MRS的基本概念與臨床應(yīng)用（二）

婁 晶，王光彬

（1.山東省濟(jì)南市中醫(yī)醫(yī)院，山東 濟(jì)南250012；2.山東省醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究所，山東 濟(jì)南250021）

3 前列腺1 H－MRS的信號(hào)特點(diǎn)及臨床應(yīng)用

3.1 前列腺1H－MRS的正常譜線及各種代謝物的信號(hào)特點(diǎn) 枸櫞酸鹽（citrate，Cit）、膽堿類化合物（choline，Cho）和肌酸（creatine，Cr）是前列腺1HMRS中最易觀察到的代謝物，也是最有價(jià)值的指標(biāo)（圖4）。臨床上常測量Cit與Cho＋Cr的比率來鑒別腫瘤組織和非腫瘤組織。①Cit：化學(xué)位移大約位于2.6～2.7ppm，是活體細(xì)胞線粒體內(nèi)三羧酸循環(huán)的重要代謝產(chǎn)物，為精液的組成成分。正常和增生前列腺組織的分泌細(xì)胞可分泌Cit，其腺管有濃縮分泌液的能力，其內(nèi)Cit濃度較高（約1.2mmol），為其他軟組織的3～10倍［15］；而前列腺癌組織無法分化形成能存儲(chǔ)高濃度Cit的腺管，不同程度減少或喪失了分泌和濃縮Cit的能力，因此在前列腺癌組織內(nèi)Cit的濃度很低。②Cho：化學(xué)位移大約位于

3.2 ppm，Cho化合物包括膽堿（Choline）、磷酸膽堿（phosphocholine，PC）、甘油磷酸膽堿（glycerophosphocholine，GPC）、乙醇胺（ethanolamine）、磷酸乙醇胺（phosphoethanolamine）等，均與細(xì)胞膜的合成與降解有關(guān)。前列腺癌和前列腺增生時(shí)細(xì)胞的增殖速率加快導(dǎo)致Cho的水平上升，因此在前列腺癌和前列腺增生組織內(nèi)Cho的濃度升高。③Cr：化學(xué)位移大約位于3.0ppm，與Cho共振峰部分重疊，不易分離，往往與Cho合并計(jì)算。Cr參與體內(nèi)的能量代謝。文獻(xiàn)［16］報(bào)道，Cr的濃度在前列腺癌、前列腺增生和正常前列腺組織內(nèi)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另外，在活體前列腺M(fèi)RS上可以分辨其他的代謝物波峰，如脂質(zhì)（lipid，Lip）、肌醇（myoinositol－，mI）和多胺（polyamine，POL）。脂質(zhì)的共振峰位于0.5～2.2ppm，如果掃描時(shí)不行脂肪抑制或脂肪抑制效果不好，在MRS上為最顯著的波峰。

3.2 前列腺1H－MRS的臨床應(yīng)用 前列腺癌的MRS研究最早開始于20世紀(jì)80年代末。隨著高場強(qiáng)MR機(jī)的出現(xiàn)，特別是直腸內(nèi)表面線圈的開發(fā)應(yīng)用，前列腺的MRS研究逐漸從實(shí)驗(yàn)室研究進(jìn)入到臨床應(yīng)用階段。目前，1H－MRS和MRI能無創(chuàng)地評(píng)價(jià)前列腺癌的解剖分布及腫瘤生物學(xué)特征，在前列腺癌的診斷、分級(jí)及治療后隨訪中有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。

3.2.1 前列腺1H－MRS不同解剖區(qū)域的波譜特征正常前列腺的代謝物水平存在明顯的區(qū)帶性分布差異，前列腺外周帶（peripheral zone，PZ）腺體含有高水平的Cit和中等量的Cho，且不隨年齡發(fā)生變化；中央?yún)^(qū)腺體Cit含量約為PZ組織的1／4，且隨年齡增長逐步降低［17］。不同解剖區(qū)域的平均Cho水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.2.2 MRS在前列腺良、惡性病變鑒別診斷中的應(yīng)用 MRS可通過測量Cho、Cr和Cit等的濃度與比值，在前列腺良、惡性病變鑒別診斷中發(fā)揮重要作用，克服常規(guī)MRI的局限性。據(jù)報(bào)道［18］：前列腺增生的Cit和Cho水平與PZ相近，分別約為后者的0.84和1.14，其中（Cho＋Cr）／Cit約為0.61；而前列腺癌的Cit水平顯著下降，約為正常PZ濃度的32%，Cho水平明顯增高，約為正常PZ的1.58倍，其（Cho＋Cr）／Cit約為2.10。

3.2.3 前列腺癌的診斷 前列腺癌1H－MRS以Cit、POL減低而Cho含量增加為其主要特征（圖5）。其中，Cit減低反映了在腫瘤細(xì)胞中枸櫞酸代謝由合成向分解方向上的轉(zhuǎn)變；Cho含量的增加則可能歸因于腫瘤細(xì)胞增殖導(dǎo)致的細(xì)胞膜更新速度加快。在前列腺癌的 MRS研究中，通常以（Cho＋Cr）／Cit作為診斷前列癌的代謝物指標(biāo)，其平均比值顯著高于前列腺良性增生和正常的前列腺組織；采用前列腺區(qū)帶標(biāo)準(zhǔn)化閾值法區(qū)分良、惡性病變具有較高的準(zhǔn)確性。應(yīng)用圖像融合軟件，MRS數(shù)據(jù)可以疊加到前列腺的MRI斷面解剖圖像上形成彩色的代謝物數(shù)據(jù)分布圖，從而直觀地描述出腫瘤的位置和大小。因此，聯(lián)合應(yīng)用MRS／質(zhì)子磁共振波譜成像（MRSI）能提高前列腺定位活檢診斷前列腺癌的敏感性和特異性。此外，前列腺內(nèi)微小癌灶的準(zhǔn)確定位對(duì)實(shí)施腫瘤主動(dòng)性監(jiān)測和局部消融治療具有重大臨床價(jià)值。

3.2.4 前列腺癌的分級(jí)和臨床分期 組織學(xué)上前列腺癌可分為高分化和低分化腺癌。低分化癌惡性度高，生物侵襲性高，患者預(yù)后差。前列腺癌的Cit含量水平與腫瘤的病理學(xué)分級(jí)有關(guān)聯(lián)，高分化癌組織中Cit含量降低，而低分化腫瘤中缺失。大多數(shù)前列腺癌為低惡性腫瘤，區(qū)分前列腺內(nèi)“惰性”腫瘤可以避免對(duì)患者的過度治療。在前列腺癌伴有包膜外侵犯時(shí)，MRSI測得的各葉內(nèi)腫瘤體積分?jǐn)?shù)較無包膜外侵犯的腫瘤顯著增高，能對(duì)前列腺癌灶進(jìn)行無創(chuàng)性評(píng)估，不受觀察者的主觀性因素影響。

3.2.5 前列腺癌的治療計(jì)劃 前列腺癌 MRI／MRSI分期的前瞻性設(shè)計(jì)對(duì)高分化腫瘤的治療方案具有重要價(jià)值。一般來講，放療前前列腺癌包膜外擴(kuò)散超出5mm是預(yù)后不良的指標(biāo)，往往提示需要實(shí)施積極治療方案。文獻(xiàn)［19］報(bào)道，圖像融合軟件結(jié)合MRI／MRSI資料進(jìn)行放射治療劑量－容積規(guī)劃能降低對(duì)膀胱、直腸及股骨頭的照射劑量，對(duì)前列腺腫瘤區(qū)域?qū)嵤﹥?yōu)化劑量照射。

4 肝臟1 H－MRS的信號(hào)特點(diǎn)及臨床應(yīng)用

4.1 肝臟1H－MRS正常譜線及各種代謝物的信號(hào)特點(diǎn)1H－MRS因?qū)嵤┓奖恪NR高而采集時(shí)間相對(duì)短，臨床上比31P－MRS應(yīng)用更廣泛，在參數(shù)選擇上需采用更多信號(hào)平均次數(shù)和盡可能大的體素，并需要進(jìn)行充分的預(yù)掃描校正和有效的水抑制以保證波譜質(zhì)量。肝臟1H－MRS幾個(gè)較明顯的共振峰包括（圖6）：①Lip：化學(xué)位移位于0.8～2.3ppm；②Cho：化學(xué)位移大約位于3.22ppm，膽堿及其衍生物是細(xì)胞膜磷脂代謝中的重要成分，峰值增高可能意味著細(xì)胞膜磷脂合成增加，而在腫瘤組織中膽堿成分的增減是細(xì)胞增殖活躍的結(jié)果；③mI、糖原和葡萄糖基（Glyc＋Gluc）的未分裂共振峰：化學(xué)位移位于3.35～3.90ppm；④谷氨酸胺（Gln）和谷氨酸鹽（Glu）的復(fù)合物（Gln＋Glu，Glx）：化學(xué)位移位于2.2～2.6ppm；另外，還有位于4.0ppm處不恒定的未知名峰?，F(xiàn)階段，1H－MRS主要用于脂肪肝、肝纖維化的診斷與分級(jí)，以及肝臟腫瘤的診斷與治療評(píng)價(jià)。

4.2 肝臟1H－MRS的臨床應(yīng)用

4.2.1 脂肪肝的診斷與分級(jí) 脂肪肝是以肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過度沉積為特征的病理改變。按肝細(xì)胞內(nèi)脂肪含量，脂肪肝的嚴(yán)重程度分為0～Ⅲ級(jí)：0級(jí)，脂肪含量＜5%；Ⅰ級(jí)，6%～33%；Ⅱ級(jí)，34%～66%；Ⅲ級(jí)，＞66%。1H－MRS能直接顯示脂肪酸分子內(nèi)不同種類質(zhì)子的信號(hào)強(qiáng)度，被認(rèn)為是肝臟脂肪定量分析最準(zhǔn)確的MRI技術(shù)。三酰甘油在波譜上顯示的脂質(zhì)共振峰包括：－CH3，位于0.9ppm；－CH2，位于2.0 ppm和2.2ppm；－CH，位于5.3ppm，其中最主要的是－CH3和－CH2基團(tuán)的共振峰，通常－CH 共振峰因鄰近水的共振峰被“淹沒”（圖7）。據(jù)文獻(xiàn)［20］報(bào)道，可以用脂質(zhì)分?jǐn)?shù)來量化肝臟脂肪浸潤程度，脂質(zhì)分?jǐn)?shù)為脂肪信號(hào)峰下面積（0.5～3.0ppm）與所有峰下面積（0.5～5.5ppm）的比值。1H－MRS技術(shù)及數(shù)據(jù)后處理過程較其他評(píng)價(jià)脂肪肝的技術(shù)復(fù)雜，限制了它在脂肪肝診斷中的應(yīng)用。

4.2.2 肝纖維化的診斷與分級(jí) 肝纖維化和肝硬化是各種慢性肝病的共同結(jié)局，肝纖維化最終導(dǎo)致肝硬化、肝功能異常、門靜脈高壓等嚴(yán)重病情，且肝硬化患者發(fā)生肝癌的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)顯著增加。肝組織活檢被認(rèn)為是診斷肝纖維化的金標(biāo)準(zhǔn)，但其為有創(chuàng)檢查，并不適合大面積的人群篩查和長時(shí)間的臨床隨訪。Cho等［21］認(rèn)為，1H－MRS對(duì)肝炎后肝纖維化的診斷與分級(jí)具有潛在應(yīng)用價(jià)值。通過對(duì)慢性肝炎患者的Glx、糖原－葡萄糖復(fù)合物及Cho峰下面積的測量，并計(jì)算出與Lip峰的相對(duì)比值，結(jié)果表明，這些代謝物比值與肝臟的病理組織學(xué)特征呈顯著正相關(guān)，可能與肝內(nèi)Lip含量下降或其他代謝產(chǎn)物相對(duì)增加有關(guān)。

4.2.3 肝臟腫瘤的診斷與治療評(píng)價(jià) 肝內(nèi)局限性病灶的1H－MRS中，Cho類化合物共振峰是重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，在腫瘤組織中Cho成分的增減被認(rèn)為是細(xì)胞增殖活躍的結(jié)果。據(jù)文獻(xiàn)［22］報(bào)道，MRS能反映出肝細(xì)胞肝癌從發(fā)生至發(fā)展的各個(gè)階段代謝物水平的改變，Cho／Lip呈漸進(jìn)性增加。此外，1H－MRS還應(yīng)用于肝細(xì)胞癌治療后的隨訪。Cho化合物的信號(hào)強(qiáng)度與活性腫瘤組織之間有顯著的關(guān)聯(lián)，絕大多數(shù)肝細(xì)胞肝癌在TACE術(shù)后表現(xiàn)為Cho化合物峰下降。

5 乳腺1 H－MRS的信號(hào)特點(diǎn)及臨床應(yīng)用

5.1 乳腺1H－MRS正常譜線及各種代謝物的信號(hào)特點(diǎn) 磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)（DCE－MRI）診斷乳腺癌的敏感性達(dá)100%，但特異性較低，而MRS可以無創(chuàng)地分析乳腺腫塊內(nèi)的化合物成分，提高了MRI診斷乳腺癌的特異性，是對(duì)DCE成像的重要補(bǔ)充。MRS診斷乳腺癌主要依靠磷酸膽堿（P－Cho）峰，其與乳腺癌細(xì)胞增生緊密相關(guān)，可以作為乳腺癌的生物標(biāo)記。

P－Cho：化學(xué)位移大約位于3.23ppm，在 MRS上對(duì)應(yīng)總膽堿峰（tCho）。tCho峰信號(hào)主要來自所選體素中的磷酸膽堿、甘油磷酸膽堿及游離膽堿等，?；撬帷⒓◆?、卵磷脂及葡萄糖等物質(zhì)也有貢獻(xiàn)。?；撬帷⒏视土姿崮憠A、肌醇等共振峰位于3.28～3.35ppm（圖8）；水峰也是乳腺波譜曲線中重要的峰之一，其化學(xué)位移位于4.74ppm。P－Cho升高，一般提示細(xì)胞增生活躍或細(xì)胞數(shù)目增多。

另外，乳腺腺體內(nèi)含有較多的脂肪組織，在MRS譜線上可見到高而寬大的波峰，可作為對(duì)照的波峰。

5.2 乳腺1H－MRS的臨床應(yīng)用 評(píng)估乳腺病變性質(zhì)：正常乳腺細(xì)胞向不典型增生細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)變的過程中，胞內(nèi)代謝發(fā)生變化，Cho的濃度逐漸增加。Cho峰升高，一般提示細(xì)胞增生活躍或細(xì)胞數(shù)目增多，而乳腺癌細(xì)胞與正常乳腺上皮細(xì)胞相比，乳腺癌細(xì)胞中膽堿運(yùn)轉(zhuǎn)速度和膽堿酶活性較正常乳腺上皮細(xì)胞升高數(shù)倍，Cho濃度增高，有助于區(qū)分乳腺病灶的良、惡性（圖9）。文獻(xiàn)［23］報(bào)道，單獨(dú)使用MRS，診斷乳腺癌的敏感性為83%，特異性為85%；對(duì)于40歲以下的年輕婦女，單獨(dú)使用 MRS診斷乳腺癌的敏感性和特異性均為100%。此外，MRS譜線分析還可以提供MRI診斷乳腺癌的陽性預(yù)測值，避免患者接受不必要的活檢。

監(jiān)測乳腺癌新輔助化療療效：新輔助化療可以縮小晚期乳腺癌病灶的體積，提高手術(shù)切除成功率和實(shí)施保乳手術(shù)的可能，改善患者預(yù)后。大多數(shù)MRS研究使用tCho峰高變化或水／脂峰高比變化評(píng)估化療療效。MRS能在DCE－MRI顯示病灶形態(tài)變化之前檢測到腫瘤細(xì)胞內(nèi)的代謝變化，在治療的極早期預(yù)測患者對(duì)化療的反應(yīng)，減少不必要的化療毒性傷害，及早更換有效的化療方案，具有重要的臨床意義。但MRS評(píng)估化療療效的最佳指標(biāo)和最佳時(shí)間仍待進(jìn)一步研究［24］。

目前，MRS作為無創(chuàng)性地研究人體器官組織代謝及生化改變、進(jìn)行化合物定量分析的唯一方法，應(yīng)用越來越廣泛，可對(duì)疾病治療后的功能恢復(fù)、功能性重建進(jìn)行深入的研究，并且可以定性、定量地檢測藥物治療的療效，為臨床診斷、治療及評(píng)估預(yù)后提供可靠依據(jù)。相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，MRS必將在疾病診治中發(fā)揮越來越重要的作用。

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圖4 正常前列腺的1 H－MRS譜線，枸櫞酸鹽（Cit）峰位于2.6～2.7ppm，峰值最高；膽堿類化合物（Cho）、肌酸（Cr）峰分別位于3.2ppm、3.0ppm，2個(gè)共振峰部分重疊，不易分離，常需合并計(jì)算；此波譜（Cho＋Cr）／Cit顯示為0.668，屬于正常前列腺組織的譜線 圖5 65歲，男，右側(cè)外周葉前列腺癌 圖5a T2WI像MRS體素的定位區(qū)域，其中1區(qū)、2區(qū)分別為C圖、B圖譜線 圖5b 左側(cè)外周葉正常前列腺體素的1 H波譜及病理圖片，譜線Cit峰較高，Cho＋Cr較低 圖5c 右側(cè)外周葉前列腺癌體素的1 H波譜及病理圖片，譜線Cit峰較低，Cho＋Cr較高 圖6 健康志愿者肝臟波譜 圖6a T2WI定位像顯示MRS的ROI至少離肝臟邊緣1cm，避免大血管的干擾 圖6b 肝臟1 H－MRS顯示巨大的水和脂質(zhì)（Lip）峰，三酰甘油主要的共振峰分別由－CH3和－CH2各基團(tuán)中的氫質(zhì)子貢獻(xiàn)，位于0.9ppm和1.3～1.6ppm，其他肝組織代謝物共振峰通常比水和脂質(zhì)小而難以區(qū)分 圖7 肝細(xì)胞肝癌在TACE術(shù)后2d的1 H－MRS 圖7a 肝臟CT平掃顯示肝右葉下緣腫瘤區(qū)碘油沉積（箭頭） 圖7b MRI定位像顯示MRS的ROI位于腫瘤區(qū)域 圖7c 腫瘤TACE治療前、后的1 H－MRS比較顯示治療后Cho顯著減低，而由于碘油沉積腫瘤治療后Lip峰明顯增高（0.9～1.4ppm） 圖8 健康志愿者乳腺M(fèi)RI圖像與MRS譜線 圖8a 乳腺M(fèi)RI顯示ROI在乳腺組織的定位 圖8b TR＝2 000s，TE＝135s時(shí)采集，Lip峰位于1.33ppm，總膽堿峰（tCho）位于3.28ppm，水峰位于4.74ppm圖9 乳腺癌MRI圖像與MRS譜線 圖9a 增強(qiáng)T1WI顯示體素位置于浸潤性導(dǎo)管癌病變組織內(nèi) 圖9b MRS譜線示Cr峰位于3.04 ppm，磷酸膽堿峰（P－Cho）位于3.23ppm，Lip峰位于0.90ppm、1.33ppm，P－Cho峰明顯升高，提示病灶為惡性

（續(xù)完）