波谱成像联合弥散成像诊断老年缺血性脑病研究进展

王东军 侯智通 王晓玲 (牡丹江医学院附属二院影像科，黑龙江 牡丹江 157009)

缺血性脑病是指由于心脏骤停、低血压、失血、低血糖、窒息等原因引起脑血流下降到低于10～15 ml·100 g－1·min－1而引起的脑损伤。缺血性脑病有以下几种类型:①层状坏死，大脑皮质神经元分层坏死、脱失、胶质化，使皮质神经细胞层中断;②海马锥体细胞损伤、脱失、胶质化;③边缘带梗死，缺血性脑病的临床症状与缺血的严重程度和持续时间有关，症状轻的患者有一过性精神错乱，上肢肩带肌力，感觉减退等症状，病情严重的患者可昏迷死亡，成为植物人。使用传统磁共振成像(MRI)诊断缺血性脑病早期很难被发现，缺血性脑实质的范围只有在较晚时期当血管源性水肿出现时才能被发现。尽早诊断和治疗缺血性脑病具有重要的理论和现实意义。结合常规MRI、弥散加权成像(DWI)可以推断脑缺血所处的时期，磁共振波谱成像(MRS)能提供脑缺血区代谢改变，联合应用两种成像技术对缺血性脑病预测和救治有一定帮助。

1 波谱成像

1.1 波谱成像的概念和机制 MRS是近年来一种新型的高科技影像学检查方法，MRS技术是在MRI技术的基础上发展起来的，比MRI的功能更强，是无创性活体检测脑组织化学成分的MRI技术，属代谢水平成像。能在分子水平反映生物体内或人体内病变的信息，明显提高MRI技术的诊断特异性，增强了对危险性疾病的早期诊断和监控能力〔1〕。MRS能反映分子内部自旋核的物理、化学环境，MRS技术将MRI提供的空间信息和MRS提供的波谱信息有机结合起来。该项检查方法于1973年首次应用于医学领域医学影像诊断技术〔2〕，是分子水平的检测工具，是分子医学、基因疗法等医学前沿的首选监控技术，它可以洞察组织器官的能量代谢状况〔3〕。

MRS原理是利用人体的代谢物质在磁共振仪(MR)中的化学位移来测定分子组成及空间构型的一种检测方法。不同的脑代谢产物例如N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸-磷酸肌酸、胆碱类、肌醇、谷氨酰胺-谷氨酸等复合物在不同化合物中其进动频率的化学位移不同MR可以分辨不同的进动频率，这能反映人体能量代谢的病理生理变化。

1.2 MRS适应证及优点 MRS诊断应用范围:①MRS可及时准确地对脑梗死、脑肿瘤、炎症、变性病等神经系统病变进行定位、定性诊断，可发现早期病变。②可用于诊断心脏病、附壁血栓等心血管疾病。③鉴别和诊断肝癌，肝囊肿等腹部器官尤其是腹膜后的病理诊断。④胸部病变如纵隔内肿物、淋巴结及胸膜病变等。⑤对卵巢肿瘤，子宫肌瘤、子宫等盆腔器官定性定位诊断。⑥诊断骨内感染病变范围，对一些细微改变如骨挫伤等有较大价值，此外，对关节内软骨、韧带及骨髓病变有较高诊断价值。⑦对神经、血管、淋巴管、肌肉、结缔组织的肿瘤、感染、变性病等全身软组织病变的定位、定性的诊断准确。MRS优点:①无放射性损害，②无骨性伪影，③横断面、矢状切面等多方面成像和多参数成像，④软组织分辨能力高，⑤显示血管结构无需使用对比剂等优点。

2 弥散成像

2.1 弥散成像的概念和机制

2.1.1 弥散成像的概念 弥散是分子的布朗运动，这是分子的一种微观、随机的平移运动。当分子运动受边界约束被限制在一种的介质内，其弥散受到限制。弥散成像是研究组织内水分子微观运动的成像方法。水分子在不同组织其弥散系数不同，并且在病理情况下其弥散系数将发生变化〔4〕。

2.1.2 弥散成像的机制 常规MRI是利用人体各组织的T1和T2弛豫时间的不同，得到具有不同组织对比度的图像。磁共振弥散成像是测量水分子的运动状况，显示分子的位移情况，即反映的是组织的一种对比度，这种对比与组织弥散特性密切相关，而尽量消除T1、T2弛豫时间和质子密度的影响。物质弥散特性可由弥散系数来描述即一个水分子单位时间内自由随机弥散运动的平均范围〔5〕。

2.2 弥散成像临床应用 弥散成像的临床应用于:①缺血性脑卒中，创伤、感染的诊断与评价;②脑、肝、肾等肿瘤诊断;③细胞毒性水肿和血管原性水肿等疾病诊断。

3 波谱成像联合弥散成像在临床诊断中的应用

3.1 波谱成像在脑病诊断中的应用 MRS可以检测到乳酸(Lac)的水平，Lac是缺氧时能量代谢的产物〔6〕，是脑缺血重要标志，能界定缺血半暗带，而恢复缺血半暗带可以达到溶栓治疗目的。NAA也是一个与脑梗死重要标志。Michaelis等〔7〕研究证明，在Lac异常的早期NAA是正常的，在脑缺血3 h以上时，NAA持续下降，甚至下降几乎消失。由于NAA和Lac水平直接与缺血严重程度和细胞死亡的程度相关，MRS有足够的敏感性预示有可能形成梗死的部位。此外，杜芳等〔8〕研究短暂性脑缺血发作时，脑局部低灌注可使局部Lac浓度升高，证实该区是发展成脑梗死危险地带，因此MRS对短暂性脑缺血的诊断具有重要意义。

3.2 弥散成像诊断在脑病诊断中的应用 刘国艳等〔9〕选择急性缺血性脑血管病219例均行脑部CT、MRI、DWI，检查时间为2～8 h。结果是CT未见病灶;常规MRI有7例在内囊后肢存在T2信号，其余均为阴性;而DWI检查示颞叶、岛叶、枕叶及苍白球、脑干、小脑均存在弥散的高信号影。这表明DWI可以发现早期急性脑缺血性脑卒中的病变部位、病变范围;此外，通过缺血区的动态观察及定量分析，确定可逆及不可逆损害区，为溶栓治疗提供影像学资料。Gonzalez等〔10〕对疑似脑梗死患者进行CT与DWI扫描，结果显示DWI诊断脑梗死的敏感性和特异性很高。Moseley等〔11〕复制大脑动脉阻塞模型，发现DWI可诊断早期缺血病灶并可显示缺血区的确切范围。

3.3 弥散成像与波谱成像在缺血性脑病诊断中的应用 朱文珍等〔12〕选择13例发病时间在2～6 h内的超急性脑梗死患者MRI检查，包括DWI、MRS技术，并在2～28 d内复查T2WI确定最终梗死范围。结果显示，对梗死中心区、缺血半暗带及对侧镜像区，测量其扩散变化及代谢改变DWI能反映脑组织损伤的病理状态，MRS能反映缺血脑组织的代谢变化，这些信息的综合应用能更全面地评估缺血半暗带，能够为溶栓治疗采用适当的时间和措施提供重要依据。

4 波谱成像联合弥散成像的应用前景

MRS能够准确、及时、动态地反映脑内神经生化代谢情况，有利于对损伤脑组织进行活体病理生理研究;但是也有其局限性，如无明确的定位作用，来自水和脂肪的干扰、影响其准确性等。DWI可以推断脑缺血所处的时期并对早期缺血病灶进行准确定位，联合应用两种成像技术对老年人缺血性脑病预测和救治有一定帮助。当然，联合应用两种诊断技术检查费相对昂贵;但是随着科学的发展，MRS与DWI联合应用会在脑缺血脑病的诊治中发挥越来越重要的作用。

1 孙 娟.前瞻性比较T2加权MRI和动态增强MRI、3D MR波谱成像或扩散加权MRI在重复经直肠超声导引下活检的作用〔J〕.国际医学放射学杂志，2011;33(1):15-7.

2 朱 芳，周义成，王承缘.磁共振波谱与脑功能成像〔J〕.放射学实践，2000;15(1):74-5.

3 Thrall JH.How molecular medicine，will impact radiology〔J〕.Diagnostic Imaging，1997;19(12):23-7.

4 李 吉，金根华.磁共振DWI、T2WI、FLAIR在评价不同时期脑梗塞中的价值〔J〕.吉林医学，2001;22(6):349-50.

5 张雪林.磁共振成像诊断学〔M〕.北京:人民军医出版社，2001:42.

6 Mathews VP，Barker PB，Blackband SJ，et al.Cerebral metabolites in patients with acute and subacute strokes:concentrations determined by quantitative proton MR spectroscopy〔J〕.AJR Am J Roentgenol，1995;165(3):633-8.

7 Michaelis T，Wick M，Fujimori H，et al.Proton MRS of oral creatine supplementation in rats.Cerebral metabolite concentrations and ischemic challenge〔J〕.NMR Biomed，1999;12(5):309-14.

8 杜 芳，李 澄，王 苇，等.短暂性脑缺血发作的1H磁共振波谱分析〔J〕.实用临床医药杂志，2007;11(6):89-90.

9 刘国艳，逯新忠.弥散成像核磁共振诊断急性期脑缺血的临床意义〔J〕.中国厂矿医学，2008;21(6):715-6.

10 Gonzalez RG，Schaefer PW，Buonanno FS，et al.Diffusion-weighted MR imaging:diagnostic accuracy in patients imaged within 6 hours of stroke symptom onset〔J〕.Radiology，1999;210:155-62.

11 Moseley ME，Cohen Y，Mintorovitch J，et al.Early detection of regional cerebral ischemia in cats:comparison of diffusion-and T2-weighted MRI and spectroscopy〔J〕.Magn Reson Med，1990;14:330-46.

12 朱文珍，漆剑频，王 伟.磁共振扩散成像和波谱技术对超急性脑梗死缺血半暗带的界定〔J〕.华中科技大学学报(医学版)，2007;36(5):691-4.