MRS在法医学中的研究及应用

高 省，张 涛，倪春明，刘 燕，李 斌，于建云

（1.云南警官学院，云南 昆明 650223；2.嵩明县公安局，云南 嵩明 651700；3.昆明医科大学，云南 昆明 650500）

MRS是在磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）基础上发展起来的新型影像学分析诊断方法，是目前临床上少有且可客观、无损伤研究人体器官组织代谢、生化改变及化合物定量分析的方法。MRS可检测到脑内多种代谢物的变化，如N-乙酰天门冬氨酸（nacetylaspartateand，NAA）、胆碱类化合物（choline，Cho）、总肌酸（total creatine，Cr）、乳酸和脂肪（LL）、肌醇（myo-inosil，MI）等。 MRS 迄今已应用于缺血性脑卒中、颅内占位性病变、乳腺疾病、阿尔茨海默病、颞叶癫痫、胶质瘤、阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征等疾病的实验及临床研究中[1-7]，而在国内法医学中研究及应用的报道尚较少见到，本文主要对MRS在国内外法医学中的研究及应用进行综述，拟为法医学实验研究及鉴定工作提供参考。

1 1H-MRS概述

MRS可对氢、磷和碳等原子核进行测定，目前较为常用和成熟的方法是1H-MRS[8]。1H-MRS技术包括单体素（single voxel）和多体素（multivoxel）两种。单体素波谱由于定位不精确，临床实际应用价值不高，故目前采用多体素波谱成像方法，以提高临床应用价值。

1H-MRS能检测的代谢物主要有 NAA、Cho、Cr、LL、MI，以及各代谢物的比值，如 NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr等。

NAA由神经元的线粒体产生，并运输至神经元胞浆中。其主要分布于成熟脑组织的神经细胞及轴索，也可见于不成熟的少突胶质细胞、星型胶质细胞和轴突中。在脑缺血、癫痫、帕金森病、多发性硬化等疾病发生时，脑组织内相应神经元会丢失进而引起NAA减少，所以通常认为NAA是神经病理状态的生物化学标志物。在正常脑实质中，NAA含量很高，其共振峰位于2.02×10 ppm，在正常1H-MRS中NAA峰最高。脑部的损伤、病变及神经元损伤都可检测到NAA峰值下降。NAA值、NAA/Cr值、NAA/Cho值降低，可提示神经元或轴突丧失、神经功能紊乱或发生能量代谢障碍[9]。在脑白质营养不良，多发硬化以及缺氧性脑病中均可检测到NAA含量减少[10]。脑白质海绵状变性是目前唯一一种能引起NAA含量增加的疾病[11]。

Cho是乙酰胆碱的前体，主要包括磷酸胆碱和磷酸乙酰胆碱，其共振峰位于3.2×10 ppm，正常情况下是1H-MRS的第二高波峰。Cho是细胞膜密度和完整性的标志，存在于神经胶质细胞中。当神经胶质细胞增生及脱髓鞘改变时可见Cho增高。Cho值、Cho/Cr值增高，表明细胞分裂增值活跃、膜代谢异常增高，而下降则表明细胞缺失或损伤[12-13]。

Cr的共振峰位于3.03×10 ppm，正常情况下是1H-MRS的第三高波峰。Cr主要存在于神经元和胶质细胞中，为细胞内磷酸转运系统和能量缓冲系统“能量代谢”的标志，是高能磷酸盐的储备形式和ADP及ATP的缓冲剂，与能量代谢密切相关。Cr在脑内总量较为恒定，而且在病理状态下变化较少，所以常作衡量比较其他代谢物变化的基准值。

LL 表示乳酸（Lac）及脂质（Lip）值。 在正常情况下，Lac在脑组织中含量十分低，且在正常波谱中没有Lac峰。当正常的有氧氧化过程被无氧糖酵解所代替，例如在发生脑缺血、低氧、癫痫、代谢异常、巨细胞聚集时，乳酸水平会明显增高。Lac峰通常出现于1.33 ppm处，且表现为双峰。Lac升高及堆积是线粒体功能障碍的标志，代表有氧氧化出现障碍，糖酵解加速。细胞膜Lip的驰豫时间非常短，在中等或长回波时间（TE）时通常看不到，但在短TE中可见。Lip峰位于0.8～1.5 ppm之间，且较宽大。

MI是胶质细胞及髓鞘破坏的标志。MI是一种单糖，峰值位于3.56 ppm处。在脑组织内，MI主要在胶质细胞内合成，神经元内无MI，且MI不能通过血脑屏障。MI含量增高提示胶质增生或胶质细胞体积增大，主要见于胶质细胞增多症、星形细胞增多症、Alzheimer痴呆等病变。此外，由于NAA、Cho、Cr的峰值会受到许多因素的影响，而它们的比值却相对比较稳定，因此，在研究时通常考察期相互比值。

2 1H-MRS在法医学中的研究及应用

1H-MRS在国内外的法医学中均有研究和应用。在国内，杨天潼等[14]利用1H-MRS技术推断不同温度下的死亡时间，探讨不受外界环境温度影响下推断死亡时间的可行性，研究表明NAA/Cr、Cho/Cr的死后变化与时间呈强相关性且受环境温度影响不大，可用于不同温度下死亡时间的推断。该研究团队还分别利用单体素1H-MRS和多体素1H-MRS进行死亡时间的推断研究[15-16]。其中单体素1H-MRS结果显示死后24 h内兔脑NAA、Cho、Cr呈现出一定的变化规律，并与死亡时间相关程度较高，可用于对一定条件下死亡时间的推断；同时，多体素1HMRS研究结果显示NAA/Cr、Ch/Cr的死后变化与时间呈强相关性，可用于死亡时间推断。吴一辉等[17]对一位49岁的被匕首刺伤导致右尺神经完全离断的中国男子进行MRS研究，在受伤后4个月该患者接受了手术，并在伤后6、12、18、24个月进行1HMRS检测，结果显示，在手术前IMCL/Cr、EMCL/Cr值与健侧比较是升高的，随着恢复期的延长，IMCL/Cr、EMCL/Cr值逐渐接近于健侧，该研究表明，IMCL/Cr和EMCL/Cr的变化可能与周围神经的损伤恢复有关。

国外关于1H-MRS在法医学中的研究及应用报告较多。Ith等[18]对羊模型和人的脑组织进行1HMRS检测，观察脑组织代谢物的变化，并进行法医学死亡时间的推断，研究发现在死后3天左右，三甲基铵、丙酸盐、丁酸盐等代谢物开始出现。Treen等[19]回顾性分析了1H-MRS对精神分裂疾病患者检测后谷氨酸的异常情况是否与精神疾病相关，这将为法医精神病学的鉴定提供客观的检测方法和证据资料。Durieux等[20]利用1H-MRS对21例智力正常自闭症男子和29例正常对照组进行谷胱甘肽（GSH）检测，结果表明，实验组和对照组皮层和皮层下脑组织GSH的含量没有差异，GSH含量的变化与临床病情程度也无相关性，所以1H-MRS检测到皮层和皮层下脑组织内GSH的含量不是自闭症的一个生物指标。Schmidt等[21]利用31P-MRS对尸体进行研究，旨在研究MRS作为法医取证的工作，特别是对于死亡时间的确定，结果显示31P-MRS代谢物对于确定抛尸时间作用很大。因此，MRS可能会是以后进行尸检的一种影像学方法。Henigsberg等[22]应用1H-MRS对抗抑郁治疗的抑郁症合并创伤后应激障碍患者进行NAA、CHO、Cr值检测，结果显示NAA/Cr值没有差异、CHO/Cr值升高。Oksala[23]等利用MRI对痛风病人的死亡原因进行研究，结果证实其死亡原因与的脑白质变化密切相关。Scheurer等[24]利用1H-MRS追踪检测一只死后羊的头颅模型，并观察脑代谢物的变化，以发现一种能定量和客观推断死亡时间的方法。Banaschak[25]等通过1H-MR研究猪的动物模型，监测死后猪脑组织内代谢物的变化，该研究将为推断死亡时间提供新的方法。

以上研究将为法医临床学诊断脑震荡、脑损伤、轴索损伤、伤残及伤情鉴定提供更多的影像学依据；为法医病理学的死亡时间推断提供一种可能更为客观、准确的影像学方法，为死亡原因提供了又一新的检测方法；为法医精神病学中各种精神疾病的鉴定提供一种更为客观和可以定量的检测方法。相信随着MRS检测方法的不断成熟和完善，MRS在法医学实践中将会得到更加广泛的应用。

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