氫質(zhì)子磁共振波譜在腦膿腫診斷和鑒別診斷中的應(yīng)用

氫質(zhì)子磁共振波譜在腦膿腫診斷和鑒別診斷中的應(yīng)用

腦囊腫是一種常見的顱內(nèi)感染疾病。常規(guī)ct和mri檢查對典型病例的定位和定性診斷具有一定的價值。但由于腦膿腫患者的臨床表現(xiàn)常不典型,且與其他顱內(nèi)病變在常規(guī)CT、MRI征象上重疊常導(dǎo)致鑒別診斷存在相當(dāng)大的困難。磁共振波譜(magneticresonancespectroscopy,MRS)是目前唯一能檢測人體組織代謝變化的非侵入性分子影像學(xué)檢查技術(shù)。隨著磁共振技術(shù)的發(fā)展,MRS已開始廣泛應(yīng)用于臨床,其中,氫質(zhì)子磁共振波譜(1Hmagneticresonancespectroscopy,1H-MRS)是最成熟的技術(shù)。本研究旨在探討1H-MRS在腦膿腫的診斷和鑒別診斷中的價值。1數(shù)據(jù)和方法1.1資料搜集和證據(jù)搜集2005年10月至2007年6月間,經(jīng)MRI發(fā)現(xiàn)的12例腦膿腫患者作為研究對象。搜集的標(biāo)準(zhǔn)為增強(qiáng)掃描呈環(huán)狀強(qiáng)化。除3例經(jīng)臨床隨訪證實外,其余均經(jīng)手術(shù)病理證實,其中,男7例,女5例,年齡8～70歲,中位年齡38歲。所有病例臨床上均有不同程度的頭痛、頭暈,惡心、嘔吐及癲癇等癥狀,其中5例體溫正常。1.2ssr-pcr法檢測多態(tài)性采用GESigna1.5T超導(dǎo)型MR掃描儀和8通道頭部線圈,實行多序列MRI。所有病例均行軸位、冠狀位、矢狀位平掃及增強(qiáng)掃描。均選用T1液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(FLAIR)序列,參數(shù):TR2000ms,TE22ms,層厚5mm,層距5mm;快速自旋回波序列(FSE)T2WI,參數(shù):TR4500ms,TE100ms,層厚5mm,層距5mm。增強(qiáng)掃描采用Medrad型高壓注射器經(jīng)肘前靜脈注射順磁性對比劑馬根維顯(Gd-DTPA,先靈),劑量0.1mmol/kg體重。注藥完畢后立即重復(fù)行軸位、冠狀位T1FLAIR掃描,必要時輔以矢狀位檢查。視野(FOV)22cm×22cm或24cm×24cm,矩陣256×256,層厚5mm,層距5mm。1.31影像學(xué)特征ls增強(qiáng)掃描前,采用點分辨波譜分析法(PRESS)及化學(xué)位移選擇飽和脈沖(CHESS)水抑制法采集信號。PRESS序列成像參數(shù):TR1500ms,TE35ms或144ms,采集次數(shù)為2次,成像時間3min48s,水抑制波長<98%,帶寬<5,FOV16cm,單體素(SV)或多體素(MV)的大小:1cm×1cm×1cm～2cm×2cm×2cm。1H-MRS包括病灶最大層面軸位T2WI作為波譜定位像,將體素置于感興趣區(qū)(VOI)的中心,最大限度分別包括膿腫壞死區(qū)、膿腫壁、灶周水腫帶以及對照側(cè)相應(yīng)腦組織;盡可能避免顱骨、頭皮脂肪及含氣結(jié)構(gòu)的污染。本研究著重討論膿腫壞死區(qū)、膿腫壁的波譜特征。對多發(fā)壞死區(qū),只選取最大的病灶作為VOI。1.4生化指標(biāo)paa采用GESigna1.5T工作站(SUN,ADW4.2)的自帶Functool(2)軟件進(jìn)行相位和基線的校正,并計算各峰的峰下面積;根據(jù)化學(xué)位移確定各化合物對應(yīng)的峰面積,并估計該化合物的濃度;分析各化合物的峰值和相關(guān)比值,包括:N-乙酰天門冬氨酸(N-acetylaspar-tate,NAA);膽堿(choline,Cho);肌酸(creatine,Cr);乳酸(lactate,Lac);脂質(zhì)(lipids,Lip)(將乳酸和脂質(zhì)峰定為LL峰)。氨基酸(aminoAcid,AA),即纈氨酸(valine)、亮氨酸(leucine)、異亮氨酸(Isoleucine)三者的總稱;丙氨酸(alanine,Ala);乙酸鹽(acetate,Ace);琥珀酸鹽(succinate,Suc);以及NAA/Cr、Cho/Cr之比值?；瘜W(xué)位移:NAA位于2.02ppm;Cho位于3.2ppm;Cr位于3.03ppm;Lac位于1.32ppm;Lip位于0.9～1.30ppm處;AA位于0.9ppm;Suc位于2.4ppm;Ace位于1.9ppm;Ala位于1.5ppm等。MRS的數(shù)據(jù)分析采用雙盲法,由兩名高年資醫(yī)師在不知病理結(jié)果的情況下進(jìn)行分析和記錄,并以取得一致意見為準(zhǔn)。1.5數(shù)據(jù)處理方法各組實驗結(jié)果均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(xˉ±s)(xˉ±s)表示,采用兩樣本均數(shù)差別的t檢驗,統(tǒng)計分析應(yīng)用SPSS11.5軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,以α=0.05為檢驗水準(zhǔn)。2結(jié)果2.1腦水腫死區(qū)各微量元素的含量12例腦膿腫均呈類圓形;4例多發(fā),8例單發(fā);病變位于頂葉(4例)、額葉(2例)、顳葉(3例)、額頂葉交界(2例)和顳頂葉交界(1例)。12例腦膿腫壞死區(qū)T1FLAIR呈低信號(圖1A、2A、3A)、T2WI均呈高信號(圖1B、2B、3B)。增強(qiáng)掃描:T1FLAIR見實質(zhì)部分呈環(huán)狀強(qiáng)化,壞死區(qū)和灶周水腫帶未見強(qiáng)化(圖1C、2C、3C)。2.2cr峰明顯較對照側(cè)相應(yīng)腦電cr12例腦膿腫1H-MRS中均觀測到低矮的NAA、Cho、Cr峰,且NAA、Cho、Cr峰明顯較對照側(cè)相應(yīng)腦組織低;12例腦膿腫1H-MRS中均觀測到AA峰和LL峰(圖1E上、圖2D、3D),且5例見Ace峰(圖3D)、4例見Suc峰(圖2D、3D)、3例見Ala峰(圖3D),但對照側(cè)相應(yīng)腦組織均未見AA峰和LL峰(圖1E下)。2.3組a、ba的比較見表1由表1可見,腦膿腫壁與對照側(cè)相應(yīng)腦組織的代謝物NAA、Cho比較,其差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。腦膿腫壁與對照側(cè)相應(yīng)腦組織的代謝物NAA/Cr、Cho/Cr,其差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。3討論3.1mrs成像技術(shù)MRS是利用MR現(xiàn)象和化學(xué)位移作用對特定原子核及其化合物進(jìn)行定量分析的分子影像學(xué)檢查技術(shù),其基本原理包括化學(xué)位移和自旋耦合。MRS利用不同化合物對主磁場的屏蔽作用,引起質(zhì)子在不同化學(xué)環(huán)境中產(chǎn)生共振頻率的差別,把探測器檢測到的區(qū)域自由感應(yīng)衰減信號(FIDS)通過傅立葉轉(zhuǎn)換得到各種頻率成分,利用頻率成分確定化合物的存在及其相對濃度。MRS最基本的要求是空間定位技術(shù),即將檢查范圍局限在一定容積的VOI內(nèi)。臨床常用深部分辨表面線圈法、在體成像選擇波譜分析法、激勵回波探測法、PRESS和化學(xué)位移成像定位方法等。其中,PRESS序列是最常用的MRS序列,主要是因為PRESS序列的TE較長,信噪比高,且掃描時間短。本研究采用PRESS序列,且TE選為144ms或35ms。3.21腫瘤組織病理特征腦內(nèi)以下代謝物常被1H-MRS所檢測:(1)NAA峰:由于NAA主要存在于神經(jīng)元,故將其作為神經(jīng)元密度和生存的標(biāo)志。波峰位于2.02ppm處,各種原因?qū)е律窠?jīng)元損害,NAA峰下降。(2)Cho峰:波峰位于3.2ppm處,與腫瘤轉(zhuǎn)移和細(xì)胞的生長活性相關(guān),參與細(xì)胞膜的構(gòu)成,通常認(rèn)為Cho是惡性腫瘤的標(biāo)記物。(3)Cr峰:波峰位于3.03ppm處,因其含量在各種病理狀態(tài)下比較穩(wěn)定,常用作內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)比較其他代謝產(chǎn)物的變化。(4)Lac峰:波峰位于1.32ppm,當(dāng)TE為144ms時,Lac雙峰倒置向下。腦腫瘤、膿腫、囊腫及梗死時可出現(xiàn)此峰。(5)Lip峰:位于0.9～1.30ppm處,脂質(zhì)與壞死有關(guān),也反映高級別腫瘤的組織特征。(6)AA峰:位于0.9ppm處,包括一組氨基酸(valine;leucine;isoleucine),是細(xì)菌性腦膿腫的特征峰。(7)Suc和Ace峰分別位于2.4ppm和1.9ppm處,與厭氧菌感染有關(guān)。(8)Ala峰位于1.5ppm處,與厭氧菌丙酮酸發(fā)酵的終產(chǎn)物有關(guān)。3.31不同途徑的aa、lac、lip峰膿液是細(xì)菌產(chǎn)生的蛋白酶水解蛋白質(zhì)所形成,細(xì)菌常產(chǎn)生多種蛋白酶如透明質(zhì)酸酶、鏈激酶、膠原溶酶等,所以水解蛋白質(zhì)后形成多種氨基酸底物,其主要成分為纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸,1H-MRS可探測到一定濃度的此底物。Grand等研究細(xì)菌性腦膿腫認(rèn)為AA峰的敏感性為73%。在其他活體1H-MRS研究腫瘤壞死產(chǎn)物中,未見觀察到AA峰的報道,可能是腫瘤的AA濃度偏低,而且不同磁場強(qiáng)度和信噪比對1H-MRS成像影響較大,所以探測不到AA共振峰。Lac峰代表乳酸水平的升高,主要是由兩方面的原因所致,其一,組織細(xì)胞自身代謝增加或缺氧造成無氧代謝增加;其二,組織壞死導(dǎo)致轉(zhuǎn)運系統(tǒng)受損造成Lac的堆積。Lac在膿腔內(nèi)堆積,細(xì)胞膜壞死,導(dǎo)致胞液內(nèi)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)釋放,蛋白質(zhì)又被分解成AA,故分別在1.3ppm(Lac/Lip,LL峰)和0.9ppm(AA峰)處形成共振峰。AA峰及LL峰幾乎存在于未經(jīng)治療的細(xì)菌性腦膿腫內(nèi),因此,AA峰被認(rèn)為是細(xì)菌性腦膿腫的重要標(biāo)志物。本研究中由于均在術(shù)前或內(nèi)科治療前接受常規(guī)MRI及1H-MRS,所以,12例腦膿腫1H-MRS中均觀測到AA峰和LL峰,結(jié)果與上述觀點相似。當(dāng)TE為35ms時,AA、Ala、Lac和Lip峰均向上,且部分重疊;當(dāng)TE為144ms時,由于J-耦合而呈反相位,AA、Ala和Lac峰均向下,Lip峰仍向上,由此可以鑒別AA、Lac和Lip峰。本研究部分采用TE為35ms,所以把Lac和Lip峰統(tǒng)稱為LL峰。筆者還發(fā)現(xiàn)不同個體間1H-MRS的AA、Lac和Lip峰值有明顯的差異,推測可能與細(xì)菌的毒力和數(shù)量以及個體間機(jī)體的免疫力有關(guān)。此外,從組織學(xué)上將膿腫分為5帶:(1)中心壞死帶;(2)含巨噬細(xì)胞和纖維細(xì)胞的炎性增生帶;(3)膠原包膜帶;(4)新生血管和成纖維細(xì)胞炎性增生帶;(5)反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞增生及腦水腫帶。因此,其1H-MRS中可以檢測到Cho、Cr和NAA峰,但低于對照側(cè)相應(yīng)腦組織。本研究中,12例腦膿腫1H-MRS中均檢測到低矮的Cho、Cr和NAA峰,且NAA、Cho、Cr峰明顯較對照側(cè)相應(yīng)腦組織低。而且還發(fā)現(xiàn),腦膿腫壁與對照側(cè)相應(yīng)腦組織的代謝物NAA、Cho比較,其差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。腦膿腫壁與對照側(cè)相應(yīng)腦組織的代謝物NAA/Cr、Cho/Cr比較,其差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),這可能與腦膿腫壁的病理組織結(jié)構(gòu)及部分容積效應(yīng)有關(guān)。Shukla-Dave等研究發(fā)現(xiàn)腦膿腫與壞死囊變腦腫瘤均見Lac/Lip峰,腦膿腫還可見Suc、Ace及Ala等多種不同的AA峰,且Cho峰降低;而壞死囊變腦腫瘤(如膠質(zhì)瘤和腦轉(zhuǎn)移瘤)的Cho峰、Lip/Lac峰升高,且未見各種AA峰。其原因可能由于膿腔內(nèi)中性粒細(xì)胞釋放蛋白水解酶,使蛋白質(zhì)水解成AA的終產(chǎn)物,因此,認(rèn)為AA峰出現(xiàn)與否可以鑒別腦膿腫和壞死性腫瘤。但部分腦膿腫病例中,特別是有抗生素治療史的腦膿腫患者則未探測到特征性的AA峰。除腦膿腫外,有作者報道活體內(nèi)在腦包蟲囊腫和囊蟲病內(nèi)也可觀察到Ace峰及Suc峰,盡管產(chǎn)生的路徑還不十分清楚,但Ace和Suc是細(xì)菌產(chǎn)生的,且Ace和Suc是厭氧菌感染的重要標(biāo)記物是肯定的。Ala峰對腦膿腫的特異性目前還存在爭議。本組12例腦膿腫在1H-MRS上除均觀測到AA峰和LL峰外,還可見Ace峰5例、Suc峰4例、Ala峰3例,其原因可能是腦膿腫致病菌的種類不同,導(dǎo)致代謝途徑差異所致;對照側(cè)相應(yīng)腦組織均未見Ace、Suc、Ala峰?？梢?腦膿腫與壞死囊變性腦腫瘤均可有LL、NAA、Cr和Cho峰的降低,但腦膿腫內(nèi)含有Suc、Ace、Ala和特征性AA峰等,據(jù)此兩者可互相鑒別。其他,如蛛網(wǎng)膜囊腫由于沒有代謝物以及表皮樣囊腫成分及發(fā)病部位較特殊,常規(guī)MRI及擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)多不難診斷。腦包蟲囊腫和腦囊蟲病具有相似譜線,顯示Ace