【摘要】 目的 初步探讨氢质子磁共振波谱(1hmrs)在高级别脑胶质瘤、孤立脑转移瘤鉴别诊断中的应用价值。 方法 搜集经手术病理证实的高级别脑胶质瘤18例及孤立脑转移瘤12例，术前分别行常规mri、增强扫描及1hmrs检查，测量两种肿瘤的实质强化区、中央坏死区、瘤周水肿区的代谢物浓度(包括naa、cho、cr)及其比值的变化，并进行分析比较。 结果 两种肿瘤的t1wi多表现为等、低信号，t2wi呈不均匀高信号，伴有不同程度强化和瘤周水肿。高级别脑胶质瘤与孤立脑转移瘤实质区的1hmrs均表现为naa/cho、naa/cr下降，cho/cr升高， 但其差异无统计学意义;中央坏死区的naa/cho、naa/cr差异有统计学意义，但cho/cr差异无统计学意义;瘤周水肿区naa/cho、cho/cr差异有统计学意义，但naa/cr差异无统计学意义。 结论 1hmrs可无创地分析脑肿瘤的代谢情况，有助于对高级别脑胶质瘤与孤立脑转移瘤的诊断和鉴别诊断。
【关键词】 胶质瘤;转移瘤;磁共振 波谱;磁共振成像
the value of 1hmrs spectroscopy for the differential diagnosis of brain high-grade gliomas and solitary metastase
lu yong-ming, ding qing-guo,chen zhen-hu, et al. department of radiology,changshu no 2 hospital, changshu 215542,china
[abstract] objective to investigate the value of 1hmrs in differential diagnosis on high-grade gliomas and solitary metastases. methods 18 patients with high-grade gliomas and 12 patients with solitary metastases were confirmed by pathology. all cases were performed routine mri, contrast enhanced mri and 1hmrs preoperatively. three regions,the solid component,necrosis and peritumoral edema of the two types of tumor, were measured,then the value of naa,cho, cr and their ratio were independent-samples t test was used to determine if there were significant statistical differenes in metabolic levels of the three regions between the high-grade gliomas and the metastase. results the two types of tumor showed isointense or hypointense on t1-weighted image,heterogeneous hyperintense on t2-weighted image,with multiple enhancement and peritumoral solid components of high-grade gliomas and solitary metastases both showed the ratio of naa/cho and naa/cr decreased,cho/cr there were no significant statistical differences among the cho and naa/cr in central necrosis regions have significant statistical difference,whereas cho/cr cho and cho/cr in peritumoral edema regions have significant statistical difference,whereas naa/cr no. conclusion 1hmrs can be used to analysize the metabolism of cerebral tumor by non-invasive way，it may be helpful to differentiate high-grade gliomas from solitary metastase.
[key words]metastasis; magnetic resonance spectrum; magnetic resonance imaging
子磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,1hmrs)是目前唯一无创性的观察活体组织代谢与生化指标的磁共振技术，近年来发展迅速，临床上已逐渐应用于脑肿瘤的诊断、鉴别诊断、肿瘤分级等方面的研究[1-2]，对于胶质瘤与转移瘤的比较分析亦见报道，但关于此两种肿瘤坏死区的mrs比较尚未有报道。本文回顾性分析18例高级别脑胶质瘤与12例孤立脑转移瘤的实质区、坏死区、水肿区的1hmrs特征，并结合肿瘤病理特征初步探讨1hmrs对两者的鉴别诊断价值，以更好地指导临床治疗方案的选择。
材料和方法
1.一般资料 搜集2004年8月至2009年6月在我院经手术病理证实的18例高级别脑胶质瘤与12例孤立脑转移瘤，所有病例术前均行常规mri检查和1hmrs扫描。高级别脑胶质瘤中，男性11例，女性7例，年龄21～68岁，平均36.5岁，孤立脑转移瘤中，男性7例，女性5例，年龄42～79岁，平均58.5岁。
2.检查方法 采用1.5t ge signa excite ii 超导型磁共振扫描仪，头颈联合线圈，仰卧位，行mri平扫：se序列，轴位t1wi，t2wi，轴位扩散加权成像(dwi);冠状位t2flair;增强扫描：静脉团注gd-dtpa，剂量0.1mmol/kg，分别行横断面、矢状面、冠状面t1wi扫描，参数与平扫相同。1hmrs：增强扫描前，所有病例均行多体素化学位移成像，在轴位t2wi上定位，点分辨波谱分析法(press)，te144ms，兴趣区包括肿瘤实质区、肿瘤坏死区、周围水肿区及对侧正常脑组织。扫描完成后，利用主机软件包functool 2处理，得到波谱与解剖的叠加图，分别选择位于肿瘤实质区、肿瘤坏死区、周围水肿区、对侧正常组织的体素，采用绝对值测量，单位为ppm(*10-12)，得出n-乙酰天门冬氨酸(naa)、胆碱类物质(cho)、肌酐类物质(cr)的浓度，计算naa/cho，naa/cr，cho/cr。
3.统计学处理 采用spss11.5统计软件，以两两比较独立样本t检验对高级别胶质瘤与转移瘤的实质区、坏死区、周围水肿区的naa/cho，naa/cr，cho/cr分别进行分析，方差齐性者参考t值，方差不齐则参考校正t值，p<0.05为有统计学意义。
结 果
18例高级别脑胶质瘤mri平扫表现为t1wi呈不均匀低信号，t2wi呈高信号，dwi呈不均匀稍高信号，病灶周围见水肿信号，增强扫描14例呈环状强化，内壁不光整，4例呈斑片状强化。12例孤立脑转移瘤t1wi呈不均匀低信号，t2wi呈较高信号，7例dwi呈稍高信号，5例dwi呈稍低信号，病灶周围见明显水肿信号影，增强后11例呈环状强化，1例呈团块状强化。
18例高级别脑胶质瘤具有共同的mrs表现：肿瘤实质区naa显著下降，cho明显升高，cr轻度下降;水肿区naa明显低于正常，cho高于正常，cr无显著变化;肿瘤坏死区naa下降，cho明显升高，cr轻度下降。12例单发孤立脑转移瘤肿瘤实质区naa明显降低，cho明显升高，cr轻度下降;水肿区naa，cho，cr与正常脑组织区差异不显著，naa，cho略低于正常，cr无明显变化;肿瘤坏死区naa明显下降，cho明显升高，cr轻度下降。
对肿瘤实质区、水肿区、肿瘤坏死区各项代谢物比值在两种肿瘤间的独立样本t检验，结果显示：两种肿瘤实质区各代谢产物比值间的差异均无统计学意义;两种肿瘤坏死区naa/cho，naa/cr的差异有统计学意义(p<0.05);周围水肿区naa/cho、cho/cr的差异有统计学意义(p<0.05)。(表1)
图1-6 同一患者，右侧额叶胶质瘤(星形细胞瘤iii级) 图1 横断位增t1wi 图2 1hmrs横断位t2wi定位图像 图3 对侧正常区1hmrs波谱图 图4 增强后强化的肿瘤实质区波谱图，naa/cr=1.10，naa/cho=0.779，cho/cr=1.41 图5 肿瘤坏死区波谱图，naa/cr=1.40，naa/cho=1.18，cho/cr=1.21 图6 肿瘤瘤周水肿区波谱图，naa/cr=0.85，naa/cho=1.36，cho/cr=0.63 图7-12 同一患者，左侧顶叶转移瘤 图7 横断位增强t1wi 图8 1hmrs横断位t2wi定位图像 图9 对侧正常区1hmrs波谱图 图10 增强后强化的肿瘤实质区波谱图，naa/cr=1.53，naa/cho=1.05，cho/cr=1.47 图11 肿瘤坏死区波谱图，naa/cr=1.41，naa/cho=0.84，cho/cr=1.67 图12肿瘤瘤周水肿区波谱图，naa/cr=1.06，naa/cho=1.66，cho/cr=0.64表1 高级别胶质瘤与转移瘤实质区、坏死区及水肿区各代谢产物比值比较
讨 论
高级别脑胶质瘤与脑转移瘤都是脑内最常见的恶性肿瘤性病变， mri上高级别脑胶质瘤常发生于髓质区，瘤周水肿较明显，增强后多呈环状强化，内壁不光整。而脑转移瘤常发生于皮髓质交界区，水肿明显，常表现为“小灶大水肿”。虽然两者的常规mri表现有所差异，但转移性肿瘤如果单发，且没有明确的原发肿瘤病史或影像学表现不典型，则较难与原发高级别胶质瘤鉴别。
1hmrs是目前临床上唯一无创伤性的观察体内组织、细胞代谢的磁共振技术，特别是多体素波谱的出现，可以同时取多个像素，有选择性地选取肿瘤的实质区、坏死区、瘤周水肿区及对侧正常组织等感兴趣区域，在波谱图上观察不同部位的代谢的变化情况并进行比较，通过对其代谢产物naa、cho、cr的测定，并根据肿瘤的病理特点，为肿瘤的鉴别诊断提供了可能。多体素1hmrs扫描的不足之处是体素内可能包含一部分坏死区和/或正常脑组织成分，不能完全避免部分容积效应的存在。
既往的研究[3]表明，细胞增殖、代谢活跃、有丝分裂增加将导致脑组织中含cho类物质增加，神经元细胞变性、破坏或被肿瘤组织所替代则导致naa下降，而cr是能量储存、利用的主要化合物，与正常脑组织侧对比，总体cr值下降较轻，其总量又比较稳定，常作为参照，得到其它波谱与之的相对比值，从而进行比较。高级别脑胶质瘤和脑转移瘤均属恶性肿瘤，由于肿瘤的高细胞密度，细胞合成和降解加快，细胞膜的转换加速，cho值均会明显增高。脑胶质瘤是起源于脑内的肿瘤，由异常增生的胶质类细胞组成，在生长过程中正常神经组织被肿瘤组织侵犯和取代，神经元减少，功能受损，从而导致在1hmrs上naa明显降低，cr轻度下降，cho显著升高，表现为naa/cho，naa/cr下降，cho/cr升高。而脑转移瘤，其mrs表现与肿瘤细胞增殖旺盛和有丝分裂增加，导致细胞膜代谢异常增高，能量衰竭，无氧糖酵解增加有关[4]，理论上，转移瘤缺乏神经元，但由于部分容积效应的存在，或波谱感兴趣区超出了肿瘤的范围，以及由于肿瘤细胞浸润周围正常组织，难以分清肿瘤与正常组织的确切边界，所以常能检测到弱的naa峰，亦表现为naa/cho，naa/cr下降，cho/cr升高。在本组病例中，肿瘤的实质部分其mrs表现与高级别脑胶质瘤大致相似，两者的naa/cho，naa/cr，cho/cr比值差别无显著统计学意义，这可能是由于肿瘤内部干扰因素太多和各种肿瘤细胞的代谢差异不明显的结果。
目前，关于孤立性脑转移瘤与高级别胶质瘤之间的mrs研究对肿瘤坏死区尚无相关报道。本研究发现，本组病例中，脑转移瘤坏死区naa/cho，naa/cr明显低于高级别胶质瘤坏死区，两者之间差异有统计学意义。这是因为脑转移瘤属于非神经外胚层脑肿瘤[5]，在病灶的坏死区，naa峰出现的几率较低，本组12例脑转移瘤中2例没有检测到明显的naa峰，但10例出现很弱的naa峰，这可能和体素过大，在检测过程中包含了部分脑组织污染有关[6]，其naa/cho，naa/cr比值明显下降，并明显低于高级别胶质瘤，这可能与高级别胶质瘤肿瘤组织内仍残存部分神经元，其naa下降程度低于脑转移瘤有关。因而肿瘤坏死区naa/cho，naa/cr可作为鉴别孤立脑转移瘤和高级别脑胶质瘤的依据。
对于瘤周水肿区，由于高级别脑胶质瘤的一个显著特点是侵袭性生长，由瘤体向瘤周逐渐浸润，呈梯度改变，局部细胞增生活跃，在1hmrs表现为cho峰的逐渐降低和naa峰的逐渐升高，t2wi所示高信号水肿区域除了血脑屏障破坏及血管通透性增加所造成的间质水分增加外，已有肿瘤细胞浸润，造成神经元的减少和胶质增生，导致出现瘤周cho增高，但较实质区轻，而转移瘤瘤周无肿瘤细胞生长，其水肿主要是由于肿瘤生长受到周围胶质细胞的阻碍而导致的血管源性水肿有关，在本组病例中，其各项代谢产物与正常接近，cho略低于正常，可能与转移瘤多位于皮髓质交界区，cho略低于正常白质内浓度有关。本组病例显示高级别胶质瘤瘤周水肿区cho/cr比值明显高于脑转移瘤，naa/cho比值则明显低于转移瘤，两者之间统计学意义有显著差异，而naa/cr比值差异无显著统计学意义，与文献报道一致[7-9]。至于naa/cr差别不大的原因则可能是虽然胶质瘤周围有瘤细胞浸润，但瘤细胞的密度并没有大到破坏神经元的程度。
总之，1hmrs获得的颅内肿瘤的代谢物变化在不同程度上反映了肿瘤组织的病理类型，可以深入了解颅内肿瘤的生化代谢机制和临床病理生理过程，为最终实现活体无创性颅内肿瘤的临床诊断提供了新的途径。在单发脑转移瘤和高级别脑胶质瘤的常规mri鉴别发生困难时，结合1hmrs提供的不同肿瘤的相关代谢物变化信息，有助于对两者进行鉴别诊断。
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