儿童海马多体素磁共振波谱检查技术探讨

杨凯华 郑 彬 陈志平 杨 昕 王 媛

儿童颞叶癫痫是临床癫痫发作中较常见的一种类型，70%～80%的症状性发作与海马硬化有关[1]。磁共振波谱（MRS）成像可以无创性检测出海马区域代谢产物含量，为患儿癫痫的诊断及病灶定位和预后提供了更具价值的信息[2]。儿童海马区磁共振波普成像干扰因素较多，怎样提高检查技术获得高质量的图像，为临床提供准确的诊断信息，使其能对海马代谢产物异常的检出、病变的范围及边缘作出明确诊断非常重要。本研究通过对海马MRS的检查技术进行分析，以期通过改善可控的影响因素来提高海马MRS成像质量。

方 法

1.一般资料

搜集2015年1月～2017年12月在我院接受海马MRS检查的颞叶癫痫患儿107例，包括男性65例，女性42例，年龄10个月～14岁，平均（5.6±1.2）岁。所有患儿的临床诊断均为颞叶癫痫且EEG检查支持该诊断。本组研究均在患儿家属签署知情同意书前提下进行。

2.检查方法

使用西门子MAGNETOM Aera1.5T超导磁共振仪，24通道头颈部联合线圈。海绵垫固定头颅，激光定位灯水平线平行于患儿眶耳线。矢状线与人体正中线重叠，然后将检查床移至磁体的中心。先行头颅三方位T2序列3mm薄层扫描，用于定位垂直于海马长轴的斜冠状位T2-3D高分辨扫描，把所得的海马斜冠状位T2-3D高分辨图像拖入后处理3D参数卡，重建出平行于海马长轴的轴位及矢位图像。重建后的图像拖至定位框内，用于海马波普定位。采用2D多体素定位，VOI设置于双侧颞叶内侧区域，包括海马头、体、尾及海马以外的一部分颞叶脑实质[3]（图1）。序列采用西门子csi2d-se-135序列扫描。扫描参数：TR/TE=1500ms/135ms，Averages=4，FA=900，BW=100Hz，施加压抑制脂及水抑制技术。扫描方向：轴位，体素大小：8mm×8mm×10mm。采集时间：7分12秒。

3.MRS处理及分析

在西门子WMP后处理工作站上进行数据处理，把MRS数据导入波普分析软件（Spectroscopy）进行分析，分别测算出和曲线拟合较好的感兴趣区体素的代谢物N-乙酰天冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、胆碱（Cho）水平，根据各代谢物信号强度数值计算出NAA/(Cho+Cr)、NAA/Cr及NAA/Cho比值[4]。所选区域体素均为海马组织，无其他组织干扰及严重基线紊乱。

4.统计学方法

应用SPSS17.0软件对所得资料进行分析，计量数据采用均数±标准差表示，多组间比较用单因素方差分析，组间两两比较采用Student-Newman-Keuls法，以P＜0.05为差异具有显著性。

结 果

1.MRS图像质量结果

95例波谱信噪比高且基线平稳，谱线较好，代谢物峰值位置正常，获得了满意的波谱图像（图2），提供了准确海马代谢产物的信息，表达出了组织的生化特征；12例基线不稳，谱线起伏及波峰漂移较大（图3），信噪比低，不能提供准确的代谢产物信息，无法进行准确诊断。95例显示VOI的大小、位置及TR、TE等相关参数设置合理；记录的数据结果中，半高全宽(FWHM)值及T2*值均在系统建议的范围内（FWHM＜15Hz、T2*＞20ms）。12例谱线较差波谱显示VOI的大小、位置及TR、TE等参数设置有待优化，半高全宽值及T2*值宽均超出系统建议值范围。

表1 观察组患侧与健侧及对照组海马MRS比较（ ± s ）

表1 观察组患侧与健侧及对照组海马MRS比较（ ± s ）

F为三组间进行方差分析的F值，P为F检验的概率；a为患侧与对照组比较，P＜0.01；b为患侧与健侧比较，P＜0.01。

观察组指标对照组 F P患侧 健侧NAA/(Cho+Cr) 0.41±0.08a 0.67±0.15b 0.71±0.18 82.871 ＜ 0.001 NAA/Cr 0.85±0.21a 1.33±0.42b 1.36±0.47 35.561 ＜ 0.001 NAA/Cho 0.63±0.12a 1.17±0.36b 1.25±0.39 73.481 ＜ 0.001 Cho/Cr 1.46±0.52a 1.13±0.24b 1.09±0.18 21.313 ＜ 0.001

图1 图像中心层面选择海马显示最佳的重建轴位，作为定位参照平面，在轴位图像上点击右键选择“copy image position”找出与中心轴位相匹配的冠、矢状位进行定位，轴位图向上VOI可以旋转、调整角度，冠、矢位上不能旋转、调整角度。VOI外围在轴、冠、矢平面8个方向上添加饱和带减少其他组织的干扰。

图2 谱线形态好，基线平稳。图3 谱线形态较差，基线不稳。

2.病变区海马代谢产物的变化

95例高质量MRS图像质量共显示64例代谢异常，纳入观察组，包括左侧海马40例，右侧海马24例。60例对照组未显示异常，仅4例显示颞部蛛网膜下腔增宽，与入组无相关性。观察组患侧海马区NAA波峰明显下降，Cr波峰值变化幅度不大，Cho波峰明显升高。观察组患侧NAA/(Cho+Cr)、NAA/Cr及NAA/Cho均明显低于健侧和对照组，差异均有统计学意义（P＜0.01），观察组健侧与对照组各项比值对比无明显差异无明显差异（P＞0.05），见表1。

讨 论

多项研究[5-6]表明磁共振波普技术在癫痫灶的定位、定量诊断以及预后评价中具有重要价值。随着MRS技术的成熟运用，临床遇到此类患儿时往往开具磁共振检查，儿童海马MRS是诊断儿童颞叶癫痫的重要依据[7]。高质量的MRS图像可以提供准确的海马区代谢产物信息，利于诊断，反之不但降低工作效率还会对临床诊断带来困扰。然而海马毗邻颅底，体积小，位置深，磁敏感效应影响严重，往往扫描谱线质量不佳。这就要求我们不断提高检查技术，来获得优质的波普图像。

1.获得高质量MRS图像的前提

①检查前的充分准备：儿童海马MRS除常规准备外最重要的是制动，推荐使用右美托咪定滴鼻镇静，该方案成功率高、刺激小、操作简单、起效快，单次镇静有效时间在30～45分钟，对于个别镇静不满意的可再进行依托咪酯静脉镇静；②空间定位技术：MRS空间定位技术分为单体素技术和多体素技术。单体素波普易匀场、SNR高，适合单发病灶，但扫描时间较长。多体素波普一次测量多个体素，可以比较不同组织类型的波普[8]。其效率高，适合多发病灶，可一次定位包含双侧海马及附近颞叶脑组织，扫描时间短。但是波普易受颅底结构干扰导致基线不稳。儿童海马MRS推荐使用2D CSI扫描，可以同时分析和对比双侧海马，施加饱和带、手动匀场等技术降低颅底结构干扰；③脉冲序列：一般MRS有两种扫描序列，SE序列的SNR高，对分子扩散不敏感，缺点是扫描时需采用较长的TE。STEAM序列刺激回波，可采用较短的TE，对系统的RF系统要求不高，对B1 misadjustmen不敏感，J耦合对信号的调制较轻。缺点为SNR较低，一般认为是SE序列的一半，对运动敏感，对匀场和水抑制的要求高。为满足儿童海马MRS图像具有足够的SNR，SE序列为优先选择，本研究所有扫描均采用SE序列；③参数设置：科学合理的设定扫描参数是获得良好谱线的关键[9]。TR、TE、频率矩阵、相位矩阵、体素大小、采集次数、都会影响到分辨率和信噪比。TR时间的选择主要与T1弛豫相关。为了减少饱和效应，选择较长的TR时间，使H质子弛豫过程中J-耦合相应不受180射频脉冲的影响。长TE基线稳定易于解释谱线信息，但是检测到的代谢物种类少。短TE检测代谢物种类多，便于检测短T2物质，但是基线不够稳定，谱线复杂解释困难。频率矩阵、相位矩阵影响分辨率，体素大小直接影响波普曲线的稳定性。体素小信号强度低，体素过大易受周围组织干扰，产生部分容积效应。增加采集次数可以增加信噪比[10]，采集次数增加N次，SNR增加N/2，但扫描时间相应延长；④VOI定位：儿童海马体积小，位置深，定位时如何最大限度的包含整个海马。首先在扫描定位像时床的模式一定要采用REF模式，变形矫正不要勾选。其次定位像有两种选择，一是采用海马三方位T2序列薄层扫描。二是采用三维T2 space序列扫描出冠位，然后在后处理中重建出海马的轴位、失位，然后把轴位、失位图像拉直定位框内进行定位。由于这种扫描的图像分辨率高，后重建出的海马显示比较清晰，体积范围更容易缺点，所以能更准确地定位。本研究均采用第二种方案的定位像，进行多体素轴位海马波普定位，VOI定位时范围应大一些，除了海马区域，还应包含一些正常的脑组织。多体素定位注意拷贝解剖层面位置，拷贝解剖层面位置后冠、失状位上的VOI不能再进行旋转、调整角度等，但在轴位上可以进行行旋转、调整角度及改变FOV；⑤空间饱和技术：空间饱和技术是对某一区域内的全部组织在射频脉冲激发前施加非选择性预饱和脉冲，使其纵向磁化全部被饱和。随后立即进行目标区域的激发及数据采集，使被饱和区域组织无法产生磁共振信号[11]。预饱和带可以缩小匀场范围，达到更好的匀场效果及水抑制效果[12]。波普成像时，在感兴趣区周围放置多条空间饱和带有利于保持感兴趣区内的磁场均匀度，也可减少周围组织对兴趣区内信号的干扰。海马位于颅底区，位置深、体积小，周围组织会影响匀场效果，导致图像信噪比降低，合理添加饱和带可以避免这些干扰，即在海马VOI区的前后、左右、上下、右下斜、左上斜等8个不同方向各施加一条饱和带，饱和带放置在离VOI旁1mm处，一般认为第一条饱和带的施加最为重要，要放置在VOI的前方，也就是磁场最不均匀的地方；⑥匀场技术：MRS对磁场均匀性要求高[13]，匀场技术分为半自动匀场和手动匀场，磁场的均匀性应＜0.1ppm。由于海马区结构复杂，海马波普扫描采用手动匀场。手动匀场要达到的要求为水峰半高宽（FWHM）越小越好，在1.5T设备上多体素波普FWHM＜15时扫描得出的谱线比较好。在手动匀场时FWHM值降低不下时，应通过逐步调整X、Y、Z三个方向的梯度线圈内电流，使产生的自由感应衰减（FID）达到最慢实现。内磁场的均匀度越好，线宽越小，基线越平整光滑，波谱的信噪比和分辨力越高。

2.颞叶癫痫患儿海马MRS特点

MRS测定的主要代谢物质主要有NAA、Cr及Cho。各种原因引起神经元缺失可由胶质增生替代，故MRI不易看到早期海马萎缩，而1H-MRS能发现＞90%的早期癫痫灶，早期即可发现神经元的缺失和胶质增生。本组示64例代谢异常患儿中，均表现为海马MRS代谢物水平改变为NAA波峰下降，Cho峰升高，而Cr峰无显著改变。NAA/(Cho+Cr)值患侧显著低于对侧及对照组，差异显著(P＜0.01)。同时，代谢异常对侧与健康对照组比较无显著差异(P＞0.05)。NAA/Cr、NAA/Cho值在癫痫患侧、对侧和健康对照组的差异没有NAA/(Cho+Cr)变化显著。因此笔者认为，对癫痫患儿进行病灶定位时，采用NAA/(Cho+Cr)更具特异性。

综上所述，儿童早期海马硬化NAA/(Cho+Cr)值减低。影响儿童海马氢质子波普扫描的因素较多，充分做好检查前准备、采用合理的参数设置、精准的定位技巧以及调整好最佳磁场均匀度，才能获得高质量的符合临床诊断需求的谱线图像。