脑多发性硬化1 H磁共振质子波谱分析应用研究

山东省临沂市沂水中心医院影像科(山东 临沂 276400)

武传华 张志国 尤克增

多发性硬化(multiple sclerosis, MS)是一种免疫介导的中枢神经系统慢性炎性，伴神经元的脱髓鞘疾病，典型病理学特点是中枢神经系统内血管周围或脑室周围炎性浸润和脱髓鞘改变，形成硬化斑和病损灶，以病灶多发、病程缓解与复发交替为特征，是青年人最常见的致残性神经疾患[1,14]。近年来MS发病呈增高趋势，氢质子磁共振波谱(1H-magentic resonance spectroscopy,1H-MRS)是目前唯一可以无创活体研究脑组织代谢与生化指标测定的非侵袭性技术[2-4,15]，笔者参照Mcdonald所制订的诊断标准[5]，对29例符合MS临床诊断的患者进行脑磁共振波谱分析，以期提高对MS患者1H-MRS表现的认识。

1 材料与方法

1.1 临床资料 本文收集2006年10月至2013年8月临床确诊的多发性硬化(MS)患者29例，诊断均符合国际MS诊断推荐标准。其中男性8例，女性21例；年龄18～58岁，平均为39.6岁。29例中，复发缓解型17例，继发进展型6例，原发进展型3例，病程最长7年，最短4天，平均19个月。肢体无力25例，感觉障碍22例，视物模糊19例，构音障碍及饮水呛咳10例，记忆力减退、反应迟钝11例，尿便障碍5例。发病前感冒11例，情绪激动4例。所有患者均行常规MRI平扫、增强扫描和1HMRS成像。所有患者均行脑脊液(CSF)检查，15例蛋白不同程度增高，13例IgG指数增高。视觉诱发电位(VEP)检查，21例异常，表现为P100潜伏期延长、振幅下降，阳性率70%。按年龄、性别及例数相匹配，选取29例无神经系统疾患的志愿者作为对照组，对志愿者均施行了知情告知。

1.2 MRI成像技术 采用Siemens verio 3.0T超导型MR扫描仪，12通道头颅线圈进行MRI扫描。SPACE脉冲序列T2WI：TR/TE=3000/1283ms，层厚6mm，层间隔1.5mm，FOV 102mm×81.2mm，扫描矩阵206×512。FLASH脉冲序列T1WI：TR/TE=30ms/4.96ms。29例行钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)静脉注射增强扫描，剂量0.2mmol/Kg体重，注射速率2.0ml/s。1HMRS采用点波谱分析法CSI-SE135序列：TR=1700ms，TE135mc，3次采集，VOL 80×80mm，FOV 160×160mm，病变兴趣区分别置于病变中心及病变周边，避开颅骨及脑脊液。选取36处病灶(其中急性活动病灶17处，增强扫描明显强化；静止病灶19处，增强无强化)作为MS患者1H-MRI检查的感兴趣区，正常对照组选取与MS病灶对应部位36处同样大小的正常脑白质，将获得的原始数据传至adw4.2工作站，用Functool 2软件获得主要代谢物波谱，测量各代谢产物包括N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylasparate；NAA)、胆碱化合物(choine；Cho，3.25ppm)、总肌酸(Creatine；Cr)、乳酸(Lactate；Lac)、谷氨酰酸和谷氨酸(Glutamine and glutamate，Glx，2.1-2.5ppm)、脂质(lipid，Lip，0.8-1.3ppm)及肌醇(myoinositol，ml，3.56ppm)所对应化学位移的波峰面积积分，作为化合物浓度的相对定量值，并计算NAA/Cr、NAA/(Cr+Cho)、Cho/Cr和LAC/Cr值，据此进行分析。

1.3 统计学方法 采用SPSS 16.0软件对数据进行处理和分析，结果以±S表示，1H-MRS值两组间比较采用独立t检验，P＜0.05有显著性差异。

2 结 果

2.1 正常志愿者脑1H-MRS表现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。(图1)。以Cr为参照峰，分别计算出代谢物波峰面积与Cr波面积的比值(表1)。

表1 正常颅脑与MS患者1 H-MRS脑代谢化合物相对浓度比较(±S)

表1 正常颅脑与MS患者1 H-MRS脑代谢化合物相对浓度比较(±S)

分组 例数 NAA/(Cr+Cho) Cho/Cr Lac/Cr正常组 29 0.78±0.02 1.19±0.33 0.23±0.32 MS组 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表现 本组29例MS病人NAA波峰均表现为不同程度降低；22例Cho峰明显升高，16例Cr波峰降低，17例出现乳酸(Lac)峰，9例出现脂质(Lip)峰，7例谷氨酰胺(Glx)峰，5例可见肌醇(ml)峰。病例组及对照组数值(表1)表明NAA/(Cr+Cho)比值低于正常组；Cho/Cr及Lac/Cr比值病侧高于正常组。急性活动性斑块表现为NAA峰下降，Cho及Cho/Cr峰升高，Lac峰升高并倒置(图2)，并出现Lip峰。经过有效治疗，复查病例NAA峰可以部分恢复。慢性静止斑块NAA和NAA/Cr比率下降，Lip和Lac峰信号消失。Cho/Cr比率趋向正常(图3)。

3 讨 论

MS是中枢神经系统的脱髓鞘疾病，病理改变以炎症、脱髓鞘和轴索缺失为特征。急性MS斑分布于脑室周围，表现为少突胶质细胞破坏、单核细胞及淋巴细胞的浸润，伴有血管周围炎症，常合并一过性血脑屏障破坏，慢性病变表现为胶质增生[6]。MS起病早期神经元丢失、轴索受损，NAA浓度含量发生改变。胶质细胞增殖，髓鞘分解，可引起Cho的改变。微血管闭塞、炎性细胞的厌氧代谢及髓鞘坏死，可引起无氧酵解，造成乳酸堆积，出现Lac及Lip波峰。

MRI是MS的最佳检查方法，其MRI表现具有一定的特异性[7,8]，而磁共振波谱(magnetic resonance spectrocopy, MRS)则是目前唯一可无创测定活体脑组织中生化代谢变化的检查技术，联合其他MRI检查方法，如扩散张量成像及常规检查方法，可以将MS患者病变的形态学与功能改变结合起来，从而全面的了解MS的病情[9,10]。由于MS早期代谢改变先于病理形态改变，因此MRS可以更早的将病变显示出来。MRS可检测12种脑代谢产物和神经递质的共振峰及化合物的浓度，根据这些代谢物含量的多少可以分析组织代谢的改变。NAA(N-乙酰天门冬氨酸)位于2.02ppm(ppm,即百分之一，为化学位移的表示单位)。NAA主要存在于神经元胞体和轴索，由线粒体生成，峰值最高，是神经元的标志物。NAA水平的减低可作为神经元和轴索脱失的最佳指标。肌酸(Creatine, Cr)和磷酸肌酸的合成波，位于3.02ppm处，是髓鞘崩解的标志物，两者在酶的作用下快速相互转换，是能量代谢物质，由于其浓度在各种状态(包括病理状态)相对恒定，常被作为参照物进行比较。Cr在急性病灶中可能下降，但很快就恢复正常。胆碱(Choline，Cho)是复合峰，位于3.25ppm处，神经元和胶质细胞内均含有Cr和Cho，但胶质细胞内含量较多，参与细胞膜的构成，主要反应神经胶质的变化，是髓鞘崩解的标志物，其峰值升高与神经胶质细胞功能活跃有关[9]。Cho峰值明显升高，病理基础是磷脂的沉积，代表有活动性炎性病灶，多见于急性斑块，4～6个月后逐渐恢复，而慢性病灶Cho趋向于正常。NAA/(Cr+Cho)可作为单体素判定异常的指标，神经元减少/或胶质增生均会导致NAA/(Cr+Cho)值的降低。因此，NAA/(Cr+Cho)是评价MS病理变化比较敏感的指标。多数学者认为NAA/(Cr+Cho)值两侧相差0.05就可以确定病变。乳酸(Lactate, Lac)峰位于1.33ppm，此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制，无氧酵解的产物是乳酸，它在正常大脑中通常是测不到的。MS急性期Lac显着升高，慢性病灶Lac峰消失。脂质(Lipids，Lip)峰位于1.3、0.9、1.5和6.0PPm，此峰出现提示髓鞘坏死和中断。肌醇(myoinositol，ml)峰位于3.56ppm，为神经胶质增生的标志物，其水平增高认为是胶质增生的指征。MS患者出现较为明显的Lip峰和ml峰。

图1 正常对照组1 H-MRS，NAA峰位于2.02ppm，Cr峰位于3.02ppm，Cho峰位于3.25ppm。图2-5 双侧脑白质内围绕脑室旁长T2信号（图2），DWI呈高信号（图3），T1WI增强后病灶明显强化（图4），单体素1 H MRS，Cho峰明显升高，NAA、Cr峰明显下降，在1.33ppm处出现倒置的双峰状Lac峰（图5）。图6-10 与图2-5为同一病人，激素冲击治疗一周后复查，脑室旁T2WI高信号大部消失（图6），DWI病灶信号明显下降（图7），T1WI增强大部分病灶无强化（图8），NAA峰明显升高，Cho峰降低，Cho/Cr比值恢复正常（图9-10）。

本研究结果与文献报道一致[11-13]，发现MS病人NAA/(Cr+Cho)比值下降，低于正常组(p＜0.05)，Cho/Cr比值升高，高于正常组，差异均具有显着性(p＜0.05)。MS无论急性活动性及慢性病灶NAA均明显降低，急性斑块4～8个月可部分恢复，反映了MS早期即出现神经元丢失和轴索中断，对MS斑块进行动态检测，对临床研究及治疗有重要意义。Cho/Cr比值的增高可能是由于病变区髓鞘破坏而导致细胞的降解，引起可溶性Cho增高所致，在活动性髓鞘崩解阶段Cho增高明显[15]，这表明在MS患者的脑部病理改变中存在急性脱髓鞘和炎症。29例MS中，早期17例出现Lac峰，说明乳酸的生成加速了神经元及轴索的溶解，造成NAA含量的减少；6例随访3月～2年复查，NAA峰明显升高，Cho明显降低，Cr、Lip及ml峰恢复正常、Lac峰消失，提示MS病人的恢复过程。Lip(脂质)峰可预测新病灶的发生，lm(肌醇)峰升高对MS早期病变具有诊断价值。MS组病灶急性期NAA/Cr比值明显下降，慢性期逐渐恢复，NAA/Cr比值可以作为MS活动性的指标，反映了轴索损害的程度。NAA/Cr比值及其一系列的变化可以确定脑组织的损害程度，评价MS患者的临床状况，为MS的诊断治疗提供依据并可判断疗效。

磁共振质子波谱分析(1H-MRS)能对活体组织进行代谢产物定量分析，早期获得多发性硬化(MS)病理生理学改变的生物化学本质的信息，对研究MS的病情提供有价值的依据，对MS的早期诊断、临床治疗方案的制定及疗效监测有重要意义。

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