MRS在神經系統(tǒng)疾病研究中的應用

MRS在神經系統(tǒng)疾病研究中的應用當前1頁，總共32頁。主要內容MRS簡介及分類MRS幾種代謝物的意義在神經系統(tǒng)疾病中的研究現狀癲癇腦腫瘤（膠質瘤、腦膜瘤、轉移瘤）

腦缺血和腦梗死炎癥鑒別診斷阿爾茨海默病帕金森氏病多發(fā)性硬化MRS存在問題

當前2頁，總共32頁。磁共振波譜

(magneticresonancespectroscopy，MRS)

是一種利用核磁共振現象和化學位移作用進行一系列特定原子核及其化合物分析的方法，能檢測活體組織器官能量代謝、生化改變的一種無創(chuàng)性技術。隨著高場強、高性能設備的問世，其靈敏度不斷提高，近10余年來已逐漸地應用于神經系統(tǒng)疾病的基礎研究和臨床應用中。當前3頁，總共32頁。MRS分類根據檢測體素分類：1單體素質子譜（single－voxelMRS）

選擇性采集一個感興趣區(qū)體素的譜線2多體素質子譜（multi－voxelMRS）

在一次數據采集中獲得感興趣區(qū)中多個體素的譜線，可以同時反映多個部位代謝物的空間分布。采集的多體素頻譜可組成圖像，通過計算機處理，也可顯示單一代謝物的分布圖像，故多體素MRS常常又稱為磁共振頻譜成像（magneticresonancespectroscopyimaging，MRSI）或磁共振化學位移成像（MRchemicalshiftimaging）。3MRS三維波譜

三維MRS可直接進行三維數據采集,也可先行多層面MRS采集,然后再重建三維MRS,后者可以進行任意角度重建,便于臨床醫(yī)生觀察,有良好的臨床應用前景。當前4頁，總共32頁。

MRS測定的原子核有1H、31P、13C和19F等。

由于1H在人體內含量最為豐富，所以磁共振氫頻譜（1H－MRS）的應用最為廣泛，也是活體MRS中檢測靈敏度最高的。它能夠同時檢測到多種代謝物，如N－乙酰天冬氨酸、膽堿化合物、乳酸、肌酸、肌醇、谷氨酸和谷氨酰胺復合物，此外還可以測定氨基丁酸、葡萄糖、乙醇和酮體等。當前5頁，總共32頁。氮－乙酰天門冬氨酸(N－acetylaspartate，NAA):共振峰位于2.02ppm處,主要存在于神經元及其軸索,是神經元的標志物，NAA含量降低,反映神經元丟失或能量代謝障礙;乙酰膽堿(choline，Cho):共振峰位于3.2ppm處,其與細胞膜磷脂分解和合成有關,參與細胞膜的構成。Cho峰增高提示細胞分裂增值活躍,以及細胞膜代謝異常增高。肌酸和磷酸肌酸(cre－atineandphosphocreatine，Cr+PCr):Cr共振峰見于3.0和3194ppm,作為高能磷酸鹽的儲備形式和ADP及ATP的緩沖劑;

γ-氨基丁酸(γ－aminobutyricacid，GABA)是中樞神經系統(tǒng)中的一種主要抑制性神經遞質，具有抗傷害作用。當前6頁，總共32頁。谷氨酰胺和谷氨酸復合物：是興奮毒性作用的神經遞質。肌醇(myo－inositol,MI):MI共振峰主要位于3.56和3165ppm處，具有調節(jié)滲透壓，營養(yǎng)細胞，抗氧化作用及生成表面活性物質。乳酸(lactate,Lac):共振峰位于1.3和4.1ppm，是無氧酵解的產物，見于腦缺血缺氧等病理狀態(tài)。因此，其檢出對缺血缺氧疾病的診斷和治療有非常重要的意義。當前7頁，總共32頁。癲癇診斷

MRS檢查發(fā)現顳葉癲癇病灶側顳葉NAA峰減低.Cr和Cho峰升高,MRS的定位診斷與EEG和PET結果有很高的一致性.由于實際操作中Cr和Cho峰難以完全分開,國內外均以NAA/(Cr+Cho)比值作為顳葉癲癇定量診斷指標,該值降低被認為是定量診斷最敏感的指標之一.此外,有資料顯示NAA降低與癲癇發(fā)作頻率密切相關,切除癲癇病灶后,NAA水平還可恢復至正常甚至更高水平.所以MRS還可用于監(jiān)測抗癲癇藥物療效。當前8頁，總共32頁。

圖BI傾斜冠狀重度T2加權像，未見明顯器質性病變，分別在其雙側海馬區(qū)設置VOI(右側為VOI1，左側為VOI2)，圖B2分別顯示VOII,V012譜線，可見右側海馬區(qū)NAA峰值含量降低。圖B3為以NAA信號強度為灰階的偽彩圖與傾斜冠狀重度T2加權像融合像，雙側海馬區(qū)直接觀察未見明顯差異。圖B4為以Cho/NAA信號強度比值為灰階的偽彩圖與傾斜冠狀重度T2加權像融合像，右側海馬區(qū)可見明顯增高，增高范圍較明確，與EEG檢查結果吻合當前9頁，總共32頁。膠質瘤膠質瘤是最常見的腦內腫瘤,其MRS表現為NAA峰降低,Cho峰升高,NAA/Cr和NAA/Cho比值降低,Cho/Cr比值升高,部分病例在1.3ppm處可見向上的脂質(Lipids,Lip)峰或倒置的Lac峰.Ttmiya等發(fā)現Ⅱ級星型細胞瘤的Cho/Cr比值低于Ⅲ級和Ⅳ級星型細胞瘤,認為Cho/Cr比值升高與腫瘤組織學分級程度呈正相關,提示該指標有鑒別診斷價值。Kumar等提出NAA減低是神經元丟失的結果,NAA/Cho越低，神經元破壞得就越嚴重。研究發(fā)現Cho/Cr和NAA/Cho在低級和高級膠質瘤中的敏感度分別為73%和86%,特異度分別為94%和96%。當前10頁，總共32頁。當前11頁，總共32頁。當前12頁，總共32頁。腦膜瘤腦膜瘤MRS成像在腦膜瘤良惡性分級中具有重要價值。Ala峰的出現對于腦膜瘤診斷具有重要意義,而1.3ppm處Lip的出現提示惡性腦膜瘤診斷;瘤周水腫區(qū)Cho峰升高提示惡性腦膜瘤存在瘤周浸潤。當前13頁，總共32頁。AlthoughthediagnosisofmeningiomaiseasilydonebymeansofmagneticResonanceimaging,protonmagneticresonancespectroscopymaybeusefulinatypicalcases.Insuchtumorsthereisapronouncedriseincholinelevels,associatedwithabsenceorconsiderablereductionofN-acetylaspartate.Presenceofanalaninepeakcanconfirmthediagnosis。當前14頁，總共32頁。當前15頁，總共32頁。腦轉移瘤腦轉移瘤的原發(fā)腫瘤來原于腦外其它組織,腫瘤內部無神經元存在,其MRS表現為Cho顯著升高,Cr減少或消失Cho/Cr比值升高,無NAA峰,可出現Lac峰和Lip峰,這與腫瘤細胞增殖旺盛和有絲分裂增加導致細胞膜代謝異常增高、能量耗竭、糖無氧酵解增加有關。Sijens等通過與MRI對比研究發(fā)現,盡管1H－MRS不能識別轉移瘤的來源,卻能區(qū)分常規(guī)影像不能鑒別的孤立轉移灶,并可對轉移瘤進行分期;早期轉移瘤只含有Cho峰,中期轉移瘤含有Lip峰和略高的Cho峰,晚期轉移瘤含有Lac峰和低的Cho峰。當前16頁，總共32頁。Cho/Cr可用于腫瘤的鑒別診斷,Cho/Cr大于2.48時診斷轉移瘤和膠質母細胞瘤的正確率分別為88.9%和60.0%,當Cho/Cr小于2.48時診斷放射性壞死和腦梗死的正確率分別為71.4%和100%.對于轉移瘤和膠質母細胞瘤的進一步鑒別,73.7%轉移瘤存在Lip峰,NAA峰缺失,而在膠質母細胞瘤中僅有10.0%.

Ala峰增高被認為是腦膜瘤的特征性波峰,神經鞘瘤/轉移瘤MRS中無Ala或Glx峰,神經鞘瘤出現Mi峰升高,以此可以區(qū)分腦膜瘤,神經鞘瘤,轉移瘤.環(huán)形強化的各種腦內病變的鑒別當前17頁，總共32頁。其他類型腦腫瘤目前,對其他腦腫瘤MRS的文獻報道較少,已知轉移瘤、淋巴瘤和結核瘤的Lip峰增高,但是淋巴瘤Lac峰相對更明顯,結核瘤的Cho峰不高。當前18頁，總共32頁。腦梗死和腦缺血的診斷

腦梗死病灶發(fā)生以下代謝改變:在常規(guī)MRI未見異常改變時,MRS即能早期發(fā)現Lac峰,對發(fā)病24h梗死區(qū)在T2WI上呈高信號者,MRS出現Lac峰的范圍常大于T2WI的病灶范圍,并且梗死區(qū)中央Lac水平高于周邊,大腦中動脈阻塞所致梗死區(qū)的Lac水平高于其他部位的腦梗死灶,腦梗死病灶一旦出現通常在Lac峰出現后,腦梗死病灶才有NAA峰下降,大腦中動脈區(qū)腦梗死的NAA降低顯著重于其他部位的腦梗死灶,Lac峰水平最高的部位一般就是NAA降低最嚴重的部位;Cr和Cho峰的改變不如Lac和NAA那樣恒定,而且文獻報道尚無統(tǒng)一意見。

當前19頁，總共32頁。Giroud等對短暫性腦缺血發(fā)作(transientischemicattack,TIA)進行MRS研究,在TIA發(fā)作后的3天內,對腦功能異常區(qū)和對側相同腦區(qū)進行MRS檢查,結果發(fā)現功能異常區(qū)的NAA/Cr無明顯異常改變,而Lac峰升高,提示腦局部低灌注可能導致乳酸濃度升高,預示該區(qū)是可能發(fā)展成腦梗死的高危區(qū)域。當前20頁，總共32頁。當前21頁，總共32頁。腦腫瘤與急性腦梗死鑒別診斷部分早期腦梗死伴重度占位效應,MRI表現與腦腫瘤類似,應用MRS可區(qū)分腫瘤與急性腦梗死。梗死病灶的Cho/Cr正常,發(fā)病24h內Lac峰明顯升高,提示腦缺血。當前22頁，總共32頁。炎癥

Themainapplicationofprotonmagneticresonancespectroscopyininflammatoryandinfectiousprocessesistheestablishmentofdifferentialdiagnosesbetweentheseprocessesandbraintumors.In

focalinflammatoryprocesses

inpatientswithacquiredimmunodeficiencysyndrome(aids),suchastoxoplasmosis,tuberculosisorcryptococcosis,protonspectroscopyshowsa

broadlipidpeak

and

occasionallyalactatepeak,witha

decreaseorabsenceofN-acetylaspartateandslightincreaseofcholine.Inpyogenicabscesses,N-acetylaspartate,creatineandcholinepeaksarenotdetected

andthespectroscopiccurve

presentsaminoacidpeaks,especiallysuccinate,acetateandcytosolicpeaks,duetothegreatquantityofhydrolyticenzymesproducedbybacteria,whichresultsinelevatedconcentrationsofproteinsandaminoacids.當前23頁，總共32頁。當前24頁，總共32頁。阿爾茨海默病的診斷診斷通常根據典型的臨床特點，但確診只能在死后尸解。顯微鏡下被證實有細胞損失、廣泛分布的異常淀粉狀蛋白的沉積物所形成疏散的小的退化淀粉樣斑和由組成腦細胞的正常桿狀蛋白質混亂地纏結起來的原纖維纏結.當前25頁，總共32頁。阿爾茨海默病(Alzheimer.sdisease,AD)患者的NAA水平在海馬、顳葉、額葉、枕葉及腦白質均明顯降低。Kantarci等對AD枕葉皮質進行MRS檢查,結果發(fā)MI/NAA可作為AD與正常腦老化和其他類型癡呆的鑒別診斷指標,NAA減少和MI升高可能與患者認知功能減退程度相關。當前26頁，總共32頁。Block等研究發(fā)現許多AD患者的NAA水平下降,mI升高;Dixon等研究發(fā)現AD患者左側海馬NAA水平顯著降低。Insausti等認為如果MRI同時顯示海馬體積萎縮,則對AD診斷具有顯著性意義。且作者同時指出海馬NAA水平顯著降低與個體認知能力損傷密切相關。Kantarci等應用1H-MRS對比研究AD老年輕度認知損害(MCI)和正常人,認為AD發(fā)病早期即出現mI/Cr的升高,并推測這與神經炎造成的星形膠質細胞和小膠質細胞增生有關,病變繼續(xù)發(fā)展會導致DNA水平下降,由于上述改變在三者間有較大重疊,其診斷價值有待于進一步研究.Marjanska等用1H2MRS監(jiān)測B前體蛋白－早老素－聯合轉基因(APP－PS1)鼠-B前體蛋白-早老素-聯合轉基因(APP2PS2)鼠野生鼠模型發(fā)現NAA/tCr,Glu/tCr水平隨年齡增長均有所降低.NAA水平的降低被公認為是AD患者病理及病情進展的一個預測值,因此認為NAA、Glu的1H－MRS觀測結果同AD患者實際病情吻合,可以作為監(jiān)測AD患者病情進程