1H-MR S在小儿神经外科疾病中的应用价值

王 佳（综述） 王立章（审校）

浙江省嘉兴市第一医院放射科，浙江嘉兴 314001

氢质子磁共振波谱 （proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）在儿童神经系统疾病中应用十分广泛，在疾病的诊断、治疗及预后判断等方面也起着重要作用。

1 1H-MRS的基本原理

1H-MRS是通过磁共振现象和化学位移原理来分析原子核和化合物，研究组织及脏器的能量代谢、生化改变并且进行化合物的定量分析，是目前唯一能进行活体定量分析的方法。化学位移是MRS技术的关键，原子核之间共价键自旋磁矩的相互作用形成J-耦联，即自旋耦合，化学位移和自旋耦合两种现象为波谱精细结构的形成提供了重要依据[1]。

2 1H-MRS中常见的代谢产物及其临床意义

目前，1H-MRS在脑组织中能够测得的常见代谢产物有以下几种[2-3]：（1）NAA（波峰位于 2.02 ppm）是神经元的重要内标志物，主要分布于神经元胞液中，为神经元的功能状态提供重要信息；（2）Cho（波峰位于 3.25 ppm）是细胞膜代谢的主要成分之一，其含量多少反映了生物膜的情况，为髓鞘形成与分解、胶质增生提供重要信息；（3）Cr（波峰位于3.0 ppm）是能量储存和利用的重要化合物，主要由肌酸与磷酸肌酸组成，其总含量相对稳定，所以在MRS研究中常将其作为内标记物，对各代谢产物进行标准化，如NAA/Cr、Cho/Cr等；（4）乳酸（Lac）是糖酵解的终产物，正常情况下Lac峰很少出现，当能量代谢发生变化，组织细胞有氧代谢不能有效进行，无氧酵解增加时，Lac峰升高，其波谱一般位于 1.33 ppm；（5）Lip（波峰位于 0.9～1.3 ppm）主要指游离脂肪，它常与细胞膜和髓鞘大分子相结合，当出现分子崩解、Lip释放时，Lip峰增高，反映了组织坏死的进展；（6）肌醇（MI）主要存在于胶质细胞中，被认为是胶质细胞的标记物，胶质异常增生及脱髓鞘可导致其含量的增高，其波峰位于3.56 ppm。

3 1H-MRS在小儿神经外科领域的应用

3.1 1H-MRS在小儿颅内肿瘤的诊断、鉴别诊断中的应用

小儿原发性颅内肿瘤是儿童时期常见的肿瘤之一，不同类型肿瘤的分化程度、生长方式和预后存在很大的差别，1H-MRS可提供不同代谢产物增减的信息，为颅内肿瘤的诊断及鉴别诊断提供依据[4]。（1）胶质瘤是起源于神经上皮最常见的原发性小儿脑肿瘤，WHO将其分为Ⅰ～Ⅳ级，Ⅰ～Ⅱ级为低度恶性，Ⅲ级为间变性，Ⅳ级为高度恶性，儿童以低度恶性多见；MR常表现为边界清楚或不清的斑片状长T1长T2信号影，内部可见坏死、囊变，周围有或无水肿。典型1H-MRS表现为NAA降低，Cho升高，Cr可降低、不变或升高，有时也可出现升高的Lac峰及Lip峰，这些表现可能是由于肿瘤的增长导致神经元数量减少以及细胞膜降解、膜磷脂代谢增加所致，Lac和Lip的升高，可能与肿瘤代谢活跃、糖酵解加速以及细胞坏死有关，反映了肿瘤的恶性生物学行为[5-6]。Blüml S 等[7]研究证实 Cho/Cr随肿瘤恶性程度的增加而增加，NAA/Cho随肿瘤恶性程度的增加而降低，并且发现Cit显著增高可提示肿瘤具有侵袭性。（2）脑膜瘤较少见于儿童，T1WI呈等或稍低信号，T2WI呈等或稍高信号，信号较均匀[8]；由于脑膜瘤是脑外肿瘤，不存在神经元细胞，因此典型波谱为NAA缺失或由于部分容积效应而显示较低峰值的NAA，Cho升高及Cr降低。Byrd SE等[9]研究进一步证实了上述特点，并且发现90%的脑膜瘤患儿丙氨酸（Ala）峰明显增高，因此认为Ala是脑膜瘤的特征峰。（3）脑淋巴瘤是罕见的中枢神经系统原发性肿瘤，肿瘤组织常沿血管间隙生长，内可有脂质出现。MRI主要表现为T1WI呈等或稍低信号灶，T2WI为等或稍高信号，多数肿瘤周围可见轻至中度水肿和占位效应，增强扫描肿瘤呈均匀或不均匀强化，延迟强化，MRS表现为NAA轻-中度下降，Cho明显升高，Lac、Lip升高，病变周围脑组织波谱正常[10]。

3.2 1H-MRS在与放射性坏死鉴别中的应用

小儿脑肿瘤术后放疗可导致正常神经元损伤、功能失调，因此对放射性损伤的早期正确诊断，并及时调整治疗方案，对延长患者生存期有重要意义。1H-MRS在诊断脑肿瘤术后放射性坏死方面有独特之处，MRS通常表现为：（1）Lac、Lip明显升高、Cho/Cr降低，提示了肿瘤组织细胞的坏死、活性减低；（2）所有代谢产物均降低或缺失，这可能与组织的坏死、囊变有关，以上两种表现容易与肿瘤复发或进展进行鉴别；（3）Cho/Cr比值增高、NAA/Cr下降，此种表现与肿瘤复发或进展所致神经元损伤（NAA降低）、细胞膜转换率增加（Cho升高）的波谱相似，因此很难鉴别。Weybright P等[11]研究发现放射性损伤与肿瘤复发或进展相比，Cho/Cr和Cho/NAA比值更低，NAA/Cr比值更高；当其与MRI表现正常的脑白质比较时Cho/Cr和Cho/NAA比值更高，而NAA/Cr比值无明显差异，故证实Cho/Cr、Cho/NAA为肿瘤复发与放射性损伤的鉴别提供重要依据。

3.3 1H-MRS在小儿癫痫致痫灶定位中的应用

癫痫好发于婴幼儿，60%～70%的患者通过药物治疗使癫痫症状得到控制，但对于另外一些药物难治性癫痫，手术成为一种越来越重要的方法，1H-MRS对癫痫灶的定位，特别是对MRI表现正常的难治性癫痫的术前定位有重要意义。颞叶癫痫（TLE）是小儿最常见的部分性癫痫，大部分TLE患者表现为海马硬化，病理改变为神经元固缩、胶质细胞增生和间质水肿。有研究证实TLE者1H-MRS中NAA和NAA/Cho+Cr显著减低，而Cho和Cr升高，这可能与癫痫发作使正常神经元损伤或功能不良及引起胶质细胞增生有关[12]。

癫痫是脑肿瘤常见或唯一症状，在脑肿瘤引起癫痫的治疗中，对肿瘤与致痫灶的共同切除是获得较好预后的有效途径。Rudiger Kohling等[13]对C6胶质瘤细胞转染的大鼠脑胶质瘤模型进行研究，发现肿瘤周围区在肿瘤的生长刺激下出现变性、代谢异常等改变，这些区域是发生癫痫的部位。Kamada K等[14]对7例脑肿瘤患者和10名健康志愿者采用脑磁图检查发现在邻近脑肿瘤的区域常出现异常的脑活动（癫痫发作），在这些区域应用1H-MRS可检测到NAA峰降低、Lac峰升高，同时文中指出病理性磁活动可能出现在Lac峰升高的区域，因此脑肿瘤周围区脑组织异常波谱的出现为致痫灶部位的确定提供依据。

3.4 1H-MRS在小儿创伤性脑损伤中的应用

创伤性颅脑损伤（TBI）已成为我国青少年伤病致死的重要原因，脑外伤可引起脑组织代谢物水平不同程度的改变。在TBI的1H-MRS研究中，大多数在患者病情稳定的情况下进行，为避免脑挫伤和血肿等影响，感兴趣区主要选择MRI表现正常的脑白质区。对小儿TBI患者的MRS研究发现 NAA/Cr、NAA/Cho 降低，Cho/Cr升高，NAA/Cr及NAA/Cho比值降低与患儿预后有显著的相关性，预示着预后不良[15]。常规MRI检查显示脑损伤区的NAA值降低是由于脑组织损伤所致，而显示正常的脑白质区NAA下降可能与弥漫性神经轴索损伤或Wallerian变性有关。正常脑1H-MRS中很少观察到Lac峰，Lac峰的出现提示该处脑组织代谢活跃、糖酵解加速，乳酸堆积，且乳酸堆积的水平与脑缺血的严重程度呈正相关。对TBI患儿研究发现MRI表现正常的脑白质区有Lac峰出现，在随后的观察随访中，大多数患儿预后不良。曹卫国等[16]研究结果与上述结果相仿，因此，TBI患者Lac水平上升提示脑损伤严重，可能成为判断预后的重要指标。

目前，有关儿童1H-MRS的研究较少，但国外大量试验已证明它在儿童神经系统疾病的诊断及鉴别诊断中可提供重要的参考信息，是常规MRI的重要补充。

[1]林祺，张强，陈东平，等.脑星形细胞瘤磁敏感效应级别与1H-MR波谱相对定量的相关性探讨[J].磁共振成像，2012，3（3）：174-178.

[2]Soares DP，Law M.Magnetic resonance spectroscopy of the brain：review of metabolites and clinical applications[J].Clin Radiol，2009，64（1）：12-21.

[3]叶伟，于明琨.磁共振成像在神经外科的应用[J].中国组织工程研究与临床康复，2009，13（4）：721-725.

[4]彭娟，罗天友，吕发金，等.质子MR波谱脂质峰升高在颅内疾病鉴别诊断的价值[J].磁共振成像，2011，2（1）：50-54.

[5]李治国，秦尚振，龚杰.磁共振表观弥散系数及多体素磁共振波谱与脑胶质瘤增殖活性的相关研究[J].中国临床神经外科杂志，2012，17（3）：146-150.

[6]段阳，杨本强，周丽娟，等.脑胶质瘤瘤周的1H-MRS分析[J].中国临床医学影像杂志，2012，23（9）：609-612.

[7]Blüml S，Panigrahy A，Laskov M，et al.Elevated citrate in pediatric astrocytomas with malignant progression[J].Neuronc，2011，13：1107-1117.

[8]Zhao GZ，Wang CH，Yu GJ，et al.The clinical and imaging features of clear cell meningioma in ten cases[J].Chinese Journal of Contemporary Neurolog and Neurosurgery，2012，12（5）：608-611.

[9]Byrd SE，Tomita T，Palka PS，et al.Magnetic resonance spectroscopy（MRS） in the evaluation of pediatric brain tumors， PartⅡ：Clinical analysis[J].J Natl Med Assoc，1996，88：717-723.

[10]张禹，张龙江，葛锐，等.原发性脑淋巴瘤的MRI功能成像和延迟强化特点[J].中国医学计算机成像杂志，2011，17（2）：97-103.

[11]Weybright P，Sundgren PC，Maly P，et al.Differentiation between brain tumor recurrence and radiation injury using MR spectroscopy[J].AJR Am J Roentgenol，2005，185：1471-1476.

[12]Tellez-Zenteno JF，Ronquillo LH，Moien-Afshari F，et al.Surgical outcomes in lesional and non-lesional epilepsy：A systematic review and meta-analysis[J].Epilepsy Research，2010，89：310-318.

[13]Rüdiger Kohling，Volker Senner，Werner Paulus，et al.Epileptiform activity preferentially arises outside tumor invasion zone in gliomas xenotransplants[J].Neurobiol Dis，2006，22：64-75.

[14]Kamada K，Moller M，Saguer M，et al.A combined study of tumorrelated brain lesions using MEG and proton MR spectroscopic imaging[J].J Neurol Sci，2001，186：13-21.

[15]Aaen GS，Holshouser BA，Sheridan C，et al.Magnetic resonance spectroscopy predicts outcomes for children with nonaccidental trauma[J].Pediatrics，2010，125：295-303.

[16]曹卫国，干芸根，赵彩蕾，等.氢质子磁共振波谱在儿童创伤性颅脑损伤的应用[J].中国微侵袭神经外科杂志，2011，16（11）：499-501.