31P-MRS在肝癌中的研究现状及应用前景

王 军 于 珂 刘 强

(1.泰山医学院，山东 泰安 271016;2.山东省医学影像学研究所磁共振室，山东 济南 250021)

从1978年31P-MRS技术进入临床活体研究以来，31P-MR已成为目前无创并定量研究人体内部器官、组织代谢、生理生化改变的分析方法。31P-MRS用于检测人体细胞能量代谢的优势在于:首先31P天然丰度高达100%，在细胞中的含量高(DNA、磷脂、ATP等);其次生物体内磷的化学位移范围宽(约30～40 ppm)，便于检测;再则31P在活体生物体内普遍存在，与生命过程息息相关［1］。肝脏是人体内十分适合31P-MRS相关研究的器官，这是因为:①肝脏新陈代谢非常活跃;②肝脏处于表浅的位置，离表面线圈的距离近;③体积大。肝脏是消化系统内最大的器官，因此数据采集范围广;④密度相对均匀。

1 健康成人肝脏31P-MRS表现

正常肝脏31P-MRS特点为PCr峰值接近零，PDE值、β-ATP和α-ATP值均较高，波峰较高，其他化合物均形成明显而规则的波峰［2］。崔恩铭等人［3］通过分析20例健康志愿者31P-MR波谱检查肝脏代谢化合物信息及细胞内pH值，并将研究对象按年龄分为3组，分别为青年组(20～34岁)、中年组(35～49岁)和老年组(50～65岁)，统计分析各年龄组间肝脏代谢物水平是否有差异。结果肝脏代谢化合物含量、能量状况及细胞内pH值不随年龄改变而变化［3］。Wylezinska M，Cobbold JF，Fitzpatrick J等人分别使用1.5T、3.0T磁共振设备对12名健康志愿者和15例慢性肝病患者进行了31P-MRS检查，结果在两个磁场强度，PME/PDE平均比率在病人团体没有显著差异［4］。

2 31P-MRS在肝癌诊断中的应用

Griffiths最早发现肿瘤的31P-MRS波谱出现PME和PDE融合波，Maris等研究发现除脑外绝大多数肿瘤 PME和 PME/PDE都升高［5］。近年来山东省医学影像学研究所刘强等通过部分临床试验进一步研究［2］得出肝癌的谱图特点不仅为PME、PME/PDE升高还有 PDE降低，升高增宽的Pi峰与降低的 PDE峰部分融合，β-ATP峰明显降低等特点。PME增高的原因在于恶性肿瘤导致的肝细胞生长过剩及肝脏糖异生过程加强，而肝脏细胞内质网的减少导致PDE的减少。肝癌细胞破坏正常细胞的细胞膜和细胞器，大量无机磷析出，组织中Pi明显增加，另外癌细胞自身代谢会消耗大量能量，因此 β-ATP、α-ATP、γ-ATP在谱线上峰值和积分面积明显减小。以上结论使人们对肝癌的谱图有了进一步的认识。有研究［7］表明肝癌 PME均明显升高，波谱分析对肿瘤诊断无特异性，不能区分原发性和转移性病变。Siegelman等［8］报道肝细胞来源的新生物，特别是有良好分解的肝细胞型肝癌其肿瘤内均含有脂质，而非肝细胞来源的肿瘤细胞内一般不含脂质。大量研究表明，31P-MRS具有较高的肝癌准确率。山东轻工业学院桑君及山东省医学影像研究所刘强分别运用线性分类器和二次分类器对肝细胞31P-MRS数据分类，并在分类前进行了特征抽取。结果线性分类器和二次分类器在“留一法”中对肝癌的分类准确率约为81.37%和95.27%。实验证明二次分类器相对于线性分类器，明显地提高了分类准确率［9］。高秀香等人［10］指出在离体组织31P-NMR谱结合高分辨魔角旋转(HR-MAS)的方法在肿瘤诊断研究方面展现出新的生命力;在活体核磁共振波谱诊断肿瘤方面MRI与MRS技术(1H及31P)的结合将使核磁共振波谱在医学领域有更大的应用空间。山东省医学影像研究所刘强等人［11］运用自组织特征映射神经网络(SOM)分析31P-MRS数据，使肝癌的诊断正确率从85.4%提高到92.31%。

3 31P-MRS在肝癌治疗中的应用

Le Halferk等［1］证明，在进展期恶病质癌症病人31P-MRS可准确监测ATP补充过程中，病人肝脏能量恢复状况。目前多数学者认为31P-MRS可作为测定肝癌对各种治疗有无反应的重要手段。31P-MRS通过检测代谢物来鉴别正常和肿瘤组织、存活和坏死组织，因此它是一项无创性客观评价肿瘤治疗效果的检查手段。Schilling等对肝癌化疗栓塞术后的患者进行31P-MRS扫描后随访，发现PME明显下降者肝肿瘤会缩小或得到控制，反之肿瘤会继续增大或扩散［12］。Meyerhoff等研究发现肿瘤治疗前ATP减少，PME/ATP比值增大，化疗较长时间随访CT和MRI病情稳定者 ATP 增加，PME/ATP 比值减少［13］，Cox等也得到类似的结果，而通过常规检查未见明显改变。有研究者通过上百例肿瘤患者的波谱研究发现，绝大多数肿瘤除了脑，PME和PDE分别升高89%、73%，PME/PDE比例的降低或 PME信号强度的减弱均可提示放疗或化疗有效。所有这些研究都表明31P-MRS用于观察肿瘤的治疗效果是有效和可行的。另外美国研究者David通过在小鼠体内种植肝脏肿瘤动物模型实验证明，肿瘤切除后行31P-MRS检查，通过检测肝细胞Pi/NPT和NTP的值，可以为其随后施行的辅助化疗选择最佳时期［14］。国内袁正等人［15］对 15例因肝癌接受化疗栓塞治疗的患者分别在治疗前和治疗后48 h内进行31P-MRS检查，5名健康志愿者也接受相同参数的检查以作为对照。结果肝癌治疗后PME水平低于治疗前。在肝癌化疗栓褰治疗前和治疗后48 h内，31P-MRS中PME/NPT和PDE/NPT的比值变化对早期评价疗效和指导后续治疗有指导意义。David A.Kooby等［16］利用31P-MRS技术检测肝癌肝切除患者手术后NAD合成和细胞增殖变化。Zakian KL等［17］利用1H～31P去耦合MRSI技术评估肝切除手术患者的代谢情况。对48名患者术后的MRSI检测发现，患者的 PE(phosphoethanolamine)增加，NTP，GPE和GPC减少，术后48～72小时变化尤其显著，3周后恢复到正常水平，同时由MRS检测发现，PE与肝切除比例相关。由此可见，31P-MRS能无损伤地评估肝再生过程中代谢变化，辅助指导化学治疗［18］。

4 结束语

31P-MRS在肝脏病学研究中是一种很有前途的研究工具，目前由于31P-MRS波谱成像技术对设备要求比较高，成像时间过长，波谱成像易受外界环境因素的影响、数据处理繁琐等制约着其在临床中的应用和推广。随着磁共振设备及技术的不断发展，31P-MRS技术将会越来越多的应用于临床，必将在肝癌诊断及肝癌治疗前后评价方面起到越来越重要的作用。

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