磁共振波谱对脑肿瘤诊断及鉴别诊断的应用

磁共振波谱对脑肿瘤诊断及鉴别诊断的应用王萍MRS磁共振波谱(magneticresonancespetroscopy,MRS)是一种利用核磁共振现象和化学位移作用对化合物进行分析的方法，氢质子(1H)具有高自然丰度和核磁敏感性,故1H-MRS在临床应用的最广。氢质子所处的化学环境不同,其屏蔽效应不同,共振频率也产生差别。化学位移采用检测物与参照物共振频率相比较得到的相对值的百万分之一(partpermillion,PPM)表示。成像技术要求：1、有效匀场获得高分辨率波谱的必要条件2、有效抑水在脑组织内，水的含量远高于其他化合物的含量

常用的序列:1、点分辨选择波谱(pointedresolvedselectivespectroscopy,PRESS)，长TE(135~270ms)，使谱线简化,信噪比较高,扫描时间较短。2、激励回波脉冲序列(stimulatedechoacquisitionmode,STEAM)，TE(10~30ms)，适用于观察肌醇和脂质等短T2代谢物；但信噪比低,对运动较敏感。3、化学位移成像序列（chemicalshiftimagingsequence，CSI），为多体素定位技术，一次扫描可采集多个感兴趣区，便于比较；体素容积较小，信号强度较低，采集次数相对较多，扫描时间延长，且对磁场均匀性要求高单体素波谱多体素波谱扫描一次获得的谱线分常用代谢物：1、

N-乙酰天门冬氨酸(NAA):是最高的峰,位于2.0PPM，

主要存在于成熟的神经元内,其含量的多少可反映神经元的功能状态。肿瘤、多发性硬化、梗死、缺氧等均可引起NAA浓度的下降;婴儿脑发育、成熟过程中以及神经损伤后轴索恢复中NAA会升高,而Cana-van（脑白质海绵状变性）病是惟一可以引起NAA增高的疾病,是由于该病人体内缺乏NAA水解酶(肿瘤等致脑神经元减少的疾病均能使其降低)。幻灯片102、

胆碱(Cho):反映脑内总胆碱含量，波峰位于3.2PPM。Cho是细胞膜磷脂代谢的成分之一,反映了细胞膜的转运。Cho升高是由于膜转换和细胞增殖增加引起的（肿瘤时细胞增殖增快，细胞膜转运加快，Cho升高）。Cho也是髓鞘磷脂崩溃的标志,在急性脱髓鞘疾病,Cho的水平显著升高。幻灯片103、肌酸(Cr):Cr的峰值位于3.03PPM和3.94PPM,包括肌酸,磷酸肌酸。Cr是脑内能量代谢的提示物,波峰比较稳定,常用来作为内标准。4、乳酸(Lac):波峰位于1.32PPM,呈双峰表现，在正常人脑波谱中该波峰是见不到的,而在病理状态下,它常常是糖酵解（细胞无氧降解）的终产物积聚引起。在脑缺血缺氧、缺血、癫痫、肿瘤等情况下会出现Lac峰。幻灯片105、脂质(Lip):波峰位于0.9PPM、1.3PPM，正常脑组织中的脂质结合于细胞膜和髓鞘上,MRS检测不到。当这些结构遭到破坏时,脂质转运加快,产生更多的游离脂质而检测到。在高级别胶质瘤和脑膜瘤中脂质的增加可反映了组织坏死的进展状况。6、谷氨酸复合物(Glx):Glx是谷氨酸(Glu)和谷氨酰胺(Gln)的复合物,其波峰位于2.1~2.4PPM。谷氨酸是一种兴奋性神经递质,参与脑内氨的解毒。谷氨酰胺参与解毒和常规的神经递质工作,同时,它是星形细胞的标志物之一。Glx在脑组织内含量低,MRS信号弱,需在高场强(≥1.5T)、短TE(10~20ms)下才能获得好的谱线。幻灯片107、丙氨酸（Ala），波峰位于1.3-1.4ppm，与Lac峰位于同样位置，当TE变长时，峰发生翻转，某些脑膜瘤中，Ala峰升高。8、肌醇(MI):位于3.56PPM,是一种星形细胞标志物，其功能与维持神经胶质细胞体积的稳定有关，升高提示胶质增生。9、氨基酸（AA）:位于0.9ppm，脓液内中性粒细胞释放蛋白质分解酶使蛋白质分解为氨基酸所致，常见于脑脓肿中1.322.03.23.03.92.4脑肿瘤波谱表现脑肿瘤中正常神经元细胞为肿瘤细胞所替代，因此NAA消失或降低。肿瘤细胞迅速增殖，细胞代谢增加，Cho显著升高。肿瘤坏死、囊变区内细胞明显减少，细胞增殖、代谢降低，无氧酵解增加，因此NAA、Cho和Cr均明显降低,可伴有无氧酵解产物Lac峰。可采用半定量（波峰下面积）或相对定量方式（利用某代谢物波峰下面积与某参照物波峰下面积之比，多用Cr为参照物）进行测量。1、胶质瘤波谱表现胶质瘤起源于脑内,由于异常增生的肿瘤细胞侵犯了正常的神经元,其1H-MRS典型表现为NAA明显降低,Cho峰明显升高，Cr峰正常或轻度降低，NAA/Cr,NAA/Cho比值降低,Cho/Cr比值升高。多形性胶质母细胞瘤对侧正常脑实质肿瘤区域胶质瘤的分级胶质瘤可能通过不同代谢物水平进行分级,如NAA、Cho、脂质等,其中以NAA/Cho,Cho/NAA,Cho/Cr比值反映肿瘤级别较稳定。乳酸峰(Lac)的出现反映了肿瘤的缺氧状态,但并不能反映肿瘤的良、恶程度。有研究认为肿瘤实质区及瘤周区域Cho/NAA,Cho/Cr、Cho/nCho、Lac/Cr比值与肿瘤的级别呈正相关，NAA/Cr与肿瘤级别呈负相关，Cho/NAA与肿瘤级别的相关系数绝对值最大（r=0.62），相关性最高。有研究认为肌醇(MI)水平与胶质瘤的级别具有相关性,低级别胶质瘤的MI/Cr比值(0.82+0.25)明显高于间变性胶质瘤(0.33+0.16)和胶质母细胞瘤(0.15+0.12)NAA峰明显降低，Cho峰明显升高，Lac峰稍高NAA峰轻度降低，Cho峰轻度升高，Lac峰出现但较低二级胶质瘤波谱图NAA峰中度降低，Cho峰显著升高，Lac峰明显升高NAA峰轻度降低，Cho峰轻度升高，Lac峰出现但较低三级胶质瘤波谱图NAA峰显著降低，Cho峰显著升高，Lac峰显著升高NAA峰轻度降低，Cho峰轻度升高，Lac峰出现但较低四级胶质瘤波谱图肿瘤复发Cho可以作为诊断胶质瘤复发的可信的指标,有研究认为当出现高Cho/Cr比值或动态观察Cho/Cr持续升高时肿瘤复发的可能性增大。也有研究认为Cho/NAA及Lac/Cr增加，NAA/Cr降低提示肿瘤复发胶质瘤复发波谱图2、脑转移瘤波谱表现转移瘤的MRS表现为NAA的缺失，Cho升高，Lip峰的出现，单发脑转移瘤MRS形态近似于高级别胶质瘤,两者的鉴别有一定困难，对于两者鉴别目前研究主要在于瘤周区域，高级别胶质瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润,而转移瘤无。Law，SERVER等研究得出,Cho/Cr、NAA/Cr、Cho/NAA在高级别胶质瘤和转移瘤中有明显差异，瘤周Cho/Cr=1.24，Cho/NAA=1.11对两者鉴别敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为100%，88.9%、80%、100%；100%，91.1%，83.3%，100%。也有对胶质瘤和转移瘤瘤体区域采用MRS进行研究的报道。有研究认为瘤体内存在Cr峰提示为高级别胶质瘤可能性大,而无Cr峰多为转移瘤;当有脂质峰的存在表明胶质瘤和/或转移瘤瘤内有细胞坏死,无脂质峰存在时转移瘤可能性小。星形细胞瘤强化区域MI升高，而转移瘤中MI未见升高。胶质母细胞瘤膀胱癌脑转移胶质母细胞瘤转移瘤3、脑膜瘤波谱表现脑膜瘤可以出现相对特征性的波峰----丙氨酸峰(Ala),位于1.47PPM,被认为是谷氨酰胺转氨基和部分氧化作用大于糖酵解的结果。脑膜瘤波谱TE=144msTE=30ms非肿瘤性病变脑梗死、脑脓肿