磁共振波谱在中枢神经系统疾病中的应用价值

●韩晶 程敬亮

磁共振波谱在中枢神经系统疾病中的应用价值

●韩晶 程敬亮

磁共振波谱是一种量化分析组织物质改变的技术，N-乙酰天门冬氨酸、肌酸、胆碱、肌醇、乳酸、脂质、谷氨酸及谷氨酰胺复合物体素特征，与“亨特角”波谱图特征在脑肿瘤、脑创伤、痴呆等疾病诊断中有较高的价值。

中枢神经系统疾病；磁共振波谱；诊断

中枢神经系统疾病主要包括脑血管病、颅内肿瘤、脊髓炎、痴呆症等，是临床常见病，危害较大，是人类死亡、残障的重要病因之一，影像学检查在神经系统的诊断、病因分析、临床研究中发挥重要作用。磁共振波谱成像是一种MRI成像技术，成像过程中，产生旋转磁场，通过射频线圈感应磁场中特点震荡频率变化，这种变化被MRI设备捕捉产生了磁共振波谱。磁共振波谱能够反映组织分子化学、几何变化，从而诊断中枢神经系统病变。本次研究试就磁共振波谱在中枢神经系统疾病中的应用价值进行概述。

1 磁共振波谱的临床意义

磁共振波谱是一种无创的检查方式，能够量化生物组织的生物化学物质，总体而言一次MRS扫描信号幅值和重建后的波谱合成峰、扫描过程中的共振原子核数与物质数量成正相关，这样峰值及其模式便能够直接反映被扫描区域的代谢物含量。水是人体H元素含量最多的代谢物，MRS能够显示水分的含量，但考虑水含量不具有临床意义，在实际应用中需要将水含量减到最低，以更好的观察感兴趣的代谢物。在病理生理变化过程中，会发生复杂的生物化学变化，从而产生不同的代谢物成分变化，这种变化为MRS分析奠定了基础。

2 磁共振波谱在中枢神经系统疾病中价值

MRS采集自预先设计的体素，采集包括单体素采集、多体素采集两个模式。MRS信号来源于组织中不同代谢物中含有的质子，不同分子中不同质子有特定的共振频率。学术界对神经系统相关的代谢物质及其共振频率进行了广泛的研究：①N-乙酰天门冬氨酸，共振峰2.20ppm，其广泛存在于脑神元、鞘突细胞、髓鞘中，在神经元线粒体中合成，其是神经元标志物，NNA峰值下降，提示出现神经元或轴突共不全，在脑肿瘤、脑卒中、癫痫、痴呆中，NAA水平显著低于正常人，不同年龄段的NAA水平也存在显著差异，其上升仅见于遗传因素所致海绵状脑白质营养不良症状，NAA对脑损伤诊断、严重程度判断有重要作用；②肌酸，共振峰在3.03ppm、3.94ppm，是大脑能量代谢的标志物，该指标下降提示细胞死亡速度上升，被广泛用于急性脑损伤特别是脑缺氧缺血损伤、脑外伤的诊断，在正常人中大脑Cr水平非常稳定，与其他代谢物含量比值可反映脑损伤状态，但需注意的是，MRS中Cr峰还包括磷酸肌酸，两者可互相转换，极少数情况下先天性代谢异常也会导致肌酸明显下降[2]；③胆碱，共振峰在3.21ppm、3.53ppm，其反映细胞膜的更新状态，有报道显示其与脑膜病变关系密切，脑肿瘤患者胆碱水平显著上升，这与脑肿瘤患者细胞的更新代谢速度加快有关，多见于脑肿瘤、脑白质营养不良、多发性硬化；④肌醇，共振峰3.55ppm，是神经胶质细胞标志物，在脑胶质瘤中肌醇显著上升，同时有报道显示艾滋病出现颅内并发症、痴呆、阿尔海默兹病中，肌醇也显著上升，其对肝性脑病、低血钠性脑综合征具有较高的特异性诊断价值；⑤脂质，波峰主要在0.9～1.5ppm之间，其广泛存在于头皮脂肪、颅骨间、大脑中，波峰容易受到干扰，但对于非颅内创伤患者而言，脂质能够反映颅内病变，脂质与肿瘤关系密切，脑肿瘤中往往预示硬化，创伤中预示神经损伤；⑥乳酸，波峰在1.33pmb，一般情况下其不可见，但在缺氧环境下，乳酸含量会明显上升，与局部缺氧缺血关系密切，少部分肿瘤也可能引起乳酸水平上升，但需注意的是脑脊液中也有一些乳酸，会干扰诊断效用，在肿瘤中乳酸上升往往与肿瘤侵袭性、脓肿有关；⑦谷氨酸及谷氨酰胺复合物，与脑卒中、淋巴瘤、缺氧关系密切。需注意的是，波谱图上的图像特征也有较高的诊断价值，如“亨特角”，简单直观，脑肿瘤患者亨特角翻转，阿尔兹海默患者亨特角平坦。

3 磁共振波谱在中枢神经系统疾病中具体应用

3.1 单体素波谱成像与多体素成像

单体素波谱成像采用三个互相垂直的层面选择脉冲，采集三个层面均相交的点或体素信号，可对给定脑区进行检查，从而给出诊断意见，主要用于病灶延伸区域的诊断，但对感兴区域检查会增加检查时间。多体素成像可一次采集较大的范围，能够绘制给定区域的多个体素的代谢物曲线。但多体素成像仍有较大的缺陷，需要与正常数据库进行对比，迄今为止尚未建立正常的多体素数据库，多体素检查的重复性较差，同时敏感性不足。如对于颅内肿瘤，胆碱改变可较正常水平上升100-200%，但对于阿尔兹海默病，N-乙酰天门冬氨酸、肌醇改变在15%才可诊断，多体素对于变异诊断敏感性不足。临床上，通常采用多体素成像采集长回波，但可能导致肌醇等重要代谢物质缺失，故临床常采用单体素与多体素成像联合使用[3]。

3.2 整体以及局部磁共振波谱

在进行局部磁共振波谱成像时，每例中枢神经系统病变患者病灶部位不尽相同，在进行成像时，进行位置优化非常重要。在进行成像尽量避免大脑表面，从而排除颅骨、脑膜中的脂质成分干扰，降低误差。对于坏死区域，肿瘤坏死区域也往往还有脂质成分，需要将体素放置位置转移到病灶边缘，病灶边缘谱线质量往往较高，尽管并不能反映完全部分容积效应，但有较高的临床价值。血液中的铁血红素能够干扰大脑组织信号，创伤、术后脑组织或坏死脑区局部血流量增加，会导致谱线伪影。

对于整体的磁共振波谱，摆位是固定的，通过体表解剖定位能够降低检查的重复性，单体素成像一般选择扣带回后部，这是脑内最均值的部分，具较高质量的谱线，可用于诊断痴呆、创伤性脑损伤、帕金森病、颅内代谢紊乱、精神分裂症、肝性脑病等疾病。

4 小结

磁共振波谱在中枢神经系统疾病诊断中有较高的价值，但目前仍有许多基础问题未能得到解决，缺乏局部、整体单体素以及多体素图谱数据库，无法有效的开展对比研究，限制量化分析。今后有必要利用信息技术，建立数据库，加强病理学研究，深入分析病变与物质成分化学变化之间的相关性研究，指导磁共振波谱的临床应用，最大程度发挥该技术的特点。

（作者单位：郑州大学第一附属医院）

[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,孟凡莲,等.H-MRS在脑膜瘤诊断及各亚型分型中的应用[J].实用放射学杂志,2011,27(10):1469-1472

[3]陈兵，李辉，李春花，等.扩散加权成像和波谱分析在原发性中枢神经系统淋巴瘤中的应用[J].宁夏医科大学学报，2015，37(3):272-276.

程敬亮