31P-MRS在肝癌中的研究現(xiàn)狀及應用前景

王 軍 于 珂 劉 強

(1.泰山醫(yī)學院，山東 泰安 271016;2.山東省醫(yī)學影像學研究所磁共振室，山東 濟南 250021)

從1978年31P-MRS技術(shù)進入臨床活體研究以來，31P-MR已成為目前無創(chuàng)并定量研究人體內(nèi)部器官、組織代謝、生理生化改變的分析方法。31P-MRS用于檢測人體細胞能量代謝的優(yōu)勢在于:首先31P天然豐度高達100%，在細胞中的含量高(DNA、磷脂、ATP等);其次生物體內(nèi)磷的化學位移范圍寬(約30～40 ppm)，便于檢測;再則31P在活體生物體內(nèi)普遍存在，與生命過程息息相關(guān)［1］。肝臟是人體內(nèi)十分適合31P-MRS相關(guān)研究的器官，這是因為:①肝臟新陳代謝非常活躍;②肝臟處于表淺的位置，離表面線圈的距離近;③體積大。肝臟是消化系統(tǒng)內(nèi)最大的器官，因此數(shù)據(jù)采集范圍廣;④密度相對均勻。

1 健康成人肝臟31P-MRS表現(xiàn)

正常肝臟31P-MRS特點為PCr峰值接近零，PDE值、β-ATP和α-ATP值均較高，波峰較高，其他化合物均形成明顯而規(guī)則的波峰［2］。崔恩銘等人［3］通過分析20例健康志愿者31P-MR波譜檢查肝臟代謝化合物信息及細胞內(nèi)pH值，并將研究對象按年齡分為3組，分別為青年組(20～34歲)、中年組(35～49歲)和老年組(50～65歲)，統(tǒng)計分析各年齡組間肝臟代謝物水平是否有差異。結(jié)果肝臟代謝化合物含量、能量狀況及細胞內(nèi)pH值不隨年齡改變而變化［3］。Wylezinska M，Cobbold JF，F(xiàn)itzpatrick J等人分別使用1.5T、3.0T磁共振設備對12名健康志愿者和15例慢性肝病患者進行了31P-MRS檢查，結(jié)果在兩個磁場強度，PME/PDE平均比率在病人團體沒有顯著差異［4］。

2 31P-MRS在肝癌診斷中的應用

Griffiths最早發(fā)現(xiàn)腫瘤的31P-MRS波譜出現(xiàn)PME和PDE融合波，Maris等研究發(fā)現(xiàn)除腦外絕大多數(shù)腫瘤 PME和 PME/PDE都升高［5］。近年來山東省醫(yī)學影像學研究所劉強等通過部分臨床試驗進一步研究［2］得出肝癌的譜圖特點不僅為PME、PME/PDE升高還有 PDE降低，升高增寬的Pi峰與降低的 PDE峰部分融合，β-ATP峰明顯降低等特點。PME增高的原因在于惡性腫瘤導致的肝細胞生長過剩及肝臟糖異生過程加強，而肝臟細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的減少導致PDE的減少。肝癌細胞破壞正常細胞的細胞膜和細胞器，大量無機磷析出，組織中Pi明顯增加，另外癌細胞自身代謝會消耗大量能量，因此 β-ATP、α-ATP、γ-ATP在譜線上峰值和積分面積明顯減小。以上結(jié)論使人們對肝癌的譜圖有了進一步的認識。有研究［7］表明肝癌 PME均明顯升高，波譜分析對腫瘤診斷無特異性，不能區(qū)分原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性病變。Siegelman等［8］報道肝細胞來源的新生物，特別是有良好分解的肝細胞型肝癌其腫瘤內(nèi)均含有脂質(zhì)，而非肝細胞來源的腫瘤細胞內(nèi)一般不含脂質(zhì)。大量研究表明，31P-MRS具有較高的肝癌準確率。山東輕工業(yè)學院桑君及山東省醫(yī)學影像研究所劉強分別運用線性分類器和二次分類器對肝細胞31P-MRS數(shù)據(jù)分類，并在分類前進行了特征抽取。結(jié)果線性分類器和二次分類器在“留一法”中對肝癌的分類準確率約為81.37%和95.27%。實驗證明二次分類器相對于線性分類器，明顯地提高了分類準確率［9］。高秀香等人［10］指出在離體組織31P-NMR譜結(jié)合高分辨魔角旋轉(zhuǎn)(HR-MAS)的方法在腫瘤診斷研究方面展現(xiàn)出新的生命力;在活體核磁共振波譜診斷腫瘤方面MRI與MRS技術(shù)(1H及31P)的結(jié)合將使核磁共振波譜在醫(yī)學領(lǐng)域有更大的應用空間。山東省醫(yī)學影像研究所劉強等人［11］運用自組織特征映射神經(jīng)網(wǎng)絡(SOM)分析31P-MRS數(shù)據(jù)，使肝癌的診斷正確率從85.4%提高到92.31%。

3 31P-MRS在肝癌治療中的應用

Le Halferk等［1］證明，在進展期惡病質(zhì)癌癥病人31P-MRS可準確監(jiān)測ATP補充過程中，病人肝臟能量恢復狀況。目前多數(shù)學者認為31P-MRS可作為測定肝癌對各種治療有無反應的重要手段。31P-MRS通過檢測代謝物來鑒別正常和腫瘤組織、存活和壞死組織，因此它是一項無創(chuàng)性客觀評價腫瘤治療效果的檢查手段。Schilling等對肝癌化療栓塞術(shù)后的患者進行31P-MRS掃描后隨訪，發(fā)現(xiàn)PME明顯下降者肝腫瘤會縮小或得到控制，反之腫瘤會繼續(xù)增大或擴散［12］。Meyerhoff等研究發(fā)現(xiàn)腫瘤治療前ATP減少，PME/ATP比值增大，化療較長時間隨訪CT和MRI病情穩(wěn)定者 ATP 增加，PME/ATP 比值減少［13］，Cox等也得到類似的結(jié)果，而通過常規(guī)檢查未見明顯改變。有研究者通過上百例腫瘤患者的波譜研究發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)腫瘤除了腦，PME和PDE分別升高89%、73%，PME/PDE比例的降低或 PME信號強度的減弱均可提示放療或化療有效。所有這些研究都表明31P-MRS用于觀察腫瘤的治療效果是有效和可行的。另外美國研究者David通過在小鼠體內(nèi)種植肝臟腫瘤動物模型實驗證明，腫瘤切除后行31P-MRS檢查，通過檢測肝細胞Pi/NPT和NTP的值，可以為其隨后施行的輔助化療選擇最佳時期［14］。國內(nèi)袁正等人［15］對 15例因肝癌接受化療栓塞治療的患者分別在治療前和治療后48 h內(nèi)進行31P-MRS檢查，5名健康志愿者也接受相同參數(shù)的檢查以作為對照。結(jié)果肝癌治療后PME水平低于治療前。在肝癌化療栓褰治療前和治療后48 h內(nèi)，31P-MRS中PME/NPT和PDE/NPT的比值變化對早期評價療效和指導后續(xù)治療有指導意義。David A.Kooby等［16］利用31P-MRS技術(shù)檢測肝癌肝切除患者手術(shù)后NAD合成和細胞增殖變化。Zakian KL等［17］利用1H～31P去耦合MRSI技術(shù)評估肝切除手術(shù)患者的代謝情況。對48名患者術(shù)后的MRSI檢測發(fā)現(xiàn)，患者的 PE(phosphoethanolamine)增加，NTP，GPE和GPC減少，術(shù)后48～72小時變化尤其顯著，3周后恢復到正常水平，同時由MRS檢測發(fā)現(xiàn)，PE與肝切除比例相關(guān)。由此可見，31P-MRS能無損傷地評估肝再生過程中代謝變化，輔助指導化學治療［18］。

4 結(jié)束語

31P-MRS在肝臟病學研究中是一種很有前途的研究工具，目前由于31P-MRS波譜成像技術(shù)對設備要求比較高，成像時間過長，波譜成像易受外界環(huán)境因素的影響、數(shù)據(jù)處理繁瑣等制約著其在臨床中的應用和推廣。隨著磁共振設備及技術(shù)的不斷發(fā)展，31P-MRS技術(shù)將會越來越多的應用于臨床，必將在肝癌診斷及肝癌治療前后評價方面起到越來越重要的作用。

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