关键词：磁共振波谱 中枢神经系统 应用
【中图分类号】R445.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-8602（2015）04-0558-02
随着磁共振影像检查在临床工作中不断地推广､普及，磁共振功能成像及磁共振波谱分析也在各系统､器官中得到广泛的研究和应用，比于北大医院王霄英教授早期就进行了磁共振波谱在前列腺疾病诊断的研究和应用，磁共振波谱（MRS）是利用磁共振化学位移现象来测定组成物质的分子成分的一种检测技术，也是目前唯一可测得活体组织代谢物的化学成分和含量的检查方法｡MRS可以对多种原子核成像，包括¹H､³¹P､¹³C､²³Na等｡其中¹H的磁旋比最大，在人体中的含量也最多，产生的MRS信号最强，且与常规MRI所用的激发及接收频率一致，所以，当前临床常用的是氢质子（¹H）波谱技术，其应用最为成熟，应用最方便，最广泛｡由于¹H在不同化合物中的磁共振频率存在差异，因此它们在MRS的谱线中共振峰的位置也就有所不同，据此可判断化合物的性质，而共振峰的峰高和面积反映了化合物的浓度，因此还可进行定量分析｡本文浅析¹H-MRS在中枢神经系统（CNS的临床应用体会｡
1¹H-MRS技术在CNS的正常谱线
¹H-MRS目前可以测定多种脑代谢产物和神经递质的共振峰，如N-乙酰天门冬氨酸（NAA）､肌酸（Cr）/磷酸肌酸（PCr）､胆碱复合物（Cho）､mI､GLx､乳酸（Lac）､移动脂肪（Lip）等，其中正常人体大脑组织的¹H-MRS有5个较明显的共振波谱峰，NAA､Cr/PCr､Cho､mI､GLx｡
2 脑代谢物（NAA､Cho ､Cr/PCr､mI､GLx）的信号特点
2.1NAA在¹H-MRS谱线中波峰最高，化学位移大约2.02ppm，有时在2.6 ppm处可见，在正常人的大脑内浓度接近12.0mmol/L｡与蛋白质和脂肪合成，维持细胞内阳离子浓度，以及钠､钾､钙等阳离子通过细胞和维持神经膜的兴奋度有关，仅存在于神经元内，是神经元密度和存在的标志，一些研究〔1〕报告，NAA也存在于少突胶质细胞或肥大细胞中，NAA含量多少反映神经元的功能状况，NAA水平的降低可作为神经元丢失或损伤的可靠指标，如肿瘤或坏死的进程､艾滋病､多发性硬化及颞叶癫痫等｡此外，NAA波峰增高较少见，仅见于海绵状脑白质营养不良｡
2.2Cho化学位移大约3.2 ppm，由磷酸胆碱､甘油磷酸胆碱､磷脂酰胆碱组成，主要是自由胆碱细胞膜翻转的标志物，在脑白质中含量高于脑灰质，参与细胞膜的构成，是髓鞘形成､细胞代谢､胶质增生和髓鞘脂质崩溃降解的指标，反映了细胞膜的运转状态｡Cho波峰升高见于恶性肿瘤､脱髓鞘､炎性病变及其他能导致细胞膜破坏的各种病变〔2〕｡
2.3Cr/PCr化学位移大约3.03 ppm，和3.96 ppm，由Cr､PCr､γ-氨基丁酸（GABA）､赖氨酸､和谷胱甘肽共同组成，在脑能量代谢减退的情况下增加，在能量代谢增强的情况下降低，是脑细胞能量依赖系统的标志物，在脑灰质的含量高于脑白质｡此代谢物峰值一般较稳定，常常作为其他代谢物信号强度的参照物｡随着肿瘤恶性程度的增加，代谢物的活性增加，而Cr峰降低｡
2.4mI化学位移大约3.56 ppm，，有时在4.06 ppm，处可见，是脑内神经胶质细胞的标志物，参与细胞渗透压的调节､细胞内第二信使的生成以及肝脏和颅脑的解毒等过程｡含量的升高与病灶内（尤其是慢性病灶内）的胶质增生有关｡另外，脑内还会出现乳酸（Lac）､移动脂肪（Lip）､丙氨酸（Ala）等｡Lac是能量代谢的低能通路，葡萄糖无氧酵解的产物，以及细胞能量代谢缺乏的指标，Lac峰的出现常提示正常细胞的有氧代谢不能正常进行，周围组织出现缺血､缺氧或者颅内肿瘤性病变｡
2.5GLx化学位移大约2.1～2.5 ppm，有时见于3.5～3.8 ppm，波峰是谷氨酸胺（Gln）谷氨酸盐（Glu）和GABA的复合物，Gln和Glu在一系列复杂的能量代谢中保持着动态的平衡，而在神经元和星形胶质细胞中则是独立的｡Glu是一种兴奋性氨基酸，是抑制性神经递质GABA的前体，具有兴奋毒性作用，并参与脑内氨的解毒，在脑组织缺血缺氧和肝性脑病时增高，Gln具有灭活和调节神经递质的作用，GABA参与一系列神经系统疾病的发病机制，如精神分裂症､癫痫等疾病〔3〕｡
3中枢神经系统常见疾病的¹H-MRS表现
在中枢神经系统中，MRS主要应用于脑肿瘤､感染性病变､脑梗死､脱髓鞘病变､神经退行性病变､癫痫､缺血缺氧性脑病､神经皮肤综合症和畸形､颅脑损伤､精神异常等疾病的诊断与鉴别诊断｡
3.1 脑肿瘤 ¹H-MRS是研究脑肿瘤物质及能量代谢的有效方法，有助于脑肿瘤的诊断和鉴别诊断，能提供其组织分级､术后复发､和疗效评价等信息｡肿瘤组织的¹H-MRS谱线与正常脑组织有显著差异〔4〕：MRS主要表现为NAA､Cr峰下降，Cho､Lac､Lip峰升高，其中Cho峰值升高提示膜代谢增加，被认为是颅内肿瘤最特异的标记物，与肿瘤的恶性程度有关，Cr峰随肿瘤的恶性程度升高而有降低趋势，Lip出现于大多数高级别的肿瘤中，特别是肿瘤坏死区或者邻近坏死区，Lac峰多见于多形胶质母细胞瘤中，低级星形细胞瘤中出现此峰则提示肿瘤进一步恶变的可能，儿童所患肿瘤中则大部分能检测出Lac｡
脑肿瘤的诊断与鉴别诊断：脑膜瘤､转移瘤的¹H-MRS显示NAA和Cr信号部分或者全部缺失，另外，脑膜瘤的¹H-MRS还常见异常丙氨酸（Ala）信号｡转移瘤可见特征性的成对共振峰，由可流动脂质产生｡低度恶性胶质瘤Cr信号峰和正常脑组织大致相同，而其Cho峰值信号成倍增加，肿瘤内还可见小的NAA信号，这与胶质瘤浸润性生长的特点一致，这说明瘤体内仍残留少量神经元｡大约50﹪的胶质瘤内可见Lac信号，高度恶性胶质瘤部分表现为NAA和Cr峰值显著降低甚至完全缺失，部分表现与低度恶性胶质瘤表现相似，出现这种差别的原因是胶质母细胞瘤结构的不均一性，即实性部分和坏死成分比例的差异｡坏死区，Cho峰值下降而Lac峰值升高，Lac水平升高提示预后不良，对制定放疗计划非常重要｡淋巴瘤可能显示为Cho峰升高并伴Lip峰明显增高，初级神经外胚层肿瘤典型显示为mI峰升高，Cho /Cr 和Cho/NAA比率明显增高，有助于儿童后颅窝肿瘤的术前鉴别诊断｡
肿瘤分级提示：¹H-MRS对肿瘤分级的精确性高于盲目活检，在区别良､恶性肿瘤方面，¹H-MRS的敏感性､特异性和准确性分别为100﹪､86﹪和96﹪｡Cho /Cr 和Cho/NAA比率升高，则恶性程度越高，典型的Lip峰见于高度恶性病伴有坏死的肿瘤，但在低度恶性肿瘤中也有可能出现，NAA峰和Cr峰在恶性程度高的肿瘤中峰值降低最明显，mI/Cr在低度恶性肿瘤中高于高度恶性肿瘤｡
评估肿瘤浸润和进展：¹H-MRS能对T2WI或T2-FLAIR上环绕肿瘤的高信号区可能代表血管源性水肿､肿瘤的浸润和治疗所致的异常做出精确的评价｡连续的¹H-MRS检查可用于随诊胶质瘤的进展，肿瘤进展以Cho水平的增加（大于45﹪）为特征，未进展的肿瘤则Cho水平降低､不变或增高（小于35﹪）｡
评价治疗反应：典型放射性坏死见于放疗后约6个月内，其特征为Cho峰值降低，Lip 和Lac峰值升高或为正常的波谱形式，而Cho峰和Cho/ NAA值的升高则提示肿瘤复发，比对比增强显示的异常表现要早1～2个月｡未放疗区域由于胶质增生可有Cho和（或）mI峰值升高，随诊对准确诊断极其重要｡
由于导致各种检查假阳性和假阴性因素的存在，所以多种检查手段联合应用可提高病变诊断的准确性，¹H-MRS联合MRI增强扫描用于指导颅内肿瘤的手术中以保证最大程度地切除肿瘤，对于颅内肿瘤的外科治疗具有重要的价值｡
3.2 感染性病变 脑脓肿：可见琥珀酸盐峰､醋酸盐峰，与其他囊性病变具有鉴别意义｡NAA､Cho､Cr峰明显降低或缺失，Lac､Lip､Ala峰升高｡脑炎：病灶区NAA､Cr含量降低，Cho含量增高，伴随mI增加可提示感染，mI和mI / Cr比率的升高是脑炎中常见的表现｡脑内结核瘤：脑内结核瘤¹H-MRS表现为仅有Lip峰出现，并伴有无意义的分散频谱，有助于诊断MRI上不易与其他肿瘤鉴别的结核球｡
3.3 脑梗死 急性期：首先出现的异常是急性脑梗死后12小时内Lac峰值的增高，Lac被认为是梗死开始阶段最敏感的标记物，Lac/ Cr比率与临床进程和最后的梗死面积有更好的相关性｡梗死发生后30～60分钟可见NAA峰值下降〔5〕｡亚急性和慢性期：随着梗死的进程，Lac峰值每周下降36﹪，直到晚期开始正常化；慢性期，重现低水平的Lac峰，出现Lip峰，NAA､Cho和Cr峰值随时间下降，GLx峰值可升高｡
3.4 脱髓鞘病变 ¹H-MRS可以鉴别反复发作型和继发进展型的多发性硬化｡随访病变的进程，检测治疗反应，NAA/Cr､NAA/ Cho 比率的降低，在白质正常的继发进展型患者中更加明显｡急性和慢性斑块的鉴别：急性斑块，Cho峰､Cho/Cr比值升高，Lip峰升高可持续6个月，NAA峰下降，NAA/ Cr比值､Cr峰明显下降，mI､Lac含量常升高，经过一段时间恢复，部分患者NAA峰几乎正常；慢性斑块，Cho峰､Cho/Cr比值有正常化趋势，Lac､Lip信号消失，NAA峰和NAA/Cr比值下降是慢性斑块的特征｡
3.5 神经退行性疾病 NAA降低可以敏感，准确的反映Alzherimer病中神经元脱失的情况，通常，患者NAA峰值明显下降，mI水平升高，与痴呆的程度及持续时间密切相关，大脑灰质的NAA/ mI比率可以鉴别Alzherimer病与正常脑组织｡
3.6 癫痫 临床倾向于将NAA/Cho+Cr的比值作为定测和判定异常的标志，正常人NAA/Cho+Cr值的下限为0.72，两侧差值大于9﹪或双侧较正常对照组明显降低均为异常，NAA/Cho+Cr的定测敏感性为75﹪～88﹪，准确率为83﹪～97﹪，特异性达100﹪，NAA峰值降低，NAA的减少说明癫痫灶内神经元的缺失，受损或功能活动异常；Lac及Lip峰可出现，Cho和Cr 峰值升高反映胶质细胞的增生｡此外，¹H-MRS还可以用于测定与癫痫活动有关的神经递质，GABA､Gln及Glu｡
3.7 缺血缺氧性脑病 缺血缺氧性脑病特征性的表现为在1.3 ppm处出现双峰状的Lac，常常根据Lac/ Cr比值的不同将缺血缺氧性脑病进行轻度､中度及重度分级（Lac/ Cr比值小于0.5为轻度，0.5～1.5为中度，大于1.5为重度）NAA､Cr峰值降低，GLx峰值明显升高，mI波峰升高，Cho峰无明显变化｡
4 除了上述临床应用以外，¹H-MRS在脑代谢性疾病､系统性疾病的脑部异常､神经皮肤综合症和畸形､颅脑外伤的预后评估等都具有重要的价值｡随着MRS研究不断地深入和广泛应用，以及结合MRI和MR功能成像，优势互补，将为我们的临床工作提供更多的帮助｡
参考文献
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