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其含量多少反映神经元的功能情况,NAA的降低甚至消失代表了神经元数量的减少及缺失[6]。
Lac波峰位于1.33ppm处,正常脑组织内含量极低,不能检测到,当Lac峰出现并加深时,标志着脑组织发生了缺血缺氧改变,无氧酵解加重,乳酸酶和乳酸浓度升高。
因肿瘤细胞生长活跃,肿瘤内乳酸含量增多而出现乳酸峰增高。
乳酸含量与肿瘤的病理类型无相关性[7]。
Cho波峰位于3.02ppm处,是能量储存、利用的重要化合物。
主要反映了细胞膜的转运功能,其浓度增高表示细胞膜转运功能增加。
在脑肿瘤中,Cho峰大多升高,但颅咽管瘤Cho峰降低[8]。
Cr波峰位于3.5ppm,可能是神经胶质特异性的标志[9],肌酸峰值相对稳定,常用来于其它代谢物的浓度比值作为参照值。
Ins峰值位于3.56ppm处,肌醇是神经受体代谢产物,在中枢神经系统以外的组织中出现具有临床意义,如血管外皮细胞瘤肌醇峰显著升高,具有特征性[10]。
Lip波峰分别在0.8ppm、1.2ppm、1.5ppm、6.0ppm处出现,在脑膜瘤及星形细胞瘤中脂质增加,可反映组织坏死的进展[11]。
A1a波峰位于1.36和1.44ppm之间,丙氨酸的功能目前还不清楚,在磁共振波谱中出现被认为是脑膜瘤的特征性表现[12]。
3.正常人的脑MRS
MR波谱变化可反映神经元生长分化,脑能量代谢和髓鞘分化瓦解的过程。
NAA是哺乳动物神经系统中普遍存在的化合物,几乎所有的NAA均存在于神经元内,目前将NAA作为反映神经元功能的内标物。
正常人有很高的NAA/Cr值,NAA下降提示神经元的缺失和破坏。
Cho和Cr在神经元和神经胶质细胞内均被发现,但细胞研究证明,星形胶质细胞和少突胶质细胞内Cho和Cr含量明显高于神经元,故Cho和Cr增加提示有神经胶质增生。
由于NAA减少或Cho、Cr增加,导致了NAA/(Cho+Cr)比值降低,此值常作为反映神经元功能的指标[13]。
此外,1HMRS发现NAA在人出生后一年内增加近两倍,肌酸信号也相应增加,NAA/Cr及Glu-n/Cr随年龄增长而上升。
31PMRS研究也发现,磷酸一脂(PME)的信号相对于其他代谢产物来说随年龄增加衰减,磷酸肌酸则相反,这说明通过定量分析脑组织代谢产物的MRS,可了解脑组织的发育成熟度,同时也提示我们在观察病理性波谱时,应考虑到年龄相关性变化[14]。
4.癫痫的MRS
波谱技术被应用于癫痫的病理生理研究中,取得了一些成果。
1HMRS显示癫痫灶侧颞叶内NAA峰值降低,减少22%。
Cho和Cr分别增加25%和15%。
NAA的减少说明癫痫灶内神经元的缺失、受损或功能活动异常。
Cr和Cho升高反映胶质细胞的增生,研究倾向于把NAA/Cr比值作为定位或判断异常的标志。
癫痫大发作与颞叶的NAA/Cr比值降低有关,病灶部位及性质与NAA/Cr比值不具有相关性,提示孤立的脑结构病灶可能引起远处神经元的代谢异常。
正常人NAA/Cho+Cr值的低限为0.72,两侧差值超过0.05或双侧较正常对照组明显降低均为异常。
比值降低说明海马硬化。
NAA/Cho+Cr的定位敏感性为87%,准确率为96%。
此外,1HMRS还可用于测定与癫痫活动有关的神经递质,如γ-氨基丁酸(GABA)、谷氨酸(Gln)和谷氨酰氨(Glu)。
枕叶的氨基丁酸水平下降,而谷氨酸作为脑内主要的兴奋递质,其含量增加[15]。
5.肿瘤的MRS
研究证明所有颅脑肿瘤的波谱都有改变,不同肿瘤的波谱特征存在差异,因此根据波谱的不同特征,可鉴别部分肿瘤。
与正常组织相比,肿瘤组织的波谱一般表现为Cho峰升高,NAA与Cr浓度降低,认为与正常组织的波谱差异性显著。
Cho峰的高低可作为肿瘤细胞增殖的指标,肿瘤增殖的Cho/Cr和Cho/NAA比值随恶性度的增高而升高[16]。
有学者用60例不同脑肿瘤标本研究发现,非神经外坯层的肿瘤如脑膜瘤、转移瘤及脊索瘤等侧不到NAA,NAA消失有助于与脑实质起源的肿瘤鉴别。
除颅咽管瘤外,其余肿瘤胆碱浓度均升高,所有肿瘤Cr均有不同程度降低[17]。
典型的星形胶质细胞瘤波谱表现为NAA峰显著降低,Cho峰明显升高,NAA/Cr、NAA/Cho比值降低,Cho/Cr比值升高,并可出现脂肪酸及Lac峰。
恶性胶质瘤易发生坏死,出现Lipid峰,而良性胶质瘤较少发生坏死,一般不出现Lipid峰。
明确胶质瘤的分级对选择适当的治疗方法、估计患者预后均有重要意义。
近来研究发现,低级胶质瘤与高度恶性胶质瘤之间的NAA/Cr、Cho/Cr比值有显著性差异,高度恶性胶质瘤的Cho/Cr比值比低级胶质瘤为高,Cr一般较稳定,可随肿瘤恶性度增高而略有降低。
因此,NAA/Cho、Cho/Cr、NAA/Cr、Lac/Cr对胶质瘤分级有一定的意义,其中NAA/Cho、Cho/Cr比值反映肿瘤级别较稳定[18]。
Lac出现反映肿瘤中缺氧程度,恶性胶质瘤中常见Lac峰。
但在良性纤维性星性细胞瘤中,肿瘤中缺乏坏死,仍能看到乳酸蜂,因此乳酸的存在不能反映肿瘤的良恶性[19]。
Lip峰有助于鉴别低级和高度恶性胶质瘤,由于肿瘤内髓鞘受损,细胞膜破坏,脂质释出而引起活动性脂肪升高。
有学者报道在41%的恶性胶质瘤中出现Lip蜂,认为可将其作为肿瘤恶性度的辅助征象[20]。
脑膜瘤为最常见的脑外肿瘤,其波谱表现有相对特异性,由于脑膜瘤为非神经外胚层肿瘤缺乏神经元及胶质细胞,MRS表现为NAA峰缺如,但Cho峰显著增加,Cr降低,在复发脑膜瘤中尤为明显。
在恶性脑膜瘤中,肿瘤侵犯周围正常脑组织,使肿瘤区出现NAA峰,但比正常脑组织低[21]。
脑膜瘤Cho/Cr比值与肿瘤细胞类型有关。
丙氨酸被认为是脑膜瘤特征性表现,可区别于神经鞘瘤和神经纤维瘤,但丙氨酸也可出现于胶质瘤和垂体瘤中[22]。
另外脑膜瘤需与血管外皮细胞瘤鉴别,在MRI中两者表现非常相似,甚至都可以出现相邻脑膜强化(脑膜尾征),但血管外皮细胞瘤肌醇显著升高,可予以鉴别。
神经鞘瘤亦为非神经外胚叶肿瘤,无神经元,NAA峰缺如,与脑膜瘤相似,但脑膜瘤可出现A1a峰,而肌醇峰为神经鞘瘤的特征性表现[23]。
脑的非何杰金淋巴瘤可出现高耸的Lip峰,可能与该肿瘤内大量巨噬细胞吞噬游离脂肪酸有关[24]。
6.肿瘤的疗效预测
1HMRS可以早期反映肿瘤的代谢及生长潜能,因此可用于评价不同治疗方法的疗效。
从而对选择正确的治疗方案提供帮助。
单纯脑肿瘤体积的缩小并不能作为评价资料反映的可靠指标。
有学者对10例儿童胶质瘤次全切除术患者进行2年的随访,发现进展期肿瘤的Cho正常化比值(即肿瘤组织与对侧正常脑组织信号强度比值)明显升高,而临床稳定的肿瘤或体积缩小者,正常化比值显著下降,并长期保持正常水平[25]。
有学者发现,Cho信号强度较正常增加45%以上提示恶变倾向或有肿瘤进展,增加强度小于35%者则较为稳定。
因此,Cho信号强度的变化是肿瘤代谢活动及进展可靠的指示器。
恶性淋巴瘤对放疗有很高的敏感性,在放疗后MRI出现变化前,1HMRS可检测到NAA峰的上升及Lac峰的下降[26]。
7.脑外伤的MRS
HolshouserBA等报告,采用1HMRS测定枕部NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr比值,以及Lac积聚,对脑外伤6-12个月后的预后判断准确率在新生儿为87%,婴儿为100%,儿童为93%。
对新生儿结合MRI表现,预后正确率达100%;
如结合临床表现,预后正确在儿童可达100%。
乳酸的积聚是提示预后不良的最重要参数。
NAA/Cr值对婴儿、儿童及NAA/Cho值对新生儿的预后评估有很大的相关性[27]。
8.其他的神经系统疾病的MRS
对室管膜瘤中有大量肌醇,1HMRS肌醇波峰往往升高,Cho/Cr比值及不同的A1a峰值,对室管膜瘤亚型的区别可能有一定的帮助。
垂体腺瘤中牛磺酸含量较高。
颅咽管瘤显示只有乳酸波。
囊性肿瘤与非肿瘤样囊肿都存在乳酸峰,囊性肿瘤无cho峰,可区别于脑肿瘤的囊性变和坏死,反映糖酵解和发酵机制的活跃作用,氨基酸是浓液中中性粒细胞释放的酶蛋白分解产物,可作为脑脓肿的标志物。
表皮样囊肿显示全面信号减低,伴有乳酸峰和1.8ppm小波峰,非肿瘤样囊肿无此现象(如蛛网膜囊肿),表皮样囊肿可出现乙酸盐峰也有助于其与蛛网膜囊肿鉴别[28]。
9.MRS的展望
尽管1HMRS在神经系统疾病的应用得到了很大的发展,但目前MRS信息的特异性有限,精确性较低,只能了解组织的代谢情况,而不能严格用于诊断,只能作为补充而不能替代临床和传统的神经影像手段。
脑肿瘤的波谱检查及结果分析还受到肿瘤钙化、出血、邻近骨质造成的部分容积效应的影响。
部分不同病理类型及恶性程度不同的肿瘤MRS表现存在一定的交叉性。
因此MRS在神经系统疾病应用方面仍在待进一步的深入研究。
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