多體素磁共振質子波譜在腦膠質瘤診斷中的應用

李 華,田 剛

(蘭州軍區(qū)烏魯木齊總醫(yī)院神經外科,新疆烏魯木齊830000)

膠質瘤是多發(fā)于腦部和脊髓的一種腫瘤,根據(jù)其發(fā)病位置、細胞起源以及惡性度可以分為不同的類別。高分級膠質瘤患者的預后通常很差,尤其對于老年患者。目前臨床治療多采用外科手術、放療以及化療治療[1]。盡管膠質瘤患者預后較差,如果采取恰當?shù)闹委熓侄魏椭委煏r機,仍可阻止病情進展,延長患者生存時間。決定治療效果和預后的關鍵因素包括腫瘤的細胞來源、腫瘤分級以及腫瘤的體積,治療前獲得有關這些因素的準確信息對于選擇治療方案有重要作用。盡管核磁共振(MRI)可以提供很好的軟組織對比度,但是其靈敏度和特異度尚不足以區(qū)分腫瘤的分級和細胞來源,使用核磁共振成像很難分別腫瘤組織與水腫及壞死組織[2-4],而克服這些困難需要采用新的成像技術。近來的研究表明,磁共振質子波譜因能夠提供正常以及異常組織區(qū)域代謝特征的信息,能夠大幅度提高膠質瘤診斷的準確性;鑒于此,磁共振質子波譜在膠質瘤診斷和治療的臨床工作中正被日益廣泛的應用。

1 磁共振質子波譜工作原理

磁共振質子波譜是一種無創(chuàng)性的分析技術,用于研究腦腫瘤、中風、以及Alzheimer等其他腦部疾病中腦組織代謝的變化[5]。使用磁共振質子波譜可以獲得人體組織在活體情況下的生化信息,而普通核磁共振技術則只能提供有關人體組織結構的信息。因為腫瘤細胞的活性與其代謝狀態(tài)密切相關,使用磁共振質子波譜可以在治療前對腫瘤的惡性程度進行評估。

目前絕大多數(shù)研究都采用144或270毫秒的回聲時間,因為在這種條件下獲得的質子波譜主要包含以下幾種重要的代謝產物峰值,即膽堿(Cho)、肌酸(Cre)、乙酰天冬氨酸(NAA)、肌醇(MI)、乳酸(Lac)、谷氨酸和谷氨酰胺(Glu)[6,7]。膽堿峰值出現(xiàn)3.2 ppm的位置,該峰值代表多種代謝產物,例如甘油磷酸膽堿、磷酸膽堿和磷脂酰膽堿。膽堿峰值反映細胞膜更新速度,因此在細胞增殖情況下會增加。肌酸在細胞能量代謝中起作用,其峰值出現(xiàn)在3.03 ppm位置,作為能量代謝的標志,該峰值代表肌酸磷酸、γ-氨基丁酸、賴氨酸以及谷胱甘肽的水平。谷氨酸和谷氨酰胺峰值出現(xiàn)2.3-2.5 ppm位置,該值升高反映細胞增殖速度加快,因此在腫瘤組織中該峰值增加。乳酸峰值出現(xiàn)在1.32 ppm位置,該值升高反映細胞無氧代謝狀態(tài),因此在膿腫或壞死組織中升高。乙酰天冬氨酸峰值出現(xiàn)在2.0 ppm位置,該峰值反映的是神經元密度及活性,因此在腫瘤組織中降低。目前有兩種主要的磁共振質子波譜技術,一種是單體素質子波譜,另外一種是多體素質子波譜(又稱化學移動成像技術)[8,9],二者的區(qū)別在于后者可獲得多個相鄰體積內的質子波譜信息。

2 磁共振質子波譜在膠質瘤診斷中的應用

盡管使用常規(guī)核磁共振技術可以判斷腫瘤的位置、出血、壞死以及強化周圍水腫等,并據(jù)此進行腫瘤惡性程度分級;但是如果沒有水腫、壞死以及造影劑增強現(xiàn)象出現(xiàn),高分級膠質瘤常常會被錯誤診斷為低分級膠質瘤。而且,在大的腦膠質瘤內,其病理組織具有異源性,即不同部位和成分有不同的惡性度分級;在這種情況下,使用常規(guī)核磁共振技術很難進行治療前準確分級,并依此制定正確的治療方案。此外,常規(guī)核磁共振技術并不能提供有關腫瘤生理代謝的可靠信息,而這些信息對于判斷腫瘤惡性程度有重要的作用。

而相比之下,由于使用質子波譜可以獲得腫瘤組織代謝的生化信息,對于確定膠質瘤惡性度分級有重要幫助。已經有很多研究表明,代謝產物水平及不同代謝產物之間的比值與腫瘤的惡性惡性程度有關[10-12]。例如,膽堿的水平與細胞的增殖狀態(tài)密切相關,因此對于判斷腫瘤惡性程度很有幫助。組織壞死是膠質瘤分級的重要依據(jù),組織病理發(fā)現(xiàn)惡性腦腫瘤含有移動脂質,脂質峰值升高表明細胞膜破裂造成組織壞死,因此脂質水平與高分級膠質瘤組織壞死相關,并可用于確定膠質瘤分級。另外,有研究發(fā)現(xiàn),谷氨酸和谷氨酰胺峰值在高分級膠質瘤中高于低分級膠質瘤[13,14],而如果腫瘤部位有過量的谷氨酸和谷氨酰胺積聚,則預示預后不良。高分級惡性膠質瘤的一個特點是惡性腫瘤細胞會沿著神經軸突或血管走行以及蛛網膜下腔進行播散;所以,如果質子波譜顯示在腫瘤周圍區(qū)域出現(xiàn)較高膽堿和谷氨酸和谷氨酰胺峰值,則預示腫瘤分級較高,預后不良。而常規(guī)核磁共振成像技術則很難將這些區(qū)域與正常組織加以區(qū)分。近來的研究表明,不同代謝產物之間的比值對腫瘤分級也有重要價值,例如有報道發(fā)現(xiàn),Cho/Cre比值可用于區(qū)分Ⅱ級和Ⅲ級腫瘤,而在Ⅲ級與Ⅳ級腫瘤之間,Lac/Cre比值有明顯差別[15,16]。

除上述應用,最近有報道在質子波譜引導下進行立體定位腦組織穿刺活檢。因質子波譜可提供有關腫瘤細胞活性的信息,因此對于穿刺部位的選取具有一定的幫助[17]。

3 結論

普通CT和MRI只能提供有關人體組織結構的信息,而磁共振質子波譜則可以反映人體組織代謝的生化信息[18]。使用磁共振質子波譜不僅可以在治療前對腫瘤的惡性程度進行準確分級,有助于制定恰當?shù)闹委煼桨?而且可以用來監(jiān)測治療效果,幫助醫(yī)生及時調整治療措施。近年來,隨著對于膠質瘤生物學特性的深入了解,一些新的治療方法在開發(fā)中,比如免疫治療、病毒介導的轉基因治療等[19-21]。由于質子波譜可以反映腫瘤組織生化代謝的生物學特點,對于評價和篩選這些新的生物學治療方法將會起重要作用?？梢韵嘈?磁共振質子波譜在膠質瘤的診治工作中將會有著廣闊的前景。

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