兒童海馬多體素磁共振波譜檢查技術(shù)探討

楊凱華 鄭 彬 陳志平 楊 昕 王 媛

兒童顳葉癲癇是臨床癲癇發(fā)作中較常見的一種類型，70%～80%的癥狀性發(fā)作與海馬硬化有關(guān)[1]。磁共振波譜（MRS）成像可以無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)出海馬區(qū)域代謝產(chǎn)物含量，為患兒癲癇的診斷及病灶定位和預(yù)后提供了更具價(jià)值的信息[2]。兒童海馬區(qū)磁共振波普成像干擾因素較多，怎樣提高檢查技術(shù)獲得高質(zhì)量的圖像，為臨床提供準(zhǔn)確的診斷信息，使其能對(duì)海馬代謝產(chǎn)物異常的檢出、病變的范圍及邊緣作出明確診斷非常重要。本研究通過(guò)對(duì)海馬MRS的檢查技術(shù)進(jìn)行分析，以期通過(guò)改善可控的影響因素來(lái)提高海馬MRS成像質(zhì)量。

方 法

1.一般資料

搜集2015年1月～2017年12月在我院接受海馬MRS檢查的顳葉癲癇患兒107例，包括男性65例，女性42例，年齡10個(gè)月～14歲，平均（5.6±1.2）歲。所有患兒的臨床診斷均為顳葉癲癇且EEG檢查支持該診斷。本組研究均在患兒家屬簽署知情同意書前提下進(jìn)行。

2.檢查方法

使用西門子MAGNETOM Aera1.5T超導(dǎo)磁共振儀，24通道頭頸部聯(lián)合線圈。海綿墊固定頭顱，激光定位燈水平線平行于患兒眶耳線。矢狀線與人體正中線重疊，然后將檢查床移至磁體的中心。先行頭顱三方位T2序列3mm薄層掃描，用于定位垂直于海馬長(zhǎng)軸的斜冠狀位T2-3D高分辨掃描，把所得的海馬斜冠狀位T2-3D高分辨圖像拖入后處理3D參數(shù)卡，重建出平行于海馬長(zhǎng)軸的軸位及矢位圖像。重建后的圖像拖至定位框內(nèi)，用于海馬波普定位。采用2D多體素定位，VOI設(shè)置于雙側(cè)顳葉內(nèi)側(cè)區(qū)域，包括海馬頭、體、尾及海馬以外的一部分顳葉腦實(shí)質(zhì)[3]（圖1）。序列采用西門子csi2d-se-135序列掃描。掃描參數(shù)：TR/TE=1500ms/135ms，Averages=4，F(xiàn)A=900，BW=100Hz，施加壓抑制脂及水抑制技術(shù)。掃描方向：軸位，體素大小：8mm×8mm×10mm。采集時(shí)間：7分12秒。

3.MRS處理及分析

在西門子WMP后處理工作站上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，把MRS數(shù)據(jù)導(dǎo)入波普分析軟件（Spectroscopy）進(jìn)行分析，分別測(cè)算出和曲線擬合較好的感興趣區(qū)體素的代謝物N-乙酰天冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、膽堿（Cho）水平，根據(jù)各代謝物信號(hào)強(qiáng)度數(shù)值計(jì)算出NAA/(Cho+Cr)、NAA/Cr及NAA/Cho比值[4]。所選區(qū)域體素均為海馬組織，無(wú)其他組織干擾及嚴(yán)重基線紊亂。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS17.0軟件對(duì)所得資料進(jìn)行分析，計(jì)量數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組間比較用單因素方差分析，組間兩兩比較采用Student-Newman-Keuls法，以P＜0.05為差異具有顯著性。

結(jié) 果

1.MRS圖像質(zhì)量結(jié)果

95例波譜信噪比高且基線平穩(wěn)，譜線較好，代謝物峰值位置正常，獲得了滿意的波譜圖像（圖2），提供了準(zhǔn)確海馬代謝產(chǎn)物的信息，表達(dá)出了組織的生化特征；12例基線不穩(wěn)，譜線起伏及波峰漂移較大（圖3），信噪比低，不能提供準(zhǔn)確的代謝產(chǎn)物信息，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確診斷。95例顯示VOI的大小、位置及TR、TE等相關(guān)參數(shù)設(shè)置合理；記錄的數(shù)據(jù)結(jié)果中，半高全寬(FWHM)值及T2*值均在系統(tǒng)建議的范圍內(nèi)（FWHM＜15Hz、T2*＞20ms）。12例譜線較差波譜顯示VOI的大小、位置及TR、TE等參數(shù)設(shè)置有待優(yōu)化，半高全寬值及T2*值寬均超出系統(tǒng)建議值范圍。

表1 觀察組患側(cè)與健側(cè)及對(duì)照組海馬MRS比較（ ± s ）

表1 觀察組患側(cè)與健側(cè)及對(duì)照組海馬MRS比較（ ± s ）

F為三組間進(jìn)行方差分析的F值，P為F檢驗(yàn)的概率；a為患側(cè)與對(duì)照組比較，P＜0.01；b為患側(cè)與健側(cè)比較，P＜0.01。

觀察組指標(biāo)對(duì)照組 F P患側(cè) 健側(cè)NAA/(Cho+Cr) 0.41±0.08a 0.67±0.15b 0.71±0.18 82.871 ＜ 0.001 NAA/Cr 0.85±0.21a 1.33±0.42b 1.36±0.47 35.561 ＜ 0.001 NAA/Cho 0.63±0.12a 1.17±0.36b 1.25±0.39 73.481 ＜ 0.001 Cho/Cr 1.46±0.52a 1.13±0.24b 1.09±0.18 21.313 ＜ 0.001

圖1 圖像中心層面選擇海馬顯示最佳的重建軸位，作為定位參照平面，在軸位圖像上點(diǎn)擊右鍵選擇“copy image position”找出與中心軸位相匹配的冠、矢狀位進(jìn)行定位，軸位圖向上VOI可以旋轉(zhuǎn)、調(diào)整角度，冠、矢位上不能旋轉(zhuǎn)、調(diào)整角度。VOI外圍在軸、冠、矢平面8個(gè)方向上添加飽和帶減少其他組織的干擾。

圖2 譜線形態(tài)好，基線平穩(wěn)。圖3 譜線形態(tài)較差，基線不穩(wěn)。

2.病變區(qū)海馬代謝產(chǎn)物的變化

95例高質(zhì)量MRS圖像質(zhì)量共顯示64例代謝異常，納入觀察組，包括左側(cè)海馬40例，右側(cè)海馬24例。60例對(duì)照組未顯示異常，僅4例顯示顳部蛛網(wǎng)膜下腔增寬，與入組無(wú)相關(guān)性。觀察組患側(cè)海馬區(qū)NAA波峰明顯下降，Cr波峰值變化幅度不大，Cho波峰明顯升高。觀察組患側(cè)NAA/(Cho+Cr)、NAA/Cr及NAA/Cho均明顯低于健側(cè)和對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），觀察組健側(cè)與對(duì)照組各項(xiàng)比值對(duì)比無(wú)明顯差異無(wú)明顯差異（P＞0.05），見表1。

討 論

多項(xiàng)研究[5-6]表明磁共振波普技術(shù)在癲癇灶的定位、定量診斷以及預(yù)后評(píng)價(jià)中具有重要價(jià)值。隨著MRS技術(shù)的成熟運(yùn)用，臨床遇到此類患兒時(shí)往往開具磁共振檢查，兒童海馬MRS是診斷兒童顳葉癲癇的重要依據(jù)[7]。高質(zhì)量的MRS圖像可以提供準(zhǔn)確的海馬區(qū)代謝產(chǎn)物信息，利于診斷，反之不但降低工作效率還會(huì)對(duì)臨床診斷帶來(lái)困擾。然而海馬毗鄰顱底，體積小，位置深，磁敏感效應(yīng)影響嚴(yán)重，往往掃描譜線質(zhì)量不佳。這就要求我們不斷提高檢查技術(shù)，來(lái)獲得優(yōu)質(zhì)的波普?qǐng)D像。

1.獲得高質(zhì)量MRS圖像的前提

①檢查前的充分準(zhǔn)備：兒童海馬MRS除常規(guī)準(zhǔn)備外最重要的是制動(dòng)，推薦使用右美托咪定滴鼻鎮(zhèn)靜，該方案成功率高、刺激小、操作簡(jiǎn)單、起效快，單次鎮(zhèn)靜有效時(shí)間在30～45分鐘，對(duì)于個(gè)別鎮(zhèn)靜不滿意的可再進(jìn)行依托咪酯靜脈鎮(zhèn)靜；②空間定位技術(shù)：MRS空間定位技術(shù)分為單體素技術(shù)和多體素技術(shù)。單體素波普易勻場(chǎng)、SNR高，適合單發(fā)病灶，但掃描時(shí)間較長(zhǎng)。多體素波普一次測(cè)量多個(gè)體素，可以比較不同組織類型的波普[8]。其效率高，適合多發(fā)病灶，可一次定位包含雙側(cè)海馬及附近顳葉腦組織，掃描時(shí)間短。但是波普易受顱底結(jié)構(gòu)干擾導(dǎo)致基線不穩(wěn)。兒童海馬MRS推薦使用2D CSI掃描，可以同時(shí)分析和對(duì)比雙側(cè)海馬，施加飽和帶、手動(dòng)勻場(chǎng)等技術(shù)降低顱底結(jié)構(gòu)干擾；③脈沖序列：一般MRS有兩種掃描序列，SE序列的SNR高，對(duì)分子擴(kuò)散不敏感，缺點(diǎn)是掃描時(shí)需采用較長(zhǎng)的TE。STEAM序列刺激回波，可采用較短的TE，對(duì)系統(tǒng)的RF系統(tǒng)要求不高，對(duì)B1 misadjustmen不敏感，J耦合對(duì)信號(hào)的調(diào)制較輕。缺點(diǎn)為SNR較低，一般認(rèn)為是SE序列的一半，對(duì)運(yùn)動(dòng)敏感，對(duì)勻場(chǎng)和水抑制的要求高。為滿足兒童海馬MRS圖像具有足夠的SNR，SE序列為優(yōu)先選擇，本研究所有掃描均采用SE序列；③參數(shù)設(shè)置：科學(xué)合理的設(shè)定掃描參數(shù)是獲得良好譜線的關(guān)鍵[9]。TR、TE、頻率矩陣、相位矩陣、體素大小、采集次數(shù)、都會(huì)影響到分辨率和信噪比。TR時(shí)間的選擇主要與T1弛豫相關(guān)。為了減少飽和效應(yīng)，選擇較長(zhǎng)的TR時(shí)間，使H質(zhì)子弛豫過(guò)程中J-耦合相應(yīng)不受180射頻脈沖的影響。長(zhǎng)TE基線穩(wěn)定易于解釋譜線信息，但是檢測(cè)到的代謝物種類少。短TE檢測(cè)代謝物種類多，便于檢測(cè)短T2物質(zhì)，但是基線不夠穩(wěn)定，譜線復(fù)雜解釋困難。頻率矩陣、相位矩陣影響分辨率，體素大小直接影響波普曲線的穩(wěn)定性。體素小信號(hào)強(qiáng)度低，體素過(guò)大易受周圍組織干擾，產(chǎn)生部分容積效應(yīng)。增加采集次數(shù)可以增加信噪比[10]，采集次數(shù)增加N次，SNR增加N/2，但掃描時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)；④VOI定位：兒童海馬體積小，位置深，定位時(shí)如何最大限度的包含整個(gè)海馬。首先在掃描定位像時(shí)床的模式一定要采用REF模式，變形矯正不要勾選。其次定位像有兩種選擇，一是采用海馬三方位T2序列薄層掃描。二是采用三維T2 space序列掃描出冠位，然后在后處理中重建出海馬的軸位、失位，然后把軸位、失位圖像拉直定位框內(nèi)進(jìn)行定位。由于這種掃描的圖像分辨率高，后重建出的海馬顯示比較清晰，體積范圍更容易缺點(diǎn)，所以能更準(zhǔn)確地定位。本研究均采用第二種方案的定位像，進(jìn)行多體素軸位海馬波普定位，VOI定位時(shí)范圍應(yīng)大一些，除了海馬區(qū)域，還應(yīng)包含一些正常的腦組織。多體素定位注意拷貝解剖層面位置，拷貝解剖層面位置后冠、失狀位上的VOI不能再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、調(diào)整角度等，但在軸位上可以進(jìn)行行旋轉(zhuǎn)、調(diào)整角度及改變FOV；⑤空間飽和技術(shù)：空間飽和技術(shù)是對(duì)某一區(qū)域內(nèi)的全部組織在射頻脈沖激發(fā)前施加非選擇性預(yù)飽和脈沖，使其縱向磁化全部被飽和。隨后立即進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域的激發(fā)及數(shù)據(jù)采集，使被飽和區(qū)域組織無(wú)法產(chǎn)生磁共振信號(hào)[11]。預(yù)飽和帶可以縮小勻場(chǎng)范圍，達(dá)到更好的勻場(chǎng)效果及水抑制效果[12]。波普成像時(shí)，在感興趣區(qū)周圍放置多條空間飽和帶有利于保持感興趣區(qū)內(nèi)的磁場(chǎng)均勻度，也可減少周圍組織對(duì)興趣區(qū)內(nèi)信號(hào)的干擾。海馬位于顱底區(qū)，位置深、體積小，周圍組織會(huì)影響勻場(chǎng)效果，導(dǎo)致圖像信噪比降低，合理添加飽和帶可以避免這些干擾，即在海馬VOI區(qū)的前后、左右、上下、右下斜、左上斜等8個(gè)不同方向各施加一條飽和帶，飽和帶放置在離VOI旁1mm處，一般認(rèn)為第一條飽和帶的施加最為重要，要放置在VOI的前方，也就是磁場(chǎng)最不均勻的地方；⑥勻場(chǎng)技術(shù)：MRS對(duì)磁場(chǎng)均勻性要求高[13]，勻場(chǎng)技術(shù)分為半自動(dòng)勻場(chǎng)和手動(dòng)勻場(chǎng)，磁場(chǎng)的均勻性應(yīng)＜0.1ppm。由于海馬區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，海馬波普掃描采用手動(dòng)勻場(chǎng)。手動(dòng)勻場(chǎng)要達(dá)到的要求為水峰半高寬（FWHM）越小越好，在1.5T設(shè)備上多體素波普FWHM＜15時(shí)掃描得出的譜線比較好。在手動(dòng)勻場(chǎng)時(shí)FWHM值降低不下時(shí)，應(yīng)通過(guò)逐步調(diào)整X、Y、Z三個(gè)方向的梯度線圈內(nèi)電流，使產(chǎn)生的自由感應(yīng)衰減（FID）達(dá)到最慢實(shí)現(xiàn)。內(nèi)磁場(chǎng)的均勻度越好，線寬越小，基線越平整光滑，波譜的信噪比和分辨力越高。

2.顳葉癲癇患兒海馬MRS特點(diǎn)

MRS測(cè)定的主要代謝物質(zhì)主要有NAA、Cr及Cho。各種原因引起神經(jīng)元缺失可由膠質(zhì)增生替代，故MRI不易看到早期海馬萎縮，而1H-MRS能發(fā)現(xiàn)＞90%的早期癲癇灶，早期即可發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元的缺失和膠質(zhì)增生。本組示64例代謝異?；純褐?，均表現(xiàn)為海馬MRS代謝物水平改變?yōu)镹AA波峰下降，Cho峰升高，而Cr峰無(wú)顯著改變。NAA/(Cho+Cr)值患側(cè)顯著低于對(duì)側(cè)及對(duì)照組，差異顯著(P＜0.01)。同時(shí)，代謝異常對(duì)側(cè)與健康對(duì)照組比較無(wú)顯著差異(P＞0.05)。NAA/Cr、NAA/Cho值在癲癇患側(cè)、對(duì)側(cè)和健康對(duì)照組的差異沒有NAA/(Cho+Cr)變化顯著。因此筆者認(rèn)為，對(duì)癲癇患兒進(jìn)行病灶定位時(shí)，采用NAA/(Cho+Cr)更具特異性。

綜上所述，兒童早期海馬硬化NAA/(Cho+Cr)值減低。影響兒童海馬氫質(zhì)子波普掃描的因素較多，充分做好檢查前準(zhǔn)備、采用合理的參數(shù)設(shè)置、精準(zhǔn)的定位技巧以及調(diào)整好最佳磁場(chǎng)均勻度，才能獲得高質(zhì)量的符合臨床診斷需求的譜線圖像。