磁共振波谱分析在脑胶质瘤分级中的应用价值

谭卫锋 孟志霞 张 亮

1)河南驻马店市第一人民医院放射科磁共振室 驻马店 463000 2)河南驻马店市中心医院放射科 驻马店 463000

磁共振波谱分析在脑胶质瘤分级中的应用价值

谭卫锋1)孟志霞1)张 亮2)

1)河南驻马店市第一人民医院放射科磁共振室 驻马店 463000 2)河南驻马店市中心医院放射科 驻马店 463000

目的 分析氢质子磁共振波谱(1H-MRS)分析在脑胶质瘤分级中的应用价值。方法 回顾性分析我院2013-01—2016-06收治的经术后病理或活组织病理检查确诊的36例脑胶质瘤患者的临床资料，均行常规磁共振(MRI)及1H-MRS检查，依据世界卫生组织(WHO)2007年分级方法分为低级别胶质瘤组(n=15)和高级别胶质瘤组(n=21)，对比分析2组肿瘤占位核心实质区、瘤周区域及对侧镜像区胆碱复合物(Cho)、N-乙酰-L-天门冬氨酸复(NAA)、肌酐(Cr)脂质(Lip)、乳酸(Lac)。结果 所有患者肿瘤占位核心实质的Cho/Cr比值均较对侧镜像区升高，NAA/Cr、NAA/Cho比值较对侧镜像区降低(P<0.05)。高级别胶质瘤NAA/Cho比值低于低级别胶质瘤，而Cho/Cr高于低级别胶质瘤(P<0.05)。高级别胶质瘤瘤周区域Cho/Cr比值较对侧镜像区升高，NAA/Cho比值较对侧镜像区降低(P<0.05)；低级别胶质瘤瘤周区域Cho/Cr比值较对侧镜像区升高，NAA/Cr、NAA/Cho比值较对侧镜像区降低(P<0.05)。高级别胶质瘤组20例出现Lac峰，14例出现Lip；低级别胶质瘤组6例出现Lac峰，1例出现Lip峰。Cho/Cr比值与病理级别呈正相关(r=0.812，P<0.05)，而NAA/Cho比值与病理级别呈负相关(r=-0.634，P<0.001)，NAA/Cr与病理级别无明显相关性(r=-0.060，t=0.241)。结论 氢质子磁共振波普能够有效显示脑胶质瘤患者肿瘤周围水肿区及肿瘤实质区的代谢变化情况，可为胶质瘤临床术前分级提供客观依据，提高诊断的准确性。

脑胶质瘤；氢质子磁共振波谱(1H-MRS)；磁共振(MRI)

脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发肿瘤，好发于颞叶，呈现出浸润生长的特点，且多沿白质纤维束呈浸润性生长，不受大脑功能区的限制，流行病研究显示，其发病率占颅内肿瘤的40%～50%[1]。目前，脑肿瘤的诊断与鉴别主要依靠MRI常规及功能成像(DWI、DTI、PWI等)，但常规MRI仅是形态学成像，无法提供肿瘤的代谢信息[2]。MRI更是难以鉴别诊断多发脑胶质瘤、单发转移瘤及肿瘤位于脑灰白质交界区、脑表面纵裂池旁、外侧裂池旁者。因此，通过分子水平的检测能够更客观地对胶质瘤进行分类和分级，为确定治疗方案和评估预后提供巨大帮助[3]。

脑胶质瘤由于正常神经细胞减少，胶质细胞增生，其氢质子磁共振波谱(proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)典型表现为胆碱复合物(Cho)峰明显升高，N-乙酰-L-天门冬氨酸复(NAA)峰显著下降，肌酐(Cr)峰轻度下降或无明显变化，并可出现乳酸(Lac)峰和脂质(Lip)峰；而放射性脑坏死表现为Cho、NAA、Cr峰均较低，可出现Lip峰，而无Lac峰。因此，1H-MRS除可用于脑胶质瘤的分级，特别是MRS中Cho/Cr比值对脑胶质瘤级别的反映更稳定，还可用于鉴别胶质瘤复发与放射性脑坏死[4]。另外，通过对NAA/Cr值的分析，术前可以更好明确肿瘤的边界，提高肿瘤手术切除的完整性。

1 资料与方法

1．1 一般资料 选取我院2013-01—2016-06收治的经术后病理或活组织病理检查确诊的36例脑胶质瘤患者为研究对象，男20例，女16例；年龄8～60(39.6±6.4)岁。纳入标准：(1)检查前均未进行放化疗；(2)无磁共振检查禁忌证，能接受1H-MRS检查；(3)无脑外伤和(或)脑手术史；(4)均为实体性胶质瘤，无囊性病变，无精神疾病、严重躯干疾病史；(5)所有患者或家属均知情同意。依据世界卫生组织(WHO)2007年分级方法分为低级别胶质瘤组(n=15)和高级别胶质瘤组(n=21)。高级别胶质瘤组男13例，女9例，年龄(38.4±5.6)岁；低级别胶质瘤组男8例，女7例，年龄(408.4±7.6)岁。2组性别、年龄等比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。1．2 检查方法 应用美国通用电子(GE)公司生产的GESigna 1.5T高场强磁共振扫描仪，所有患者行头颅MRI常规及1H-MRS检查。先行轴位、矢状位平扫，T1WI：TR/TE：500 ms/8.4 ms，层厚5.0 mm，间隔1.0 mm，FOV 240 mm×240 mm；T2WI：TR/TE：4 000 ms/90 ms，层厚5.0 mm，间隔1.0 mm，FOV 240 mm×240 mm。平扫完成后行多体素1H-MRS检查，根据T2WI上的肿瘤信号特征选定兴趣区(region of interest，ROI)，包括肿瘤占位核心实质、瘤周区及对侧镜像区正常组织，尽量避开坏死、囊变区及邻近脑脊液、颅骨、皮下脂肪等。采用点波谱分析法，TR/TE：250 ms/2.8 ms，FOV 120 mm×120 mm，经匀场、基线矫正、水抑制后采用MR自带软件进行波谱分析并计算胆碱复合物(Cho)、N-乙酰-L-天门冬氨酸复(NAA)、肌酐(Cr)、脂质(Lip)、乳酸(Lac)的峰下面积。

2 结果

2．1 胶质瘤肿瘤占位核心实质区与对侧镜像区对比 所有患者均成功完成扫描，得到的波谱图基线平稳，各代谢物谱线清晰。肿瘤占位核心实质区的MRS谱线与对侧镜像区明显不同，主要表现在NAA波峰明显下降，波峰下面积明显减小，而Cho波峰升高，波峰下面积增大。具体表现：肿瘤占位核心实质区的Cho/Cr比值高于对侧镜像区，而NAA/Cho及NAA/Cr低于对侧镜像区(P<0.05)。见表1。

表1 肿瘤占位核心实质区与对侧镜像区各物质比值比较

2．2 低级别胶质瘤与高级别胶质瘤对比 低级别胶质瘤与高级别胶质瘤MRS谱线都出现NAA波峰及波峰下面积减少，但低级别胶质瘤 NAA峰只有轻中度降低，Cho峰轻微升高；高级别胶质瘤NAA波峰及波峰下面积减少更明显，Cho波峰及波峰下面积升高得较为明显。具体表现：高级别胶质瘤NAA/Cho比值低于低级别胶质瘤，而Cho/Cr高于低级别胶质瘤(P<0.05)。见表2。高级别胶质瘤瘤周区域Cho/Cr比值较对侧镜像区升高，NAA/Cho比值较对侧镜像区降低(P<0.05)；低级别胶质瘤瘤周区域Cho/Cr比值较对侧镜像区升高，NAA/Cr、NAA/Cho比值较对侧镜像区降低(P<0.05)。见表3～4。高级别胶质瘤组20例出现Lac峰，14例出现Lip；低级别胶质瘤组6例出现Lac峰，1例出现Lip峰。

表2 低级别胶质瘤与高级别胶质瘤各物质比值比较±s)

表3 高级别胶质瘤瘤周区域与对侧镜像区各物质比值比较

表4 低级别胶质瘤瘤周区域与对侧镜像区各物质比值比较

2．3 胶质瘤核心实质区的各物质比值与病理级别的相关性分析 Spearman相关分析结果显示，Cho/Cr比值与病理级别呈正相关(r=0.812，P<0.05)，NAA/Cho比值与病理级别呈负相关(r=-0.634，P<0.001)，而NAA/Cr与病理级别无明显相关性(r=-0.060，t=0.241)。

3 讨论

脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的肿瘤，起源于神经上皮细胞，以星形细胞瘤最多，其次是少枝胶质细胞瘤和胶质细胞瘤，主要特征为弥漫性神经胶质细胞瘤样增生。脑胶质瘤大多数是一种低级别恶性肿瘤，早期诊断和治疗对预后具有重要作用。随着成像技术的发展，磁共振成像已向功能成像和分子成像方面转变。氢质子磁共振波谱成像(1H-MRS)是目前唯一一种可在活体内对组织及器官代谢、生化和化合物进行定量分析的无损伤的检查方式，是在磁共振成像基础上的一种功能分析诊断方法，能够提供活体组织代谢物的绝对或相对浓度、生化及代谢情况等，可通过小分子化合物受磁场作用产生的化学位移值测定其浓度，从而观察肿瘤的生物学特性及病理特征。一情况下，常规MRI显示瘤周区的形态未发生显著变化，但形态学检查已发现肿瘤细胞浸润到肿瘤边缘相对正常的脑组织内。放射性脑坏死和复发等可引起神经元缺失及细胞膜崩解，因此，1H-MRS结合MRI可更准确地判断病变部位是术后改变、肿瘤复发还是放疗后脑损伤。由于瘤周水肿区的存在使得肿瘤的边界更加难以确定，如能术前通过影像学参数将肿瘤侵袭范围与正常脑组织区别开来，明确胶质瘤分级、确定肿瘤边界，从而采取针对性、差异化的治疗措施，可显著提高患者的术后生存期[5]。

胆碱(Cho)是细胞膜磷脂代谢的一种中间代谢产物，Cho参与细胞膜的构成，能够反映细胞代谢、髓鞘形成、胶质增生及细胞膜转运情况，由于肿瘤细胞增殖旺盛，细胞代谢加快，细胞膜及细胞器的崩解可释放游离的胆碱，导致1H-MRS表现为Cho峰升高；同时，肿瘤浸润正常脑组织可导致细胞膜合成加速，导致Cho波峰升高。正常脑组织波谱中N-乙酰天冬氨酸(NAA)峰应为最高峰，峰高降低表示神经元受损，其多少与神经元及轴突数量有关，所以，肿瘤细胞呈浸润性生长，神经细胞遭到破坏，故其NAA峰降低，无论是复发还是放射性脑损伤，神经元受到损伤NAA都会下降，是神经元细胞破坏在 MRS谱线上的客观反映。Cr在脑组织中的浓度和其波峰在谱线中位置都较恒定，在能量减退时增加，能量增加时减低，所以，Cr能够反映能量的代谢情况，常用来作为对照值得到其他代谢物的相对浓度。乳酸(Lac)是无氧代谢糖酵解的产物，正常脑组织中测不到，其出现表明细胞不能有效进行有氧呼吸，在1H-MRS谱线中为双峰，高级别胶质瘤常见。脂质(Lip)为细胞膜内的游离脂肪，其出现主要显示组织已坏死，Lip峰也常见于高级别胶质瘤。Cho、NAA、Cr、Lac、Lip在不同类别颅内肿瘤、不同级别脑胶质瘤及不同部位之间的相对浓度变化呈现特异性，因此，对其进行检测可用于胶质瘤的鉴别诊断、确定肿瘤侵润边界、术前病理分级、辅助制定放化疗方案和监测预后等[6]。肿瘤实质部分Cho/NAA最大值代表了肿瘤代谢最旺盛的区域，因此，MRS检查克服了组织活检取材时未取到肿瘤块恶性度最大部分的缺点，也更能吻合病理组织学的多点取样方法。

本研究结果显示，胶质瘤患者的肿瘤占位核心实质Cho/Cr比值较对侧镜像区升高，NAA/Cr、NAA/Cho比值较对侧镜像区降低(P<0.05)。高级别胶质瘤NAA/Cho比值低于低级别胶质瘤，而Cho/Cr高于低级别胶质瘤(P<0.05)。高、低级别胶质瘤瘤周区域Cho/Cr比值均较对侧镜像区升高，NAA/Cho比值均较对侧镜像区降低(P<0.05)，且低级别胶质瘤瘤周区域NAA/Cr比值也较对侧镜像区降低(P<0.05)。高级别胶质瘤患者易出现Lac峰和Lip峰；低级别胶质瘤出现Lac峰和Lip峰较少。表明氢质子磁共振波普能够有效显示脑胶质瘤患者肿瘤周围水肿区及肿瘤实质区的代谢变化情况。另外，Cho/Cr比值与病理级别呈正相关，NAA/Cho比值与病理级别呈负相关，表明MRS检查可无创性地为胶质瘤临床术前分级提供客观依据，提高诊断的准确性。

[1] Ostrom QT，Gittleman H，Farah P，et al．CBTRUS statistical report：Primary brain and central nervous system tuners diagnosed in the United States in 2006—2010[J]．Neuro Oncol，2013，15(Suppl 2)：iil-ii56．

[2] 王金梅，张敏，陆志前，等．1H-MRS在颅脑常见肿瘤诊断与鉴别诊断中的价值[J]．皖南医学院学报，2016， 35(2)：167-170．

[3] 周炯，李桂萍，王爱，等．颅脑手术部位感染率及危险因素前瞻性研究[J]．中华神经外科杂志，2007，23(10)：758-760．[4] 董海波，戴嘉中，蔡佩武，等．1H磁共振波谱在胶质瘤放疗后复发和放射性脑坏死鉴别中的初步应用[J]．中华放射学杂志，2011，35(6)：439-441．

[5] 陈广礼，王东林．大脑胶质瘤病的MRI、MRS的临床诊断价值[J]．中国CT和MRI杂志，2010，8(3)：74-76．

[6] 郭俊，黄峰平．磁共振波谱在胶质瘤诊治中的应用[J]．中华神经外科杂志，2012，28(5)：532-534．

(收稿2016-11-10)

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1673-5110(2017)11-0060-03