H-MRS在顱內(nèi)常見腫瘤中的臨床應用

南京鼓樓醫(yī)院集團宿遷市人民醫(yī)院

(江蘇 宿遷 223800)

牛 磊 朱蒙蒙 王明皓崔 文 劉圓圓

H-MRS在顱內(nèi)常見腫瘤中的臨床應用

南京鼓樓醫(yī)院集團宿遷市人民醫(yī)院

(江蘇 宿遷 223800)

牛 磊 朱蒙蒙 王明皓崔 文 劉圓圓

目的 探討氫質(zhì)子磁共振波譜（1H-MRS）在顱內(nèi)常見腫瘤中的的臨床應用。方法 回顧性分析經(jīng)臨床診斷或經(jīng)手術(shù)病理證實的100例患者的MRI及1H-MRS資料，其中膠質(zhì)瘤42例，轉(zhuǎn)移瘤36例，腦膜瘤22例。計算瘤體及瘤周水腫區(qū)的Cho、Cr、NAA的濃度及Cho/Cr、NAA/ Cr、NAA/Cho的比值。結(jié)果 膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤三者之間腫瘤實質(zhì)區(qū)的Cho/Cr、NAA/Cr、NAA/Cho平均值與參照區(qū)比較有顯著差異(p＜0.05)；高、低級別膠質(zhì)瘤間瘤周水腫區(qū)的Cho/Cr、NAA/ Cho具有統(tǒng)計學差異(p＜0.05)，高級別膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤間瘤周水腫區(qū)的Cho/Cr、NAA/Cho具有統(tǒng)計學差異(p＜0.05)。結(jié)論1H-MRS是從微觀水平分析腦腫瘤代謝信息的無創(chuàng)性方法，在鑒別診斷顱內(nèi)腫瘤中有重要價值。

質(zhì)子磁共振波譜；顱內(nèi)腫瘤磁共振成像

質(zhì)子磁共振波譜(1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)是目前唯一可以無創(chuàng)地評價體內(nèi)組織細胞生化代謝的MRI技術(shù)，可以方便的得到活體的生化代謝信息，從而推斷組織的病理變化，對臨床診斷及推測預后具有指導意義。本文旨在通過對100例顱內(nèi)常見腦腫瘤患者進行注射對比劑后行1H-MRS檢查，探討1H-MRS對腦膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤的鑒別診斷價值。

1 資料與方法

1.1 資料.1 搜集我院2009年10月至2013年03月經(jīng)手術(shù)或臨床確診的100例患者資料，其中膠質(zhì)瘤42例，男25例，女17例，年齡29～68歲，平均48.2歲。按WHO2007年分類，Ⅰ～Ⅱ級膠質(zhì)瘤19例為低級組，Ⅲ～Ⅳ級膠質(zhì)瘤23例為高級組；轉(zhuǎn)移瘤36例，其中肺癌腦轉(zhuǎn)移27例，乳腺癌腦轉(zhuǎn)移6例，腎癌腦轉(zhuǎn)移2例，肝癌腦轉(zhuǎn)移1例。男22例，女14例，年齡40～71歲，平均51.3歲；腦膜瘤22例，男14例，女8例，年齡32～60歲，平均43.5歲。

1.2 方法.2 常規(guī)MRI檢查：使用德國西門子公司Magnetom Avanto Tim(76×18)1.5T超導磁共振系統(tǒng)。MRI平掃T1WI：TR448ms，TE8.7ms，F(xiàn)OV230mm；T2WI：TR4500ms,TE91ms；DWI b=1000，同時得到ADC圖，TR3400ms，TE102ms。增強掃描均使用T1WI壓脂掃描，層厚5mm，層間距1.5mm，對比劑為Gd-DTPA，用量為0.1mmol/kg。

1H-M R S,應用點分辨波譜分析法(p o i n t r e s o l v e d spectroscopy,PRESS)序列進行采集，測量參數(shù)TR1500ms，E135ms，采樣容積為20mm×20mm×20mm，平均次數(shù)192，掃描時間4.54min；利用MRI軸、矢、冠三個方位的圖像進行定位，感興趣區(qū)(volume of interset，VOI)由這三個斷層的交叉體積形成。放置定位框時應注意：將VOI放置在腫瘤的實性部分，取腫瘤的強化程度最大的區(qū)域。自動勻場和抑水以避免磁場的不均勻性，勻場效果達到水峰半高全寬(full width at half max，F(xiàn)WHM)＜12Hz,抑水率＞90%水平為滿意。

Table 1 The metabolic ratios of Glioma、Metastasis、meningioma in tumor parenchyma、peritumoral edema and normal parenchyma

Table 2 The metabolic ratios of Low-grade glioma 、High-grade glioma in tumor parenchyma、peritumoral edema and normal parenchyma

Table 3 The metabolic ratios of High-grade glioma、Metastasis in tumor parenchyma、peritumoral edema and normal parenchyma

1.31H-MRS圖像處理和數(shù)據(jù)分析1H-MRS原始圖像由機器自帶軟件進行后處理分析，獲得代謝物分布圖。數(shù)據(jù)的選取根據(jù)瘤體區(qū)(設(shè)定為強化區(qū)和強化區(qū)內(nèi)部)、腫瘤周圍水腫區(qū)(設(shè)定為未見強化但T2WI呈高信號區(qū)域)。主要觀察的代謝物有N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、膽堿(Cho)、肌酸(Cr)，由電腦計算出每種代謝物波峰的曲線下面積的大小(代表了每種物質(zhì)的相對濃度)及Cho/Cr、NAA/ Cr、NAA/Cho比值的大小。

1.4 統(tǒng)計學分析膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤不同區(qū)域的代謝物比值差別用單因素方差分析，兩兩比較方差齊時采用最小顯著差異法，方差不齊轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，方差齊后進行方差分析；分析高、低級別膠質(zhì)瘤及高級別膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤的各代謝物差異時用兩樣本t檢驗。P＜0.05為差異有顯著性，由SPSS 12.0統(tǒng)計軟件完成。

2 結(jié) 果

2.1 增強后1H-MMRRSS表現(xiàn) 100例腦腫瘤患者的1H-MRS見圖1～4，正常參照區(qū)1H-MRS表現(xiàn)清晰顯示NAA(2.0ppm)、Cr峰(3.0ppm)、Cho峰(3.2ppm)，NAA峰最高，Cho峰和Cr峰相當。19例Ⅰ～Ⅱ級膠質(zhì)瘤輕度升高的Cho峰(或升高不明顯)，中度或輕度減低的NAA和Cr峰，基本不出現(xiàn)Lip峰(圖1)。23例Ⅲ～Ⅳ級膠質(zhì)瘤在瘤體實質(zhì)區(qū)表現(xiàn)明顯升高的Cho峰，明顯減低的Cr峰和NAA峰。瘤周水腫區(qū)Cho也明顯升高，升高程度低于實質(zhì)區(qū)，Cr、NAA峰較正常組織低，但較實質(zhì)區(qū)高。17例可見不同程度Lac峰，8例可見脂質(zhì)(Lip)峰，(圖2)。36例腦轉(zhuǎn)移瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)NAA峰明顯下降、Cho明顯升高，Cr峰降低，23例可見Lip峰，9例見Lac峰(圖3)。22例腦膜瘤腫瘤實質(zhì)區(qū)NAA峰下降非常明顯，16例接近零，22例Cho峰明顯升高，11例可見Lac峰，12例測到Ala峰(圖4)。

2.2 測量分析結(jié)果膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤的代謝物在腫瘤實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)、正常對照區(qū)的比率結(jié)果見表1；低、高級別膠質(zhì)瘤在腫瘤實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)、正常對照區(qū)的比率結(jié)果見表2；高級別膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤在腫瘤實質(zhì)區(qū)、瘤周水腫區(qū)、正常對照區(qū)的比率結(jié)果見表3。

Figure1 Low-grade gliomas

Figure2 High-grade gliomas

Figure3 Metastatic tumors

Figure4 Meningeomas

表一可見，膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤實質(zhì)區(qū)的NAA/Cr、NAA/Cho均低于正常參考區(qū)，Cho/ Cr高于正常參考區(qū)，腦膜瘤的NAA/Cr、NAA/Cho明顯低于膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。膠質(zhì)瘤的NAA/Cr、NAA/Cho均低于轉(zhuǎn)移瘤，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。膠質(zhì)瘤的瘤周水腫區(qū)NAA/Cr、NAA/Cho低于轉(zhuǎn)移瘤，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

表二可見，高級別膠質(zhì)瘤較低級別膠質(zhì)瘤NAA/Cr、NAA/Cho低，Cho/Cr高，高、低級別膠質(zhì)瘤間瘤周水腫區(qū)的Cho/Cr、NAA/ Cho具有統(tǒng)計學差異(p＜0.05)。

表三可見，高級別膠質(zhì)瘤較轉(zhuǎn)移瘤，NAA/Cho低，Cho/Cr高。高級別膠質(zhì)瘤與轉(zhuǎn)移瘤間瘤周水腫區(qū)的Cho/Cr、NAA/Cho具有統(tǒng)計學差異(p＜0.05)。

3 討 論

3.11H-MRS技術(shù)的應用及其代謝產(chǎn)物的臨床意義1H-MRS技術(shù)為顱內(nèi)病變鑒別診斷提供了一種新的無創(chuàng)性的方法，不僅以波譜的形式表達出各種代謝物的濃度，直觀地獲取病變局部的代謝信息[1,2]，而且還可以對活體化學成分進行定量分析。在組織學水平確定顱內(nèi)腫瘤浸潤范圍，ROI區(qū)域可以包括瘤體區(qū)、水腫帶，以研究不同部位1H-MRS特點，更利于對病變的鑒別診斷[3]。在一些情況下，只有對比增強檢查可以更清楚顯示腫瘤邊界，可以區(qū)分腫瘤實性部分和囊性部分，從而有利于MRS檢查ROI的定位[4]。本研究以注射釓劑后的增強的MRS作為腦腫瘤的波譜成像的標準。

NAA僅存在于神經(jīng)組織中，是神經(jīng)元標志，膠質(zhì)瘤的NAA下降反映神經(jīng)組織被腫瘤組織替代或受侵犯。NAA下降以腫瘤實質(zhì)區(qū)明顯，高級別較低級別下降更明顯。Cho升高反映細胞增殖，實質(zhì)區(qū)更明顯，囊性、壞死區(qū)減少。Cr波峰由總肌酸中的甲肌組構(gòu)成，主要由肌酸(Cr)和磷酸肌酸(PCr)組成，是能量存儲、利用的重要化合物。在腦內(nèi)量相對恒定，可以將Cr波峰作為參照物。Lac出現(xiàn)說明組織缺血缺氧，無氧糖酵解加重組織壞死。Lip峰常在腫瘤壞死區(qū)及惡性程度較高的膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)，為來源于腫瘤巨噬細胞或壞死組織細胞將組織結(jié)構(gòu)中的脂質(zhì)分解為小分子脂質(zhì)。Ala來自糖分解中的丙酮酸，L-丙酮酸通過丙酮酸激酶導致丙酮酸增加，丙酮酸轉(zhuǎn)化為丙氨酸。

3.2 膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤增強后1H-MRS的表現(xiàn)

RS 膠質(zhì)瘤為顱內(nèi)最常見的腦腫瘤，1H-MRS主要表現(xiàn)，NAA顯著下降，Cho顯著升高，這種下降、升高程度與腫瘤惡性程度相關(guān)，惡性程度越高，NAA下降越明顯，Cho升高也越明顯，Cr呈輕度下降趨勢。隨著惡性程度升高，Lac、Lip峰出現(xiàn)頻率升高。本組19例Ⅰ～Ⅱ級膠質(zhì)瘤輕度升高的Cho峰，輕度減低的NAA和Cr峰，基本不出現(xiàn)Lip峰。23例Ⅲ～Ⅳ級膠質(zhì)瘤表現(xiàn)明顯升高的Cho峰，明顯減低的Cr峰和NAA峰。17例可見不同程度Lac峰，Lac峰呈倒置雙峰狀，難以作為腦腫瘤的定性指標，也不是惡性的可靠征象[5]。8例可見脂質(zhì)(Lip)峰。

腦轉(zhuǎn)移瘤1H-MRS特征表現(xiàn)，為顯著升高的Cho峰，NAA、Cr消失或下降明顯，Lip、Lac峰出現(xiàn)頻率較高。有人提出異常增高的Lip峰預示著病變的惡性程度很高，稱之為“死亡峰(death peak)”[6]，本組23例可見Lip峰。

腦膜瘤1H-MRS表現(xiàn)，NAA缺乏，Cr下降，Cho顯著升高，Ala峰出現(xiàn)。腦膜瘤為腦外腫瘤，無神經(jīng)元成分，所以NAA、Cr理論上應該缺乏。但是腦膜瘤較小，ROI易受正常腦實質(zhì)、顱骨等因素影響，有時可見較低NAA峰。在本組22例腦膜瘤中，有12例測到Ala峰，可作為鑒別腦膜瘤的特異性指標[7]。

3.31H-MRS對膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤的診斷和鑒別診斷價值 本文通過對顱內(nèi)腫瘤的1H-MRS研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤和腦膜瘤與正常腦組織波譜表現(xiàn)均存在差異，結(jié)果顯示Cho峰不等程度的升高，NAA、Cr峰不同程度的降低或消失，代謝物比值Cho/Cr升高，NAA/Cr、NAA/Cho降低，與正常參照區(qū)比較有顯著性差異(p＜0.05)。腦膜瘤的NAA/Cr、NAA/ Cho明顯低于膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。這提示正常神經(jīng)元脫失或功能障礙，腫瘤細胞增殖、代謝活躍、有絲分裂增加。

由于腫瘤組織中NAA下降，Cho升高，因此NAA/Cho比值能反映腫瘤區(qū)的化合物含量的變化。隨著腫瘤惡性程度的升高，NAA/ Cho比值更加低。本組高級別膠質(zhì)瘤較低級別膠質(zhì)瘤NAA/Cr、NAA/ Cho低，Cho/Cr高，瘤周水腫區(qū)的Cho/Cr、NAA/Cho具有統(tǒng)計學差異(p＜0.05)。從表2中可見NAA/Cho在高、低級別膠質(zhì)瘤中重疊部分最小，提示NAA/Cho比值在判斷腫瘤惡性程度、分級診斷中最敏感[8]。

高級別膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)有腫瘤細胞浸潤，瘤體邊界不是T1WI強化的區(qū)域，也不是T2WI高信號的范圍，也可能超過圖像上顯示異常區(qū)域以外的正常腦組織。Croteau等[9]的研究結(jié)果也證實腫瘤周邊區(qū)的存在，并認為高級別膠質(zhì)瘤并不是局限性腫瘤病變，腫瘤周邊區(qū)的出現(xiàn)為高度惡性膠質(zhì)瘤的特征性表現(xiàn)。本組研究高級別膠質(zhì)瘤瘤體及腫瘤周邊區(qū)NAA/Cho值小于轉(zhuǎn)移瘤，而Cho/ Cr值明顯大于轉(zhuǎn)移瘤。兩者具有統(tǒng)計學差異(p＜0.05)，見表3。與文獻報道一致，有助于膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤的鑒別[10]。

3.41H-MRS檢查技術(shù)存在的問題及展望1H-MRS是一種能對腦組織的代謝化合物進行定量分析的無創(chuàng)性方法，理想狀態(tài)情況下，單一共振線對應某一代謝物，實際上很多代謝物的譜線有重疊[11]，其影響因素如脈沖序列、TR和TE的選擇、體素的大小、ROI的確定、飽和帶的放置、水抑制以及勻場、線圈的類型、對比劑的應用等。另外，目前1H-MRS僅能采集幾種代謝物，對一些特殊意義的代謝物卻不能分辨。本組研究中對NAA、Cho、Cr等觀察效果較理想，但對Lac、Lip、mI等檢測效果較差。所以，不斷改進和完善MRI軟件，克服存在的一些問題，在疾病診斷中發(fā)揮更大作用。

綜上所述，1H-MRS是從微觀水平分析腦腫瘤代謝信息的無創(chuàng)性方法，提供更多惡性腫瘤的代謝信息，在鑒別診斷顱內(nèi)腦膠質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤中有重要價值。

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(本文編輯: 黎永濱)

Clinical Study of1H-magnetic Resonance Spectroscopy in the Diagnosis of Intracranial Tumors

NIU Lei,ZHU Meng-meng,WANG Ming-hao,et al.,
Nanjing Drum Tower Hospital Group Suqian City People's Hospital Jiangsu 223800,China

dss]]1H-magnetic Resonance Spectroscopy;Magnetic Resonance Imaging; Intracranial Tumors

R739.41，R445.2

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.03.10

2014-04-20

牛磊

[Abstrraacctt]] Objeccttiivvee To explore the clinical value of1H-MRS in the differential diagnosis of intracranial tumors. Metthhooddss MRI and1H-MRS data of 100 patients confirmed by clinical or histopathologic results were analyzed retrospectively, including 42 gliomas, 36 metastases and 22 meningiomas.The concentration of Cho、Cr and NAA and the ratio of Cho/Cr、NAA/Cr and NAA/Cho in tumor parenchyma and peritumoral edema were calculated. Ressuullttss The ratios of Cho/Cr、NAA/Cr and NAA/Cho, among gliomas、metastases and meningiomas, from which tumor parenchyma showed significant differences when compared with that of normal brain tissues(p＜0.05).In voxels of peritumoral edema, the ratios of Cho/Cr and NAA/Cho splid high and low grade gliomas presented significant differences(p＜0.05), meanwhile the ratios of Cho/Cr and NAA/ Cho between high grade gliomas and metastases revealed significant differences(p＜0.05). Concluussiioonn1H-MRS is a powerful noninvasive method for the study of metabolism of brain tumor in the level of microcosm and is a very important and useful tool in evaluating intracranial tumors.