磁共振波譜多體素及單體素在診斷低級(jí)別膠質(zhì)瘤急性和亞急性期腦梗死及病毒性腦炎中的診斷價(jià)值分析

白雪冬， 仇恒志， 王勝林 ， 邢千超， 曹振東， 曹宏偉， 萬(wàn)立野

(承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科， 河北 承德 067000)

低級(jí)別膠質(zhì)瘤、急性和亞急性期病毒性腦炎及腦梗死在臨床上有時(shí)出現(xiàn)類(lèi)似的常規(guī)影像學(xué)表現(xiàn)，而三者的治療方式明顯不同，國(guó)內(nèi)外常有誤診病例的報(bào)道，嚴(yán)重影響患者的預(yù)后，磁共振波譜(MRS)技術(shù)可以無(wú)創(chuàng)性地檢測(cè)在體及離體組織中的代謝產(chǎn)物組成、濃度水平及能量狀態(tài)從而反映機(jī)體的病理生理變化，該技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床且較為成熟，應(yīng)用MRS技術(shù)對(duì)三者鑒別的研究報(bào)道較少且不一致[1]，運(yùn)用MRS的單體素及多體素技術(shù)各有優(yōu)略，聯(lián)合應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，本文旨在探討應(yīng)用MRS多體素及單體素技術(shù)在鑒別低級(jí)別膠質(zhì)瘤、急性和亞急性期病毒性腦炎及腦梗死鑒別診斷中的應(yīng)用價(jià)值，以期為臨床診斷提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料：本研究是在病人知情同意以及承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?；仡櫺苑治?017年3月至2019年10月在承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院門(mén)診或住院的76例患者的臨床及影像學(xué)資料，其中病毒性腦炎27例,腦梗死28例，低級(jí)別膠質(zhì)瘤21例，病毒性腦炎，腦梗死的檢查在病情急性或亞急性階段(發(fā)病時(shí)間<14d)。本研究不存在兩種或兩種以上疾病出現(xiàn)在同一患者的情況。病毒性腦炎病人納入標(biāo)準(zhǔn)[2]：①急性或亞急性起病，臨床表現(xiàn)為發(fā)熱、頭痛等疑似病毒感染所致的腦實(shí)質(zhì)受損的局灶性癥狀;②腦脊液有或無(wú)炎性改變，找不到細(xì)菌感染的證據(jù);血清抗體滴度明顯增高;③腦電圖呈彌散性異常(部分可局灶化);④顱腦MRI表現(xiàn)為腦實(shí)質(zhì)多發(fā)或單發(fā)病灶。低級(jí)別膠質(zhì)瘤納入標(biāo)準(zhǔn)：低級(jí)別膠質(zhì)瘤均經(jīng)過(guò)手術(shù)病理證實(shí)，按2016年WHO分級(jí)標(biāo)準(zhǔn):Ⅰ～Ⅱ級(jí)星形細(xì)胞瘤為低級(jí)星形細(xì)胞瘤急性及亞急性期腦梗死經(jīng)臨床針對(duì)腦梗死的治療后，癥狀明顯改善或影像隨訪病灶明顯縮小證實(shí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：患者有嚴(yán)重幽閉恐懼，患者體內(nèi)有如心臟起搏器，胰島素泵、骨折手術(shù)后固定鋼板、鋼釘、鏍絲、人工假肢或關(guān)節(jié)、助聽(tīng)器、人工耳蝸、中耳移植物等金屬異物，不能配合完成MR常規(guī)檢查及MRS檢查的，磁共振譜線(xiàn)均勻性及一致性差，信噪比差，基線(xiàn)不穩(wěn)定。

1.2MRS檢查技術(shù):采用德國(guó)西門(mén)子3.0T(Magnetom Verio)超導(dǎo)磁共振成像儀對(duì)所有研究對(duì)象進(jìn)行常規(guī)MRI平掃及增強(qiáng)檢查，8通道頭顱正交相控線(xiàn)圈，軸位，矢狀位及冠狀位，最后做多體素及單體素MRS分析。常規(guī)平掃序列包括軸位T1WI,T2WI,FLAIR,矢狀位T2WI，增強(qiáng)序列包括T1WI軸位，T1WI冠狀位，T1WI矢狀位，MRS序列包括單體素(TE=35ms)，多體素(TE=135ms)。磁共振成像包括T1加權(quán)成像(重復(fù)時(shí)間[TR]，1.90ms；回波時(shí)間[TE]，2.93ms；層厚：1mm；視野[FOV]，250×219mm2；采集平均次數(shù)1)和T2加權(quán)液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(T2-FLAIR)序列(TR，9.00ms；TE，96ms；TI，2.5ms；層厚，2mm；矩陣大小，256×160)以及MR增強(qiáng)掃描.單體素：帶寬：1200Hz,矩陣：1024×1024，Delta頻率：-2.7ppm，TR:2000ms，TE:30ms，體素大?。?0×20×20mm3，翻轉(zhuǎn)角：90deg，水抑制模式及帶寬：弱，50HZ。采用三維多體素點(diǎn)分辨序列(相位編碼方式：加權(quán)采樣，平均模式：長(zhǎng)程，水抑制模式及帶寬：弱，50HZ：PRESS；TR，1700ms；TE，135ms；層厚15mm；相位編碼16×16×16；FOV，120×120mm2，翻轉(zhuǎn)角：90deg，帶寬：1200Hz)。掃描完原始圖像傳輸至Siemens syngo MR工作站由自帶Spectroscopy波譜后處理軟件自動(dòng)進(jìn)行后處理,軟件自動(dòng)調(diào)整波譜的相位和化學(xué)位移、基線(xiàn)校正，自動(dòng)將采集到的代謝物和軟件內(nèi)自帶代謝物譜線(xiàn)自動(dòng)擬合得出N-乙酰天門(mén)冬氨酸(NAA)、膽堿(Cho)、肌酸(Cr)、肌醇(MI)、乳酸(Lac)脂質(zhì)(Lip)等代謝物參數(shù)，分別將Cr峰及NAA峰作為分母，得出相關(guān)代謝物比值。

1.3MRS定位：盡量避開(kāi)病變周?chē)B骨、含腦脊液區(qū)以及病變內(nèi)部囊變壞死區(qū)、盡量靠近病變的強(qiáng)化區(qū)，病變周?chē)[區(qū)盡量將體素框放置于水腫區(qū)中心，盡量避免鄰近正常組織干擾。采用鏡像對(duì)稱(chēng)方法對(duì)健側(cè)進(jìn)行采集，體素框根據(jù)病變大小進(jìn)行調(diào)整，在病變?cè)试S的情況下盡量為20mm×20mm×20mm。MRS的準(zhǔn)備階段包括水抑制自動(dòng)程序，自動(dòng)勻場(chǎng)，調(diào)整射頻和梯度系統(tǒng)，以及水抑制的采集，以校正磁場(chǎng)畸變。波譜分析包括在病變中心，病變的鏡像對(duì)側(cè)以及正常區(qū)域。

2 結(jié) 果

2.1三組患者臨床表現(xiàn)：根據(jù)入組標(biāo)準(zhǔn)確診為急性及亞急性期病毒性腦炎的27例病人，其中男13例，女14例，年齡18～65歲，平均年齡42±4歲；急性及亞急性期腦梗死28例，其中男17例，女11例，年齡45～75歲，平均年齡65±2.5歲，低級(jí)別膠質(zhì)瘤21例，其中男9例，女12例，年齡35～62歲，平均年齡46±3.5歲，三組臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣，癥狀有重疊，低級(jí)別膠質(zhì)瘤病人主要頭痛，嘔吐，癲癇，及意識(shí)障礙，精神行為異常，病毒性腦炎及腦梗死為急性和亞急性起病，主要表現(xiàn)為頭痛、嘔吐、精神及行為異常、偏癱意識(shí)障礙。

2.2三組患者磁共振波譜(MRS)代謝物表現(xiàn)：入組患者所有MRS半高寬均小于20，譜線(xiàn)均勻性及一致性較好，信噪比不小于3，能進(jìn)行有效分析。急性及亞急性期病毒性腦炎MRS表現(xiàn)為Cho峰減低或者未見(jiàn)明顯變化、NAA峰輕度降低，Cho/Cr輕度升高、NAA/Cho輕度降低，有2例出現(xiàn)出現(xiàn)較小的低淺的乳酸峰，未見(jiàn)明顯脂質(zhì)峰(lip)，有4例可見(jiàn)肌醇(MI)峰。低級(jí)別膠質(zhì)瘤表現(xiàn)為：Cho峰均較對(duì)側(cè)增高，NAA峰減低，8例Cr峰輕度降低，2例見(jiàn)Lac峰，18例見(jiàn)MI峰。腦梗死MRS顯示病變側(cè)有3例丘腦-基底節(jié)區(qū)及2例腦室旁Cho未變化或稍高，余23例病變NAA不同程度減低，NAA/Cr值減低，24例病人出現(xiàn)Lac峰。(均P<0.05)

2.3MRS代謝物統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:Cho/Cr，NAA/Cho，NAA/Cr在低級(jí)別膠質(zhì)瘤，急性及亞急性期病毒性腦炎及腦梗死方差分析顯示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Cho/Cr，NAA/Cho，NAA/Cr在低級(jí)別膠質(zhì)瘤，急性和亞急性期病毒性腦炎及腦梗死方差分析顯示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，低級(jí)別膠質(zhì)瘤Cho/Cr，NAA/Cho，NAA/Cr高于腦炎組及腦梗死組(P<0.05)，病毒性腦炎與腦梗死間比較Cho/Cr，NAA/Cho，NAA/Cr差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表1。

表1 低級(jí)別膠質(zhì)瘤急性及亞急性期病毒性腦炎及腦梗死代謝物的比較

圖1 病毒性腦炎

男45歲①T2-flair圖像顯示左側(cè)額葉病變呈高信號(hào)；②為左側(cè)額葉病灶MRS圖像可以檢測(cè)出NAA峰略減低，Cho峰稍高峰，Cr峰略減低且同時(shí)出現(xiàn)小而低的lac峰，Cr峰略減低,肌醇峰正常。③為抗病毒治療2周后復(fù)查T(mén)2FLAIR圖像顯示病變明顯吸收。見(jiàn)圖1。

圖2 腦梗死

女54歲，左側(cè)肢體無(wú)力3d,圖①顯示右側(cè)基底節(jié)區(qū)見(jiàn)片狀高信號(hào)②MRS顯示Cho峰減低，MI峰稍高，于1.33ppm處見(jiàn)Lac峰，臨床隨訪證實(shí)腦梗死。見(jiàn)圖2。

2.4Cho/Cr，NAA/Cr,NAA/Cho比值對(duì)低級(jí)別膠質(zhì)瘤與非腫瘤病變鑒別診斷價(jià)值:ROC受試者工作特征曲線(xiàn)示，Cho/Cr，NAA/Cr,NAA/Cho比值的ROC曲線(xiàn)下面積為0.942，0.399、0.314，其中Cho/Cr取界值為2.35時(shí)，鑒別低級(jí)別膠質(zhì)瘤與非腫瘤病變的靈敏度為90.5%，特異度為91%，見(jiàn)圖4。

圖3 彌漫星形細(xì)胞瘤

男56歲,圖①顯示雙側(cè)半卵圓中心見(jiàn)不規(guī)則高信號(hào)，圖②MRS顯示左側(cè)半卵圓中心病變Cho峰升高，NAA峰減低，MI峰高。見(jiàn)圖3。

圖4 ROC受試者工作特征曲線(xiàn)

3 討 論

臨床和影像上典型的腦梗死診斷較為容易，如臨床急性亞急性起病，影像表現(xiàn)和血管分布區(qū)匹配，但是當(dāng)病變部位與血管分布不匹配，CTA或MRA未見(jiàn)明顯異常時(shí)，特別是在急性和亞急性期腦梗死及腦炎階段，低級(jí)別膠質(zhì)瘤與二者鑒別困難，病毒性腦炎可雙側(cè)對(duì)稱(chēng)發(fā)病，可單側(cè)發(fā)病，可單個(gè)腦葉受累，也可多個(gè)腦葉同時(shí)受累，顳葉受累較多，灰質(zhì)受累為主，也可以灰白質(zhì)同時(shí)受累，灰白質(zhì)同時(shí)受累時(shí)和其他兩者鑒別存在困難，低級(jí)別膠質(zhì)瘤彌漫浸潤(rùn)生長(zhǎng)，可以表現(xiàn)為局限性腫塊，也可表現(xiàn)為類(lèi)似梗死和腦炎的彌漫異常信號(hào)，三者M(jìn)R增強(qiáng)均可出現(xiàn)不強(qiáng)化，彌漫性強(qiáng)化和環(huán)形強(qiáng)化，此時(shí)常規(guī)MR對(duì)三者鑒別存在困難。

磁共振波譜技術(shù)(MRS)在診斷神經(jīng)系統(tǒng)疾病較為成熟。相比常規(guī)MR，這項(xiàng)技術(shù)可以無(wú)創(chuàng)性地評(píng)估大腦中特定區(qū)域的代謝物和神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)，特別適用于評(píng)估中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥腫瘤及缺血性疾病[3]，進(jìn)而從代謝物角度提供疾病的診斷與鑒別診斷信息。單體素多采用短TE時(shí)間，掃描時(shí)間短，容易克服磁場(chǎng)不均勻性影響，有利于顯示更多短TE的代謝物，比如肌醇,乳酸等代謝物，鑒于此，本文中數(shù)據(jù)來(lái)自單體素。多體素覆蓋范圍較大，一次采集可以得到多個(gè)體素信息，容易受到磁場(chǎng)不均勻性影響，采用長(zhǎng)TE掃描，掃描時(shí)間長(zhǎng)，波譜基線(xiàn)更平穩(wěn)，乳酸峰于短TE時(shí)間顯示位于基線(xiàn)以上而長(zhǎng)TE時(shí)間采集位于基線(xiàn)以下，這樣綜合應(yīng)用單體素多體素技術(shù)有利于更準(zhǔn)確判斷是否存在乳酸峰以及脂質(zhì)峰[4]。本研究應(yīng)用單體素及多體素MRS技術(shù)相結(jié)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有利于更精準(zhǔn)檢測(cè)腦內(nèi)代謝物。

目前MRS可檢測(cè)到的代謝物如下，NAA:N-乙酰天冬氨酸峰(共振頻率位于2.01 ppm處)是僅在神經(jīng)元，軸突和樹(shù)突中發(fā)現(xiàn)的代謝物，被認(rèn)為是一種神經(jīng)元標(biāo)記物。肌酸(3.02ppm)代表含有肌酸和磷酸肌酸的分子的結(jié)合，它們參與調(diào)節(jié)細(xì)胞新陳代謝。在生理和病理?xiàng)l件下，肌酸被認(rèn)為是大腦中最穩(wěn)定的代謝物。膽堿峰(3.2ppm)參與細(xì)胞膜合成和降解，是反應(yīng)髓鞘形成、細(xì)胞代謝和膠質(zhì)增生的指標(biāo)。肌醇(3.5～3.6ppm)是三磷酸肌醇細(xì)胞內(nèi)第二信使系統(tǒng)的一部分，其在膠質(zhì)細(xì)胞中含量更豐富，因此被認(rèn)為是膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物，在膠質(zhì)細(xì)胞中起到重要的滲透調(diào)節(jié)作用。Lac峰(1.33ppm)病理狀態(tài)才能看到，表現(xiàn)為雙峰，在短TE采集時(shí)位于基線(xiàn)以上，長(zhǎng)TE位于基線(xiàn)以下，Lac是厭氧糖酵解的產(chǎn)物。

低級(jí)別膠質(zhì)瘤與急性及亞急性階段腦梗死及病毒性腦炎比較：NAA/Cr，Cho/Cr，NAA/Cho的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，相比較腦梗死而言，低級(jí)別膠質(zhì)瘤的NAA/Cr減低，Cho/Cr升高，NAA/Cho減低。分析原因可能為低級(jí)別膠質(zhì)瘤腫瘤細(xì)胞增殖，細(xì)胞膜崩解和更新，造成Cho峰增高，該階段細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙造成細(xì)胞毒性水腫為主，細(xì)胞缺血缺氧出現(xiàn)功能障礙，進(jìn)而造成NAA，Cho，Cr降低有關(guān)。

低級(jí)別膠質(zhì)瘤與急性及亞急性階段病毒性腦炎比較，NAA/Cr降低，Cho/Cr升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。低級(jí)別膠質(zhì)瘤可以造成正常腦組織神經(jīng)元破壞，造成NAA峰減低，病毒性腦炎NAA峰減低程度不如低級(jí)別膠質(zhì)瘤，有研究認(rèn)為神經(jīng)元是病毒進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后感染的主要靶細(xì)胞，NAA減少是由于神經(jīng)炎癥引起的神經(jīng)元功能障礙或神經(jīng)元死亡導(dǎo)致的神經(jīng)元丟失[5]，以上發(fā)現(xiàn)可解釋為：病毒性腦炎病理過(guò)程主要表現(xiàn)為病毒可對(duì)腦組織直接侵犯或者誘發(fā)宿主對(duì)病毒抗原發(fā)生免疫反應(yīng)影響腦細(xì)胞代謝，為皮層灰質(zhì)及皮層下灰質(zhì)核團(tuán)的局限性或彌漫性水腫,單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤(rùn)炎癥細(xì)胞在小血管周?chē)侍仔錁臃植?，血管周?chē)M織壞死，神經(jīng)細(xì)胞廣泛變性、壞死，以及脫髓鞘改變，修復(fù)期時(shí)可見(jiàn)膠質(zhì)細(xì)胞增生[6]。早期神經(jīng)元變性、損傷，伴隨著正常細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞，慢性期免疫細(xì)胞增殖，炎性脫髓鞘及膠質(zhì)增生，本研究中均為急性和亞急性期病例，膠質(zhì)增生和修復(fù)程度發(fā)生較少，低級(jí)別膠質(zhì)瘤惡性浸潤(rùn)生長(zhǎng)，細(xì)胞膜破壞和更新混合存在，所以MI峰及Cho峰增高較病毒性腦炎增高明顯，楊喜彪等[7]研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤和腦炎比較,MI/Cr，Cho/cr增高，與本研究相近。另外本研究膠質(zhì)瘤病例中有18例出現(xiàn)MI峰，病毒性腦炎中有4例出現(xiàn)低淺的MI峰,一些學(xué)者也發(fā)現(xiàn)低級(jí)別膠質(zhì)瘤表現(xiàn)出較高的MI峰，這可能是由于低級(jí)別膠質(zhì)瘤的細(xì)胞分裂指數(shù)較低，因此，細(xì)胞分裂原(觸發(fā)細(xì)胞有絲分裂的物質(zhì))較少。一些細(xì)胞分裂原可以影響磷脂酰肌醇的代謝，肌醇也參與磷脂酰肌醇的形成。因此，磷脂酰肌醇代謝缺乏激活導(dǎo)致肌醇積累。

病毒性腦炎和腦梗死比較，NAA/Cr，Cho/Cr，NAA/Cho在二者間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分析可能是二者病程以及病情存在重疊有關(guān)。但是本研究觀察到病毒性腦炎組有2例見(jiàn)到小而低的乳酸峰，所有腦梗死均可見(jiàn)到lac峰。在一些生理狀態(tài)下很難檢測(cè)到lac峰，在新生兒出生后的前幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，可以探測(cè)到Lac峰，Lac是厭氧糖酵解的產(chǎn)物，在缺氧代謝下，如腦缺氧、缺血、感染性病變，癲癇發(fā)作和代謝紊亂(尤其是線(xiàn)粒體功能紊亂)時(shí)，其濃度增加。本研究中膠質(zhì)瘤組未見(jiàn)到lac峰，因此，lac峰可能在低級(jí)別膠質(zhì)瘤、病毒性腦炎和腦梗死的鑒別中存在一定的臨床意義。

本研究存在一定的局限性，由于臨床檢測(cè)病毒性腦炎試劑價(jià)格昂貴種類(lèi),疑似確診的病例一般都及時(shí)抗病毒治療，故大部分病毒性腦炎不能得到病原學(xué)診斷。另外，本研究患者病例數(shù)目較少且為單中心研究，隨著病人例數(shù)以及多中心研究的進(jìn)一步推進(jìn)，有望得出更準(zhǔn)確的結(jié)論。

綜上所述，MRS多體素及單體素技術(shù)結(jié)合實(shí)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在診斷低級(jí)別膠質(zhì)瘤，急性和亞急性期腦梗死及病毒性腦炎鑒別診斷中具有一定的臨床價(jià)值，可成為常規(guī)MR影像的有效補(bǔ)充。Cho/Cr比值對(duì)于低級(jí)別膠質(zhì)瘤與急性和亞急性期病毒性腦炎和腦梗死鑒別的價(jià)值較大。