磁共振波谱在脑肿瘤中的临床研究现状

    作者：滕宏伟 陈建    作者单位：226001 江苏南通大学附属医院神经外科

    【关键词】  磁共振波谱

    1  MRS在脑肿瘤诊断和鉴别诊断中的应用

    肿瘤组织的波谱与正常脑组织有显著差异，由于组成细胞成分不同，不同种类脑肿瘤的波谱具有显著差别。

    星形细胞瘤占胶质瘤的78％以上，发生胶质细胞瘤时正常神经组织被肿瘤组织侵犯和取代，神经元减少，功能受损，导致作为神经元内标物的NAA信号下降。Negendank［1］等报道一组多中心胶质瘤波谱研究，其特点为NAA峰显著下降，Cr峰中等下降和Cho峰明显升高，相应的NAA/Cr及NAA/Cho比值降低，Cho/Cr比值升高。Fountas等［2］等报道一组病例，星形细胞瘤I～Ⅱ级Cho/Cr比值为2.15±0.26，星形细胞瘤Ⅲ级的比值为2.78±0.09，星形细胞瘤Ⅳ级的比值为5.40±0.16，各组间比较有统计学意义(P=0.043)，提出Cho/Cr比值可作为判定星形细胞瘤恶性程度的标记物。利用NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr及Lac/Cr比值均可对胶质细胞瘤进行分级，但以NAA/Cho及Cho/Cr反映肿瘤级别比较稳定。在41%的高级别胶质瘤中可见Lip峰，而低级别胶质瘤中出现的比率仅为l6% ，且Lip峰值有显著差异。Nafe等［3］认为Lip峰与细胞增殖指数ki-67呈正相关。Lac峰也可在胶质瘤中出现，但Lac峰的存在不能反映肿瘤的良恶性，其浓度的增加可反映肿瘤的缺氧程度。

    　　脑膜瘤为最常见的脑外肿瘤，因无神经元及胶质细胞，其波谱学表现有相对特异性。MRS表现为NAA峰缺如，但有时会出现较低的NAA峰，部分原因可能与其容积效应有关，亦可能由于肿瘤侵犯了正常的脑组织。Cho显著升高，Cr显著下降或消失，Cho/Cr显著升高，大部分病例还能检测到谷氨酰胺及谷氨酸复合物。丙氨酸(alanine，Ala)峰(1.2 ppm～1.4 ppm)增高被认为是脑膜瘤的特征，神经鞘瘤和转移瘤无Ala或Glx峰，神经鞘瘤出现MI升高，以此可区别脑膜瘤、转移瘤和神经鞘瘤，Ala峰也可出现于垂体瘤。非良性的脑膜瘤有很多表现，恶性程度也不一样，一般认为恶性脑膜瘤的Cho/Cr较良性脑膜瘤高。Burtscher［4］等研究了肿瘤及其周围组织的病理性波谱(即NAA/Cho<1)，发现侵袭性肿瘤如胶质瘤和淋巴瘤在磁共振成像(MRI)强化区域外仍存在病理性波谱，而非侵袭性肿瘤(如脑膜瘤)则在MRI强化区域外无病理性波谱存在，并可在MRI出现脑膜瘤迹象以前即有异常表现，提示MRS对脑膜瘤的早期诊断有帮助。

    　　颅脑转移瘤的H-MRS表现为Cho明显增高，Cr下降或消失，Cho/Cr比值升高，无NAA峰，NAA/Cr比值明显降低，可出现Lac峰和Lip峰。这与肿瘤细胞增殖旺盛和有丝分裂增加，导致细胞膜代谢异常增高、能量衰竭、无氧糖酵解增加有关。理论上转移瘤与脑膜瘤一样，由于肿瘤组织内缺乏神经元，所以MRS表现为NAA峰缺如。但是由于：①大部分脑转移瘤为多发小病灶，②肿瘤细胞浸润周围正常组织，故有的转移瘤可出现NAA峰。

    　　囊性肿瘤和脑脓肿均有Lac峰，NAA、Cr、Cho峰值下降。Hwang等［5］认为脑脓肿波谱显示Lac/Cr比值升高，并显示乙酸盐、丁二酸盐和一些氨基酸(缬氨酸、亮氨酸和丙氨酸)，氨基酸是脓液内中性粒细胞释放酶蛋白分解的产物，可作为脑脓肿的标志物。囊肿没有Cho峰，故H-MRS也可用于鉴别囊肿与囊性脑肿瘤。在放射性坏死时出现NAA/Cr比值升高，而Cho/Cr比值无变化。

    　　Gupta［6］等研究显示脑内结核瘤表现为仅有Lipid峰出现，此特点可与转移瘤、恶性胶质瘤相鉴别。颅咽管瘤显示只有乳酸波。室管膜瘤中可发现肌醇明显升高。垂体瘤、成神经节细胞瘤中牛磺酸含量较高。在神经外胚层肿瘤中Cr、甘氨酸较胶质瘤高。小儿脑肿瘤具有较高的Cho值或Cho/NAA。肿瘤周围水肿带显示NAA、Cr、Cho普遍降低。Cho的值在肿瘤的边缘地带较中心高，实体瘤较囊性瘤高。

    2  MRS在鉴别肿瘤复发与放疗后坏死中的应用

    　　放射性脑坏死的发展呈不可逆性、渐进性，严重者可危及生命。其临床和常规影像学与胶质瘤放疗后复发相似，而MRS则具有明显优势。Esteve［7］对11例脑肿瘤放疗患者对侧脑组织进行MRS研究后发现，在放疗后4个月时，NAA/Cr、NAA/Cho均明显下降，而Cho/NAA+Cr+Cho比值升高(P<0.05)，8个月后这些比值基本恢复正常，提示放射治疗对正常脑组织所致的代谢改变只是暂时的，早期NAA/Cho、NAA/Cr比值的降低，可能代表神经元功能的暂时丧失，而此时MRI尚未发现有显著的变化。放射性坏死是肿瘤放疗后最危险的并发症，一般的影像学检查技术对此难以正确识别，近年来研究发现，MRS在鉴别放疗后脑坏死和肿瘤复发方面有独特的价值。Talor等［8］研究发现，在放射性坏死区，NAA、Cr、Cho浓度普遍下降；而Cho、Cr浓度及峰值中度升高则提示有肿瘤复发或进展，两者鉴别主要在于Cho/Cr变化，NAA对区别两者无帮助。局部Cho浓度显著下降提示肿瘤向坏死转变，而原来正常或坏死区域出现Cho浓度升高则提示肿瘤进展 。有学者总结放射性坏死有两个特征性模式，Lac/Cr+PCr明显升高、Cho/Cr比值下降和所有代谢物均降低或缺失，可据此与肿瘤复发或进展相区别。MRS有较高敏感性和特异性鉴别放射性坏死与复发。

    3  MRS在脑肿瘤治疗决策和评价疗效中的应用

    　　常规CT、MRI在显示疗效及预后方面不甚理想，而MRS可以了解脑肿瘤代谢特性，反映肿瘤生长潜能，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治疗反应的可靠指标。Lazareff［9］对lO例儿童胶质瘤次全切除术后患者进行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(P<0.01)，而临床稳定的肿瘤或体积缩小者，正常化比值显著下降，并长期保持低水平。Tedeschi［10］亦发现，Cho信号强度较正常增加45% 以上提示有恶变倾向或有肿瘤进展，增加程度<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。为了描述肿瘤的恶性程度，Cho/Cr和Cho/NAA比值已应用于组织异常的指标。因此，对于重新认识放疗和外科治疗，代谢谱有潜在的价值 。比较 γ-刀剂量与代谢异常，显示50%剂量轮廓包含大部分肿瘤特征MRS区域时疗效高［11］。因此，建议确定剂量轮廓的依据应是Cho水平衡量恶性程度、NAA水平衡量神经元的完整性，而不是依据增强MRI影像 。应用MRS可以动态监测兴趣区(region of interest，ROI)代谢物的变化，从而能对肿瘤的手术、化疗、常规放射治疗以及立体定向放射外科治疗的效果做客观的评价［12］。 MRS还可判断肿瘤复发、残存与术后瘢痕。Plotkin等［13］应用MRS的单容积点分辨波谱技术(PRESS)测Cho/Cr比值来诊断胶质瘤的复发或残存，其敏感性、特异性和准确性分别达到89% 、83%及88%。

    　　目前，活检仍然是诊断脑肿瘤的金标准，MRS在此方面的应用可能会受到限制，但MRS可以提供一些信息来引导活检的部位，达到提高活检成功率的目的。Hall等［14］在5例患者出现Cr水平升高且NAA水平下降的区域进行了活检，结果5例患者均被诊断为脑胶质细胞瘤。

    　　有报道，MRI常规检查中包含MRS时，诊断准确率提高15.4%，误诊率下降6.2% ，不明确的诊断减少16%。拥有结合MR的手术室中，已常规应用MRS以辅助制定手术计划和肿瘤切除，因此提高了患者的预后［15］。

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