織分子化學、幾何變化，從而診斷中樞神經系統病變。本次研究試就磁共振波譜在中樞神經系統疾病中的應用價值進行概述。

1 磁共振波譜的臨床意義

磁共振波譜是一種無創的檢查方式，能夠量化生物組織的生物化學物質，總體而言一次MRS掃描信號幅值和重建后的波譜合成峰、掃描過程中的共振原子核數與物質數量成正相關，這樣峰值及其模式便能夠直接反映被掃描區域的代謝物含量。水是人體H元素含量最多的代謝物，MRS能夠顯示水分的含量，但考慮水含量不具有臨床意義，在實際應用中需要將水含量減到最低，以更好的觀察感興趣的代謝物。在病理生理變化過程中，會發生復雜的生物化學變化，從而產生不同的代謝物成分變化，這種變化為MRS分析奠定了基礎。

2 磁共振波譜在中樞神經系統疾病中價值

MRS采集自預先設計的體素，采集包括單體素采集、多體素采集兩個模式。MRS信號來源于組織中不同代謝物中含有的質子，不同分子中不同質子有特定的共振頻率。學術界對神經系統相關的代謝物質及其共振頻率進行了廣泛的研究：①N-乙酰天門冬氨酸，共振峰2.20ppm，其廣泛存在于腦神元、鞘突細胞、髓鞘中，在神經元線粒體中合成，其是神經元標志物，NNA峰值下降，提示出現神經元或軸突共不全，在腦腫瘤、腦卒中、癲癇、癡呆中，NAA水平顯著低于正常人，不同年齡段的NAA水平也存在顯著差異，其上升僅見于遺傳因素所致海綿狀腦白質營養不良癥狀，NAA對腦損傷診斷、嚴重程度判斷有重要作用；②肌酸，共振峰在3.03ppm、3.94ppm，是大腦能量代謝的標志物，該指標下降提示細胞死亡速度上升，被廣泛用于急性腦損傷特別是腦缺氧缺血損傷、腦外傷的診斷，在正常人中大腦Cr水平非常穩定，與其他代謝物含量比值可反映腦損傷狀態，但需注意的是，MRS中Cr峰還包括磷酸肌酸，兩者可互相轉換，極少數情況下先天性代謝異常也會導致肌酸明顯下降[2]；③膽堿，共振峰在3.21ppm、3.53ppm，其反映細胞膜的更新狀態，有報道顯示其與腦膜病變關系密切，腦腫瘤患者膽堿水平顯著上升，這與腦腫瘤患者細胞的更新代謝速度加快有關，多見于腦腫瘤、腦白質營養不良、多發性硬化；④肌醇，共振峰3.55ppm，是神經膠質細胞標志物，在腦膠質瘤中肌醇顯著上升，同時有報道顯示艾滋病出現顱內并發癥、癡呆、阿爾海默茲病中，肌醇也顯著上升，其對肝性腦病、低血鈉性腦綜合征具有較高的特異性診斷價值；⑤脂質，波峰主要在0.9～1.5ppm之間，其廣泛存在于頭皮脂肪、顱骨間、大腦中，波峰容易受到干擾，但對于非顱內創傷患者而言，脂質能夠反映顱內病變，脂質與腫瘤關系密切，腦腫瘤中往往預示硬化，創傷中預示神經損傷；⑥乳酸，波峰在1.33pmb，一般情況下其不可見，但在缺氧環境下，乳酸含量會明顯上升，與局部缺氧缺血關系密切，少部分腫瘤也可能引起乳酸水平上升，但需注意的是腦脊液中也有一些乳酸，會干擾診斷效用，在腫瘤中乳酸上升往往與腫瘤侵襲性、膿腫有關；⑦谷氨酸及谷氨酰胺復合物，與腦卒中、淋巴瘤、缺氧關系密切。需注意的是，波譜圖上的圖像特征也有較高的診斷價值，如“亨特角”，簡單直觀，腦腫瘤患者亨特角翻轉，阿爾茲海默患者亨特角平坦。

3 磁共振波譜在中樞神經系統疾病中具體應用

3.1 單體素波譜成像與多體素成像

單體素波譜成像采用三個互相垂直的層面選擇脈沖，采集三個層面均相交的點或體素信號，可對給定腦區進行檢查，從而給出診斷意見，主要用于病灶延伸區域的診斷，但對感興區域檢查會增加檢查時間。多體素成像可一次采集較大的范圍，能夠繪制給定區域的多個體素的代謝物曲線。但多體素成像仍有較大的缺陷，需要與正常數據庫進行對比，迄今為止尚未建立正常的多體素數據庫，多體素檢查的重復性較差，同時敏感性不足。如對于顱內腫瘤，膽堿改變可較正常水平上升100-200%，但對于阿爾茲海默病，N-乙酰天門冬氨酸、肌醇改變在15%才可診斷，多體素對于變異診斷敏感性不足。臨床上，通常采用多體素成像采集長回波，但可能導致肌醇等重要代謝物質缺失，故臨床常采用單體素與多體素成像聯合使用[3]。

3.2 整體以及局部磁共振波譜

在進行局部磁共振波譜成像時，每例中樞神經系統病變患者病灶部位不盡相同，在進行成像時，進行位置優化非常重要。在進行成像盡量避免大腦表面，從而排除顱骨、腦膜中的脂質成分干擾，降低誤差。對于壞死區域，腫瘤壞死區域也往往還有脂質成分，需要將體素放置位置轉移到病灶邊緣，病灶邊緣譜線質量往往較高，盡管并不能反映完全部分容積效應，但有較高的臨床價值。血液中的鐵血紅素能夠干擾大腦組織信號，創傷、術后腦組織或壞死腦區局部血流量增加，會導致譜線偽影。

對于整體的磁共振波譜，擺位是固定的，通過體表解剖定位能夠降低檢查的重復性，單體素成像一般選擇扣帶回后部，這是腦內最均值的部分，具較高質量的譜線，可用于診斷癡呆、創傷性腦損傷、帕金森病、顱內代謝紊亂、精神分裂癥、肝性腦病等疾病。

4 小結

磁共振波譜在中樞神經系統疾病診斷中有較高的價值，但目前仍有許多基礎問題未能得到解決，缺乏局部、整體單體素以及多體素圖譜數據庫，無法有效的開展對比研究，限制量化分析。今后有必要利用信息技術，建立數據庫，加強病理學研究，深入分析病變與物質成分化學變化之間的相關性研究，指導磁共振波譜的臨床應用，最大程度發揮該技術的特點。

（作者單位：鄭州大學第一附屬醫院）

[1]Lin AP, Liao HJ, Merugumala SK, et al. Metabolic imaging of mild traumatic brain injury[J]. Brain Imaging Behav ,2012,6(2):208-223

[2]王永奇,殷玉梅,孟凡蓮,等.H-MRS在腦膜瘤診斷及各亞型分型中的應用[J].實用放射學雜志,2011,27(10):1469-1472

[3]陳兵，李輝，李春花，等.擴散加權成像和波譜分析在原發性中樞神經系統淋巴瘤中的應用[J].寧夏醫科大學學報，2015，37(3):272-276.

程敬亮