1H⁃MRS磁共振波谱分析在脑干损伤患者伤情及预后评判中的应用

周和平　陈新生　施正生　查正江　王俊　赵鹏　陈敏

安徽医科大学附属安庆医院神经外科（安徽安庆 246003）

脑干损伤是常见且严重的重型颅脑损伤，致残、致死率极高，目前临床疗效不佳，进一步提高其救治水平，是目前一个很实际而迫切的问题。脑干损伤诊断及治疗主要依靠症状及医生经验，常规影像学检查难以科学判断病情，给临床治疗带来困难，因而探寻准确且可靠的检测方法对脑干损伤的诊断及治疗意义重大。脑干损伤患者多出现严重的神经功能障碍，伴有神经核团及纤维束的损害，通过检测损伤区神经物质变化，从而能更加客观反映病情。质子磁共振波谱分析（1H⁃magnetic resonance spectroscopy，1H⁃MRS）为一种新型功能磁共振技术，在新生儿脑发育障碍、神经系统变性等疾病中运用较广［1-2］。通过定量检测脑细胞内一些神经物质，对脑组织的生化代谢变化进行动态检测，可直接客观反映脑内病情［3-4］。1H⁃MRS作为新技术为脑干损伤的诊断、治疗及疗效评判提供了新的方法，有着广泛的应用前景，1H⁃MRS作为新技术目前临床研究报道不多。本研究对45例脑干损伤患者在伤后进行1H⁃MRS检测，并进行直线回归分析，以探讨脑干损伤后神经代谢特点及其对病情程度和预后评估的临床价值。

1　资料与方法

1.1一般资料按脑干损伤纳入标准：（1）颅脑外伤后持续性意识障碍，格拉斯哥评分（Glasgow coma score，GCS）：3～10分，且伴有瞳孔、生命体征改变；（2）颅脑CT显示脑干周边肿胀及点片状出血；（3）病情允许进行磁共振波谱分析检查。排除标准：（1）脑干功能衰竭合并呼吸、循环衰竭；（2）伤前有严重的中枢神经系统疾患，如脑梗死、脑出血、癫痫、多发性硬化、老年性痴呆等。共纳入2015年3月至2016年10月安徽医科大学附属安庆医院神经外科收治的脑干损伤患者45例（损伤组），其中男22例，女23例；年龄18～65岁。致伤原因：车祸伤22例，坠落伤16例，打击伤7例。GCS评分：3～5分18例，6～8分16例，9～10分11例。全部病例均进行头颅CT检查，1H⁃MRS检测时间为伤后8 h～16 d，平均10.6 d。脑干损伤病患根据GCS分为特重伤组（3～5分）、重度伤组（6～8分）、中度伤组（9～12分）；依据格拉斯哥预后评分（Glasgow outcome scale，GOS）分为预后不良组（1～3分）和预后良好组（4～5分）。另以10例健康志愿者为对照组，其中男6例，女4例，年龄26～42岁。

1.2影像学检查及数据获取对45例脑干损伤患者及10例正常人群常规行头颅CT、MRI，CT和磁共振检查均在我院影像科进行。CT型号为德国西门子公司PQ⁃5000，MR型号SIEMENS 3.0T Avanto超导型磁共振仪。所有临床病例检测均用我院3.0T（SIEMENS Avanto）MRI/MRS磁共振影像机进行，运用环形极化标准头部线圈，图像及波谱分析分别采用Xwin⁃NMRI3.0及Jmrui1.3版处理软件。全部患者行常规MRI和单体素1H⁃MRS扫描，层厚5 mm，确定颅脑及脑干受损状况。主要波谱初始数值分析通过傅立叶变换、零校正、像位调动和基准线校验后，测算代谢物包括N⁃乙酰天冬氨酸（NAA）、胆碱化合物（Cho）和总肌酸（肌酸+磷酸肌酸）（Cr）。通过计算代谢物化学位移处所对照波峰下面积积分，作为化合物浓度的相对定量值，并计算NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr值，据此归纳计算。检查主要集中于脑干损伤区域即磁共振波谱分析兴趣区（ROI），获得不同时间窗内的磁共振波谱分析数据资料。

1.3随访对脑干损伤患者进行疗效回访，随访6～15个月，平均（8.3±1.2）个月，根据GOS预后评定标准进行预后判断。伤后6个月GOS评分：良好15例，中度残疾14例，重度残疾5例，植物生存7例，死亡4例。依据GOS分为预后不良组16例（1～3分）和预后良好组29例（4～5分）。

1.4统计学方法所有实验数据应用SAS 8.0统计软件，数据以表示，两组间比较采用独立样本t检验，3组间比较采用方差分析。各指标与预后之间直线相关用直线相关积差Pearson分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.11H⁃MRS检测脑干损伤区域物质波谱情况对照组有清晰的NAA、Cho、Cr波峰，NAA波峰位置最高，Cho及Cr波峰位置相仿。损伤组NAA波峰下降明显，Cho波峰上升，甚至出现神经坏死的乳酸（Lac）波峰；与对照组相比，损伤组NAA/Cho值和NAA/Cr降低，Cho/Cr值显著升高，损伤病情越严重，此趋势更加明显。见图1～4。

2.2不同伤情患者1H⁃MRS值比较脑干损伤病灶区1H⁃MRS发现，NAA峰下降明显，Cho峰上升，NAA/Cho比值下降，且损伤病情越严重，此趋势更加明显。对照组、中度伤组、重度伤组间和特重度伤组NAA/Cho、NAA/Cr和Cho/Cr值比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；不同预后者，预后不良组NAA/Cr和NAA/Cho值也显著降低（P＜0.05）。见表1。

图1　1H⁃MRS体素定位像　图2　对照组磁共振波谱　图3　预后良好组磁共振波谱　图4　预后不良组磁共振波谱Fig.1　1H⁃MRS voxel localization　Fig.2　Normal control group1H⁃MRS　Fig.3　Good prognosis group1H⁃MRS　Fig.4　Poor prognosis group1H⁃MRS

表1　不同伤情及预后脑干损伤患者与对照组1H⁃MRS比值Tab.1　Different injury and prognosis of brain stem injury patients and the control group1H⁃MRS ratio ±s

表1　不同伤情及预后脑干损伤患者与对照组1H⁃MRS比值Tab.1　Different injury and prognosis of brain stem injury patients and the control group1H⁃MRS ratio ±s

组别对照组G C S分组中度伤（9～1 2分）重度伤（6～8分）特重度伤（3～5分）G O S分组良好组（4～5分）不良组（1～3分）1 0 1.8 6±0.1 2 1.8 3±0.1 7 0.9 8±0.1 0 1 1 1 6 1 8 1.1 2±0.0 9 0.9 8±0.0 7 0.6 8±0.0 8 1.2 2±0.1 1 0.8 5±0.0 9 0.5 9±0.0 6 1.0 8±0.1 2 1.3 5±0.1 8 1.5 6±0.1 3 2 9 1 6 1.2 6±0.1 3 0.8 5±0.0 6 1.1 9±0.1 1 0.7 6±0.0 3 1.1 8±0.1 5 1.3 7±0.0 5例数N A A/C r N A A/C h o C h o/C r

2.3脑干损伤患者1H⁃MRS值与GOS间的相关分析经直线回归分析，损伤组NAA/Cr、NAA/Cho值与GOS呈显著正相关（r=0.86，P＜0.05）；Cho/Cr值与GOS呈负相关（r=-0.73，P＜0.05）。

3　讨论

脑干损伤是一类特殊的重型急性颅脑损伤，伤后病情严重，目前临床疗效不佳，死亡率、重残率高。有效且客观地判断其伤情，对临床诊疗意义重大。然而，现今脑干损伤的诊断及治疗没有科学的评估方法及检测手段，仍较多依靠临床医生经验，给诊疗工作带来很大困难。研究表明，脑干损伤主要表现为重要神经核团及神经轴束的损害，损伤后这些核团及轴束会出现复杂的神经生化代谢紊乱，因此通过检测神经物质代谢变化，从而评判伤情轻重及预后转归［5-6］。1H⁃MRS成像技术迅速发展，目前可以定量检测脑内二十多种神经代谢物质，且可以对这些神经物质生化代谢变化进行活体动态检测，从而反映脑内神经细胞物质和能量代谢情况，无创伤、准确、可靠性高［7-8］。目前神经系统研究采用的测定方法主要是1H⁃MRS，1H⁃MRS能测出含质子的参与细胞膜代谢化合物NAA、Cr、Cho、Lac等物质［9-10］。NAA可很敏感地反映神经损伤情况，主要位于成熟神经元内，是神经元的内标记物，是正常波谱中最大的波峰，常被用来作为评价其他脑代谢物变化的指标［11］。TCr或Cr是神经细胞能量代谢的标识物，在三磷酸腺苷供应不足的情况下参与能量供给，对稳定脑内能量代谢意义重大，常作为其他代谢物质信号强度的对照物［12］。Cho是由磷酸胆碱、磷酸甘油胆碱、磷脂酰胆碱组成，反映脑内的总胆碱量；是细胞膜磷脂代谢的成分之一，是细胞膜转换的标记物，反映了细胞膜的运转和细胞的增殖，Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志［13］。Lac是无氧糖酵解的产物，当脑组织存在缺血、缺氧，脑细胞有氧代谢不能正常进行时明显增高，因此通过磁共振波谱检测NAA、Cho、Cr、Lac的动态变化能及时准确反映神经系统疾病的病理生理变化，对中枢神经系统疾病的诊断及治疗具有非常重要的意义。

脑干周边血管环绕，富含重要的神经核团及感觉、运动神经传导束通行，损伤后多致严重神经功能障碍，损伤后早期即可出现严重的神经物质代谢紊乱，通过检测这些异常代谢物质可以客观评估神经损伤情况。WILD等［14］对9例原发性脑干损伤与5例正常对照者的磁共振波谱分析研究中，发现在普通磁共振上显示正常的区域出现NAA/Cr明显降低，研究证实磁共振波谱能够及早敏感反映脑干损伤。SINSON等［15］在其30例脑干损伤患者的磁共振波谱分析研究中，报道10例预后较差的患者体NAA/Cr为1.24±0.28，较20例预后较好的患者体NAA/Cr 1.53±0.37为低。研究认为磁共振波谱分析是检测颅脑损伤的敏感方法，磁共振波谱分析可以作为一种评价脑干损伤伤情及预后的参考指标［16-17］。本研究中发现对照组有清晰的NAA、Cho、Cr波峰。损伤组NAA波峰下降明显，Cho波峰上升，甚至出现神经坏死的Lac波峰；与对照组相比，损伤组NAA/Cho值和NAA/Cr降低，Cho/Cr值显著升高，伤情按GCS评分分级发现，损伤病情越严重，此趋势更加明显。研究结果提示磁共振波谱分析可以很好地指导脑干损伤的诊断及伤情评定，能很好地指导临床治疗，尤其对于有严重神经临床症状而普通影像学检测阴性的病患有重要意义。

在本研究45例脑干损伤患者中进行1H⁃MRS的检测并临床随访，29例预后良好，其中17例苏醒，预后良好组NAA/Cho、NAA/Cr值较预后不良组明显升高，接近对照组。提示1H⁃MRS不仅可以判定脑干损伤的伤情程度，还能指导认知功能的恢复和神经功能的评定，NAA/Cho、NAA/Cr比值越高，预后越佳。脑干包含大量上行网状系统及传导束，通过检测NAA/Cho、NAA/Cr和Cho/Cr值来反映脑干生化代谢变化能敏感地反映病情，评判预后及能否苏醒。本研究脑干损伤患者1H⁃MRS值与预后GOS间经直线回归分析，损伤组NAA/Cr、NAA/Cho值与GOS呈显著正相关（r=0.86，P＜0.05）；Cho/Cr值与GOS呈负相关（r=-0.73，P＜0.05）。这也与既往研究结果一致。可见，1H⁃MRS的检测情况有助于指导临床评判脑干损伤的预后情况。

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