Gd－DTPA對單體素氫質(zhì)子磁共振波譜的影響研究

王亦強(qiáng) 范國光

中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 遼寧 沈陽 110001

氫質(zhì)子磁共振波譜(1H Magnetic Resonance Spectroscopy，1H－MRS)是一種非侵入性檢測活體組織內(nèi)化學(xué)成分的方法。通過MRS評價腦腫瘤的應(yīng)用越來越多，它可以提供腫瘤組織的代謝、生化改變等方面的信息，為腦腫瘤定量分析提供了新途徑。注射對比劑后對病變區(qū)行1H－MRS檢查，有助于腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)及壞死囊變區(qū)的區(qū)分，能夠在波譜分析時更準(zhǔn)確設(shè)置體素，為腦腫瘤的診斷、分級診斷及浸潤范圍等方面提供幫助。本研究旨在探討對比劑在膠質(zhì)瘤患者中是否對磁共振波譜構(gòu)成影響。

資料與方法

研究對象:選取2010年11月～2012年4月期間臨床收治的29例腦膠質(zhì)瘤患者，年齡31－79歲，平均51.5歲，所有病例均經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)。根據(jù)WHO2000年分類標(biāo)準(zhǔn)，其中低級別膠質(zhì)瘤(low－grade astrocytomas，LGAⅠ－Ⅱ級)12例，高級別膠質(zhì)瘤(high－grade astrocytomas，HGAⅢ －Ⅳ級)17例。另外，選取10例健康志愿者作為正常對照組，年齡28～67歲，平均40.3歲，其中男6例，女4例。所有患者均獲得知情同意后，行MRI平掃和增強(qiáng)檢查，并于增強(qiáng)前后分別進(jìn)行1H－MRS掃描。

檢查方法:使用1.5T磁共振成像儀(Signa HD，GE公司)，頭顱正交線圈，常規(guī)軸位SE－T1WI(TR/TE 1800/23)，F(xiàn)SE－T2WI(TR/TE 5000/114)及T2 FLAIR序列(TR/TE 9000/134)掃描，參數(shù)如下:矩陣512×512，F(xiàn)OV 240mm ×240mm，層厚6mm，層距1mm。平掃結(jié)束后行單體素1H－MRS掃描，常規(guī)掃描后增強(qiáng)掃描前采用定點(diǎn)分辨磁共振波譜序列(PRESS)掃描，TR 1500ms，TE 35ms，體素厚度20mm。通過自動掃描程序，完成體素的勻場及水抑制。根據(jù)病灶特征選定感興趣區(qū)(ROI)，ROI的選擇既要避開骨骼、氣體、脂肪及鈣化等區(qū)域，又要盡可能涵蓋腫瘤實(shí)質(zhì)區(qū)。成像時間約為312s。之后，靜脈團(tuán)注Gd－DTPA，行橫斷位、矢狀位及冠狀位T1W增強(qiáng)掃描后，立即以相同的成像參數(shù)采集增強(qiáng)后MRS，成像時間在注射對比劑后5～10min內(nèi)。

圖像處理及數(shù)據(jù)分析:測定的代謝物包括氮－乙酰天門冬氨酸(NAA)、膽堿復(fù)合物(Cho)、肌酸復(fù)合物(Cr)和肌醇(mI)。由機(jī)器軟件(Functiontool 3.1)自動計算 NAA、Cho、Cr、mI的峰下面積和Cho/Cr、NAA/Cr、mI/Cr比值，對注射對比劑前后的兩次1H－MRS的結(jié)果進(jìn)行比較。

統(tǒng)計學(xué)分析:應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，全部統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用配對t檢驗(yàn)比較注入Gd－DTPA增強(qiáng)前后同一感興趣區(qū)各項(xiàng)參數(shù)及比值之間的差異。

結(jié) 果

增強(qiáng)前、后譜線形態(tài)比較相似，Cho波峰高度略下降(圖1－4)，高級別膠質(zhì)瘤組增強(qiáng)前代謝物Cho/Cr、NAA/Cr、mI/Cr的平均比值分別為2.57 ±0.61、0.71 ±0.23、0.51 ±0.19;而增強(qiáng)后分別為2.49 ±0.73、0.75 ±0.26、0.44 ±0.24。低級別膠質(zhì)瘤組增強(qiáng)前代謝物 Cho/Cr、NAA/Cr、mI/Cr的平均比值分別為1.97 ±0.59、0.92 ±0.18、0.57 ±0.21;而增強(qiáng)后分別為 1.83 ±0.51、0.98±0.13、0.61±0.17。結(jié)果顯示，對比劑對代謝物比值的影響差異無統(tǒng)計學(xué)意義，P值均＞0.05見表1。

圖1－4為1例48歲女性膠質(zhì)瘤患者M(jìn)RI與MRS圖像。圖1、2分別為橫軸位T2W波譜定位圖和T1W增強(qiáng)圖像，顯示右顳葉高級別膠質(zhì)瘤，增強(qiáng)出現(xiàn)明顯不規(guī)則環(huán)樣強(qiáng)化。圖3、4分別為膠質(zhì)瘤增強(qiáng)前和增強(qiáng)后的MRS圖像，譜線顯示Cho峰上升，NAA峰下降，Cr峰變化不大，并分別在1.33ppm和0.9ppm附近出現(xiàn)正向Lac峰和Lip峰。但增強(qiáng)后譜線中Cho峰較增強(qiáng)前略下降。

表1 增強(qiáng)前與增強(qiáng)后Cho/Cr、NAA/Cr、mI/Cr比值

討 論

磁共振波譜形成的原理包括化學(xué)位移及J－耦合兩種物理現(xiàn)象。由于化學(xué)位移會引起共振峰數(shù)目和位置的改變，說明化合物中同種原子核所處的化學(xué)環(huán)境及化合物結(jié)構(gòu)上存在差別，據(jù)此可檢測化合物的成分組成。通過檢測MRS譜線中的化合物改變情況，為顱腦腫瘤與非腫瘤性疾病的診斷提供幫助，尤其在膠質(zhì)瘤的分級方面具有重要意義［1］。

應(yīng)用對比劑既能夠增加組織與病變之間的對比和圖像信噪比，可以對腫瘤的實(shí)質(zhì)區(qū)和壞死區(qū)進(jìn)行有效區(qū)分，從而指導(dǎo)行MRS檢查時VOI的準(zhǔn)確放置，可以提高檢測各代謝物的含量，將有助于腫瘤的定性診斷及分級診斷。Gd－DTPA作為目前使用最為普遍的造影劑，是一種細(xì)胞外間隙的非特異性對比劑，是利用腫瘤組織破壞血腦屏障，使對比劑由血管內(nèi)滲透到腫瘤組織的細(xì)胞外間隙，從而產(chǎn)生腫瘤組織的強(qiáng)化。因?yàn)檎ＤX組織有完整的血腦屏障，注入的對比劑不能夠通過完全處于細(xì)胞外間隙，在分布上亦無選擇性，故不顯示增強(qiáng)或無明顯增強(qiáng)，而腦腫瘤不但破壞了血腦屏障，而且有異常血管團(tuán)的形成，使得腫瘤區(qū)域出現(xiàn)異常對比增強(qiáng)。應(yīng)用對比劑可使腦腫瘤的檢出率和診斷率大大提高。

一直以來，關(guān)于增強(qiáng)對比劑是否對磁共振波譜構(gòu)成影響說法不一。Sijens等發(fā)現(xiàn)注入對比劑后波譜Cho信號值下降40%以內(nèi)［2］，其據(jù)此提出1H－MRS應(yīng)于無對比劑的情況下實(shí)行。Murphy等通過體外試驗(yàn)表明［3］，Gd－DTPA對馳豫時間的影響由大到小依次為Cho、Cr、NAA。Smith等亦對10例腦腫瘤患者行單體素MRS研究發(fā)現(xiàn)，注射對比劑后各代謝峰無明顯變化［4］。張凱等對顱內(nèi)腫瘤性病變在注射對比劑前后MRS結(jié)果進(jìn)行比較研究［5］，結(jié)果發(fā)現(xiàn) Cho值在增強(qiáng)前后有改變，但 Cho/Cr、Cho、NAA的變化差異卻無統(tǒng)計學(xué)意義。

本組的研究結(jié)果表明增強(qiáng)掃描前較增強(qiáng)掃描后波譜譜線更為尖銳，各代謝物峰間的分界更明顯，基線更平穩(wěn)。盡管從數(shù)值上增強(qiáng)前后NAA、Cr、Cho、mI波峰下面積均發(fā)生不同的變化，但其變化差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這可能是由以下原因造成:對比劑產(chǎn)生的順磁性作用是通過代謝產(chǎn)物內(nèi)質(zhì)子與對比劑內(nèi)不成對電子的偶極－偶極作用和無矢量耦合作用實(shí)現(xiàn)的。如果要發(fā)生這種作用，對比劑和代謝產(chǎn)物必須得接近到一定程度，即它們的不成對電子應(yīng)靠近質(zhì)子3×10～10m之內(nèi)。Calabi等研究認(rèn)為Gd－DTPA不能穿過細(xì)胞膜［6］，故不能與僅存在于細(xì)胞內(nèi)的NAA和Cr作用，而細(xì)胞外同樣存在膽堿池，能夠與對比劑接近到產(chǎn)生耦合作用的距離。另外，由于釓螯合物帶有負(fù)電荷，易于與帶正電荷的Cho相互吸引產(chǎn)生作用。而NAA和Cr均帶負(fù)電荷，與釓螯合物的相互排斥使之相互作用減少至可檢測的閾值以下。而正常對照組，由于血腦屏障完整，對比劑沒能進(jìn)入血管外的組織間隙與氫質(zhì)子發(fā)生作用，所以不會改變各代謝物的信號強(qiáng)度。

綜上所述，我們認(rèn)為對比劑Gd－DTPA對單體素1H－MRS結(jié)果分析不產(chǎn)生顯著影響。1H－MRS檢查可以在增強(qiáng)后進(jìn)行，將有助于體素位置的選擇，從而能更準(zhǔn)確表達(dá)病變區(qū)域組織代謝情況，為顱腦疾病的定性診斷提供幫助。

1 Senft C，Hattingen E，Pilatus U，et al.Diagnostic value of proton magnetic resonance spectroscopy in the noninvasive grading of solid gliomas:comparison of maximum and mean choline values.Neurosurgery，2009，65(5):908－913.

2 Sijens PE，van de Bent MJ，Nowak PJ，etal.1H chemicalshift imaging reveals loss ofbrain tumor choline signalafter administration of Gd－contrast［J］.Magn Reson Med，1997，37(2):222 －225.

3 Murphy PS，Leach MO，Rowland IJ.Signalmodulation in 1H magnetic resonance spectroscopy using contrast agents:proton relaxivities of choline，creatine，and N － acetylaspartate.Magn Reson Med，1999(42):1155－1158.

4 Smith JK，Kwock L，CastiuoM.Effect of contrast material single volume proton MR spectroscopy［J］.AJNR，2000，21(6):1084 －1089.

5 張凱，李傳福，劉影，等.對比劑對3T氫質(zhì)子MR波譜的影響［J］.中華放射學(xué)雜志，2006，50(10):1095 －1097.

6 Calabi L，Alfieri G，Biondi L，et al.Application of high － resolution magic－angle spinning NMR spectroscopy to define the cell uptake of mri contrast agents.J Magn Reson，2002(156):222 －229.