腦多發(fā)性硬化1 H磁共振質(zhì)子波譜分析應(yīng)用研究

山東省臨沂市沂水中心醫(yī)院影像科(山東 臨沂 276400)

武傳華 張志國 尤克增

多發(fā)性硬化(multiple sclerosis, MS)是一種免疫介導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎性，伴神經(jīng)元的脫髓鞘疾病，典型病理學特點是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)血管周圍或腦室周圍炎性浸潤和脫髓鞘改變，形成硬化斑和病損灶，以病灶多發(fā)、病程緩解與復(fù)發(fā)交替為特征，是青年人最常見的致殘性神經(jīng)疾患[1,14]。近年來MS發(fā)病呈增高趨勢，氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-magentic resonance spectroscopy,1H-MRS)是目前唯一可以無創(chuàng)活體研究腦組織代謝與生化指標測定的非侵襲性技術(shù)[2-4,15]，筆者參照Mcdonald所制訂的診斷標準[5]，對29例符合MS臨床診斷的患者進行腦磁共振波譜分析，以期提高對MS患者1H-MRS表現(xiàn)的認識。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 本文收集2006年10月至2013年8月臨床確診的多發(fā)性硬化(MS)患者29例，診斷均符合國際MS診斷推薦標準。其中男性8例，女性21例；年齡18～58歲，平均為39.6歲。29例中，復(fù)發(fā)緩解型17例，繼發(fā)進展型6例，原發(fā)進展型3例，病程最長7年，最短4天，平均19個月。肢體無力25例，感覺障礙22例，視物模糊19例，構(gòu)音障礙及飲水嗆咳10例，記憶力減退、反應(yīng)遲鈍11例，尿便障礙5例。發(fā)病前感冒11例，情緒激動4例。所有患者均行常規(guī)MRI平掃、增強掃描和1HMRS成像。所有患者均行腦脊液(CSF)檢查，15例蛋白不同程度增高，13例IgG指數(shù)增高。視覺誘發(fā)電位(VEP)檢查，21例異常，表現(xiàn)為P100潛伏期延長、振幅下降，陽性率70%。按年齡、性別及例數(shù)相匹配，選取29例無神經(jīng)系統(tǒng)疾患的志愿者作為對照組，對志愿者均施行了知情告知。

1.2 MRI成像技術(shù) 采用Siemens verio 3.0T超導(dǎo)型MR掃描儀，12通道頭顱線圈進行MRI掃描。SPACE脈沖序列T2WI：TR/TE=3000/1283ms，層厚6mm，層間隔1.5mm，F(xiàn)OV 102mm×81.2mm，掃描矩陣206×512。FLASH脈沖序列T1WI：TR/TE=30ms/4.96ms。29例行釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)靜脈注射增強掃描，劑量0.2mmol/Kg體重，注射速率2.0ml/s。1HMRS采用點波譜分析法CSI-SE135序列：TR=1700ms，TE135mc，3次采集，VOL 80×80mm，F(xiàn)OV 160×160mm，病變興趣區(qū)分別置于病變中心及病變周邊，避開顱骨及腦脊液。選取36處病灶(其中急性活動病灶17處，增強掃描明顯強化；靜止病灶19處，增強無強化)作為MS患者1H-MRI檢查的感興趣區(qū)，正常對照組選取與MS病灶對應(yīng)部位36處同樣大小的正常腦白質(zhì)，將獲得的原始數(shù)據(jù)傳至adw4.2工作站，用Functool 2軟件獲得主要代謝物波譜，測量各代謝產(chǎn)物包括N-乙酰天門冬氨酸(N-acetylasparate；NAA)、膽堿化合物(choine；Cho，3.25ppm)、總肌酸(Creatine；Cr)、乳酸(Lactate；Lac)、谷氨酰酸和谷氨酸(Glutamine and glutamate，Glx，2.1-2.5ppm)、脂質(zhì)(lipid，Lip，0.8-1.3ppm)及肌醇(myoinositol，ml，3.56ppm)所對應(yīng)化學位移的波峰面積積分，作為化合物濃度的相對定量值，并計算NAA/Cr、NAA/(Cr+Cho)、Cho/Cr和LAC/Cr值，據(jù)此進行分析。

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 16.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理和分析，結(jié)果以±S表示，1H-MRS值兩組間比較采用獨立t檢驗，P＜0.05有顯著性差異。

2 結(jié) 果

2.1 正常志愿者腦1H-MRS表現(xiàn)NAA波峰最高，位于2.02ppm；Cho波峰位于3.25ppm；Cr波峰位于3.02ppm；肌酸(Cr)第二峰3.94ppm。(圖1)。以Cr為參照峰，分別計算出代謝物波峰面積與Cr波面積的比值(表1)。

表1 正常顱腦與MS患者1 H-MRS腦代謝化合物相對濃度比較(±S)

表1 正常顱腦與MS患者1 H-MRS腦代謝化合物相對濃度比較(±S)

分組 例數(shù) NAA/(Cr+Cho) Cho/Cr Lac/Cr正常組 29 0.78±0.02 1.19±0.33 0.23±0.32 MS組 29 0.56±0.03 1.49±0.78 3.32±0.92 T值 4.76 2.36 4.11 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2 MS患者的1H-MRS表現(xiàn) 本組29例MS病人NAA波峰均表現(xiàn)為不同程度降低；22例Cho峰明顯升高，16例Cr波峰降低，17例出現(xiàn)乳酸(Lac)峰，9例出現(xiàn)脂質(zhì)(Lip)峰，7例谷氨酰胺(Glx)峰，5例可見肌醇(ml)峰。病例組及對照組數(shù)值(表1)表明NAA/(Cr+Cho)比值低于正常組；Cho/Cr及Lac/Cr比值病側(cè)高于正常組。急性活動性斑塊表現(xiàn)為NAA峰下降，Cho及Cho/Cr峰升高，Lac峰升高并倒置(圖2)，并出現(xiàn)Lip峰。經(jīng)過有效治療，復(fù)查病例NAA峰可以部分恢復(fù)。慢性靜止斑塊NAA和NAA/Cr比率下降，Lip和Lac峰信號消失。Cho/Cr比率趨向正常(圖3)。

3 討 論

MS是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的脫髓鞘疾病，病理改變以炎癥、脫髓鞘和軸索缺失為特征。急性MS斑分布于腦室周圍，表現(xiàn)為少突膠質(zhì)細胞破壞、單核細胞及淋巴細胞的浸潤，伴有血管周圍炎癥，常合并一過性血腦屏障破壞，慢性病變表現(xiàn)為膠質(zhì)增生[6]。MS起病早期神經(jīng)元丟失、軸索受損，NAA濃度含量發(fā)生改變。膠質(zhì)細胞增殖，髓鞘分解，可引起Cho的改變。微血管閉塞、炎性細胞的厭氧代謝及髓鞘壞死，可引起無氧酵解，造成乳酸堆積，出現(xiàn)Lac及Lip波峰。

MRI是MS的最佳檢查方法，其MRI表現(xiàn)具有一定的特異性[7,8]，而磁共振波譜(magnetic resonance spectrocopy, MRS)則是目前唯一可無創(chuàng)測定活體腦組織中生化代謝變化的檢查技術(shù)，聯(lián)合其他MRI檢查方法，如擴散張量成像及常規(guī)檢查方法，可以將MS患者病變的形態(tài)學與功能改變結(jié)合起來，從而全面的了解MS的病情[9,10]。由于MS早期代謝改變先于病理形態(tài)改變，因此MRS可以更早的將病變顯示出來。MRS可檢測12種腦代謝產(chǎn)物和神經(jīng)遞質(zhì)的共振峰及化合物的濃度，根據(jù)這些代謝物含量的多少可以分析組織代謝的改變。NAA(N-乙酰天門冬氨酸)位于2.02ppm(ppm,即百分之一，為化學位移的表示單位)。NAA主要存在于神經(jīng)元胞體和軸索，由線粒體生成，峰值最高，是神經(jīng)元的標志物。NAA水平的減低可作為神經(jīng)元和軸索脫失的最佳指標。肌酸(Creatine, Cr)和磷酸肌酸的合成波，位于3.02ppm處，是髓鞘崩解的標志物，兩者在酶的作用下快速相互轉(zhuǎn)換，是能量代謝物質(zhì)，由于其濃度在各種狀態(tài)(包括病理狀態(tài))相對恒定，常被作為參照物進行比較。Cr在急性病灶中可能下降，但很快就恢復(fù)正常。膽堿(Choline，Cho)是復(fù)合峰，位于3.25ppm處，神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞內(nèi)均含有Cr和Cho，但膠質(zhì)細胞內(nèi)含量較多，參與細胞膜的構(gòu)成，主要反應(yīng)神經(jīng)膠質(zhì)的變化，是髓鞘崩解的標志物，其峰值升高與神經(jīng)膠質(zhì)細胞功能活躍有關(guān)[9]。Cho峰值明顯升高，病理基礎(chǔ)是磷脂的沉積，代表有活動性炎性病灶，多見于急性斑塊，4～6個月后逐漸恢復(fù)，而慢性病灶Cho趨向于正常。NAA/(Cr+Cho)可作為單體素判定異常的指標，神經(jīng)元減少/或膠質(zhì)增生均會導(dǎo)致NAA/(Cr+Cho)值的降低。因此，NAA/(Cr+Cho)是評價MS病理變化比較敏感的指標。多數(shù)學者認為NAA/(Cr+Cho)值兩側(cè)相差0.05就可以確定病變。乳酸(Lactate, Lac)峰位于1.33ppm，此峰出現(xiàn)說明細胞內(nèi)有氧呼吸被抑制，無氧酵解的產(chǎn)物是乳酸，它在正常大腦中通常是測不到的。MS急性期Lac顯著升高，慢性病灶Lac峰消失。脂質(zhì)(Lipids，Lip)峰位于1.3、0.9、1.5和6.0PPm，此峰出現(xiàn)提示髓鞘壞死和中斷。肌醇(myoinositol，ml)峰位于3.56ppm，為神經(jīng)膠質(zhì)增生的標志物，其水平增高認為是膠質(zhì)增生的指征。MS患者出現(xiàn)較為明顯的Lip峰和ml峰。

圖1 正常對照組1 H-MRS，NAA峰位于2.02ppm，Cr峰位于3.02ppm，Cho峰位于3.25ppm。圖2-5 雙側(cè)腦白質(zhì)內(nèi)圍繞腦室旁長T2信號（圖2），DWI呈高信號（圖3），T1WI增強后病灶明顯強化（圖4），單體素1 H MRS，Cho峰明顯升高，NAA、Cr峰明顯下降，在1.33ppm處出現(xiàn)倒置的雙峰狀Lac峰（圖5）。圖6-10 與圖2-5為同一病人，激素沖擊治療一周后復(fù)查，腦室旁T2WI高信號大部消失（圖6），DWI病灶信號明顯下降（圖7），T1WI增強大部分病灶無強化（圖8），NAA峰明顯升高，Cho峰降低，Cho/Cr比值恢復(fù)正常（圖9-10）。

本研究結(jié)果與文獻報道一致[11-13]，發(fā)現(xiàn)MS病人NAA/(Cr+Cho)比值下降，低于正常組(p＜0.05)，Cho/Cr比值升高，高于正常組，差異均具有顯著性(p＜0.05)。MS無論急性活動性及慢性病灶NAA均明顯降低，急性斑塊4～8個月可部分恢復(fù)，反映了MS早期即出現(xiàn)神經(jīng)元丟失和軸索中斷，對MS斑塊進行動態(tài)檢測，對臨床研究及治療有重要意義。Cho/Cr比值的增高可能是由于病變區(qū)髓鞘破壞而導(dǎo)致細胞的降解，引起可溶性Cho增高所致，在活動性髓鞘崩解階段Cho增高明顯[15]，這表明在MS患者的腦部病理改變中存在急性脫髓鞘和炎癥。29例MS中，早期17例出現(xiàn)Lac峰，說明乳酸的生成加速了神經(jīng)元及軸索的溶解，造成NAA含量的減少；6例隨訪3月～2年復(fù)查，NAA峰明顯升高，Cho明顯降低，Cr、Lip及ml峰恢復(fù)正常、Lac峰消失，提示MS病人的恢復(fù)過程。Lip(脂質(zhì))峰可預(yù)測新病灶的發(fā)生，lm(肌醇)峰升高對MS早期病變具有診斷價值。MS組病灶急性期NAA/Cr比值明顯下降，慢性期逐漸恢復(fù)，NAA/Cr比值可以作為MS活動性的指標，反映了軸索損害的程度。NAA/Cr比值及其一系列的變化可以確定腦組織的損害程度，評價MS患者的臨床狀況，為MS的診斷治療提供依據(jù)并可判斷療效。

磁共振質(zhì)子波譜分析(1H-MRS)能對活體組織進行代謝產(chǎn)物定量分析，早期獲得多發(fā)性硬化(MS)病理生理學改變的生物化學本質(zhì)的信息，對研究MS的病情提供有價值的依據(jù)，對MS的早期診斷、臨床治療方案的制定及療效監(jiān)測有重要意義。

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