放射性脑损伤1H-MRS研究进展

国际医学放射学杂志ＩｆＩｔＪＭｅｄＲａｄｉｏｌ２００９Ｊ蚰；３２（１）：１６—１８鎏神经放射学通放射性脑损伤・Ｈ—ＭＲＳ研究进展Ｔｌｌｌｅｐｒｏ旷ｅ豁ｏｆｐｍｔｏｎｍａ印ｅⅡｃｒｅ∞衄眦ｅｓｐｅｃｔｒｏ辩ｏｐｙｏｎｔｈｅｍｄｉａⅡ仰一ｉｎｄｕｃｅｄ叫ｕｒｙｏｆｂｒａｉｎ王宏琢邱士军’【摘要】放射性脑损伤是颅内肿瘤放射治疗后的常见并发症，近年来１Ｈ—ＭＲｓ在放射性脑损伤的早期诊断及与肿瘤复发鉴别方面的研究发展迅速。

就放射性脑损伤的发病机制、－Ｈ—ＭＲｓ研究进展及存在的问题予以综述。

【关键词】放射性脑损伤；磁共振氢波谱；颅内肿瘤；肿瘤复发；诊断，鉴别放射性脑损伤是由于放射治疗导致的一种脑组织的放射性反应．是放射治疗的严重并发症之一．特别是立体定向放射外科和立体定向放射治疗及适形放疗在临床的应用。

扩大了放疗的适应证。

因此放射性脑损伤的病例愈发常见。

－Ｈ—ＭＲＳ是一种重要的无创性检测活体组织生化特性及代谢变化的技术。

它已经成为一种成熟的诊断工具并广泛地应用于临床。

由于组织代谢的异常早于其结构的变化，因此。

－Ｈ—ＭＲＳ可以在疾病发生的早期即可发现病变【¨。

近年来将－Ｈ—ＭＲＳ应用于放射性脑损伤的早期诊断及其与复发肿瘤的鉴别的研究日趋成熟，但也存在争议。

参考最新研究成果，对放射性脑损伤的－Ｈ—ＭＲＳ新进展进行回顾分析。

ｌ放射性脑损伤的机制及临床分期有关放射性脑损伤的发病机制至今仍说法不一。

一般认为其不仅与放射剂量有关，而且与病人体质和对放射线的敏感性有关。

其主要的病理机制包括：①中小动脉损伤引起血管闭塞，导致慢性缺血性坏死：②胶质细胞损伤，引起白质脱髓鞘和白质软化；③放射刺激，使胶质细胞抗原形成自身免疫。

导致过敏性血管炎；④氧化自由基引起细胞膜脂质损伤。

一般根据放疗后症状出现的时间将放射性脑损伤分为３期［２】：①急性反应期。

多发生于放疗后数天到２周内：主要表现为放疗期间短暂的症状恶化，但可以很快恢复；②早期迟发性反应期，多发生作者单位：５１０５ｌ５广州，南方医抖大学附属南方医院影像巾心基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ．３０７７０６１３）；广东省自然科学基金（Ｎｏ．７００５１６６）；广东省科技计划项目（２００８即３０３０１１４７）・审校者ＤｏＩ：１０．３７８４，ｊ．ｉⅫ．１６７４．１８９７．２∞９．ｏｌ捌ｌ１０３于放疗后数周到３个月内，大多数较为短暂，预后较好；③晚期迟发性反应期，多发生于放疗后数个月到数年后．为进行性、不可复性，甚至是致命性的：它构成了限量照射后的主要并发症。

根据累及的范围．此期又可分为２种类型：局限性放射性坏死和弥漫性脑白质损伤。

两者可分别或同时存在。

２颅脑波谱分析中的主要代谢物及其意义Ｎ一乙酰天门冬氨酸（Ｎ—ａｃｅｔｙｌａｓｐａｎａｔｅ，ＮＡＡ），是神经元和轴突是否完整的标记物，其水平的下降往往提示神经元和轴突的丢失和破坏。

胆碱（Ｃｈｏｌｉｎｅ，Ｃｈｏ），是细胞膜转换的标记物，其水平的升高常见于细胞的增殖（如恶性肿瘤）或细胞膜破坏的增加（如脱髓鞘）。

肌酸（ｃｒｅａｔｉｎｅ，Ｃｒ），是脑部新陈代谢的标记物，常将其作为内标准来比较变动较大的ＮＡＡ和Ｃｈｏ值。

但在组织坏死其他代谢产物有较大变化时，Ｃｒ水平也可以出现下降，它的升高常见于颅脑创伤引起的高渗状态。

乳酸（ＩＪａｃｔａｔｅ。

ｋ）在正常脑组织的ＭＲＳ中难以见到，它代表了细胞内外物质代谢速率和清除率．坏死或囊变区的清除率下降可提高Ｌａｃ水平，Ｌａｃ升高见于缺氧、缺血、线粒体功能障碍和一些肿瘤。

脂质（Ｌｉｐｉｄｓ，ｌｉｐ）与细胞破裂所释放的膜磷脂及坏死碎片相关。

常见于肿瘤及坏死区域。

３放射性脑损伤的１Ｈ—ＭＲＳ表现－Ｈ—ＭＲＳ在放射性脑损伤的检测中具有较高的敏感性．对于放射性脑损伤。

１Ｈ—ＭＲＳ可较常规影像学检查提前做出诊断。

有研究者认为．－Ｈ—ＭＲＳ在组织病理形态出现变化之前就可以观察到脑内代谢的异常．至电镜下出现明显的神经细胞水肿坏死时，１Ｈ—ＭＲＳ表现的变化具有显著差异（引。

万方数据国际医学放射学杂志ＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＪｏｕｍａｌ“ＭｅｄｉｃａｌＲａｄｉｏｌｏｇｙ２００９Ｊ粕；３２（１）Ｍａｔｕｌｅ埘ｃｚ等［。

］对１００例放疗前和放疗后２年在脑内３９４个部位采集到的－Ｈ—ＭＲＳ数据进行了分析．发现ｃｈｏ／ｃｒ在放疗后的２４个月内波动不定．其第１个高峰出现在放疗后的３—４个月．８个月后又出现一次高峰．至放疗后２０个月以后Ｃｈｏ／Ｃｒ为０．９９±０．０５，接近正常值：Ｃｈｏ／ＮＡＡ也表现为８个月重复一次的峰值；最重要的是发现脂带（ｃｅｎｔｅｒｏｆ灯ａｖｉｔｙ，ＣＧ）的变化早于Ｃｈｏ／Ｃｒ的变化约２个月出现，即在放疗后的１—２个月便可出现。

ＣＧ值为１．１７±ｏ．０１．而至放疗８个月后ｃＧ值与放疗前的峰值没有显著差异［ｃＧ值是指处于０．７一１．５ｐｐｍ（１ｐｐｍ表示１酽）中的各个波化学位移同其信号强度乘积的总和与各个波信号强度总和的比］。

由于脂质中亚甲基ＣＨ：的信号强度的增加可引起ＣＧ值的上升，而脂质亚甲基ＣＨ：的共振强度则取决于细胞膜上脂质的可移动性和（或）在细胞破坏过程中脂滴小体的形成，同时由于在－Ｈ—ＭＲｓｏ．９２～１．３０ｐｐｍ的位置中包含了许多脂质（如磷脂、胆固醇酯、甘油三酯等）较强的重叠信号，这些化合物的存在干扰了亚甲基ＣＨ：的信号．故用ＣＧ的变化检测放射性脑损伤早期细胞破坏及坏死更加准确。

ＣＧ早期变化的发现改变了以往认为放射性脑损伤中代谢变化出现最早的是ＮＡＡ的说法。

该研究中Ｃｈｏ／Ｃｒ与Ｃｈ洲从的变化很相似，ｃＧ的变化与ｃｈｏ小ＡＡ、Ｃｈｏ／Ｃｒ峰值均每８个月重复一次。

且ＣＧ的峰值总是早于Ｃｈｏ／ＮＡＡ峰值２个月。

Ｍａｔｕｌｅｗｉｏｚ等认为此现象是由于细胞毒性水肿与坏死性改变所致的血脑屏障的破坏及后期的修复回归引起的。

但要证明其周期性变化的确切原因还需要进一步研究。

有报道显示。

虽然放射治疗后的Ｃｈｏ／Ｃｒ、Ｃｈｏ／ＮＡＡ值的变化与放射剂量及放射治疗后的时间具有相关性【５】，但在此研究中ｃｈｏ／Ｃｒ和Ｃｈｏ／ＮＡＡ与所接受放射剂量的大小似乎没有明显的相关性，研究者认为这可能是由于其研究的病例所接受的放射剂量无较大差异所致。

另有研究者对以前未接受过放射治疗的２０例脑转移病人进行研究．测量其在放疗前和放疗后急性期和早期迟发性反应期的Ｃｈｏ、ｃｒ及ＮＡＡ的浓度。

结果发现在放射性脑损伤的早期出现Ｃｈｏ的升高和ＮＡＡ明显下降。

Ｃｒ的变化不明显【６Ｊ。

在放射性脑损伤的急性期和早期迟发性反应期，Ｃｈｏ升高的机制目前说法不一。

有研究者认为ｃｈｏ的升高与早期脑细胞破坏引起的组织坏死导致水溶性的磷酸胆碱成分增加有关【钾】，也有研究者认为与放射引起细胞膜结构出现一定的增殖反应有关。

认为这两种机制可能同时存在于放射性脑损伤的早期，至于哪种占主要地位，可能取决于放射性治疗剂量的大小，较小剂量可能更容易引起反应性的细胞膜增殖。

在放射性脑损伤的晚期迟发性反应期。

脑组织的液化坏死比较多见．其内的ＮＡＡ、Ｃｈｏ和Ｃｒ峰都基本消失，在代谢图中也无信号；周边的非液化坏死区则可见Ｃｒ和Ｃｈｏ的明显降低，而ＮＡＡ出现轻度的升高：在更外围的区域则表现为ＮＡＡ的降低和Ｃｒ、Ｃｈｏ的轻度升高［８｜。

这种１Ｈ—ＭＲＳ表现可能与脑组织所接受的放射剂量和自身细胞的代谢有关．由于肿瘤病灶周边脑组织所接受的放射剂量相对较少。

故其表现与放射性脑损伤急性期和早期迟发性反应期的１Ｈ—ＭＲＳ表现相似。

４放射性脑损伤与颅内肿瘤复发的鉴别放射性损伤与肿瘤复发的常规影像和临床表现极其相似．两者在ＭＲＩ和ＣＴ上均可以出现坏死及强化病灶，由于两者的临床病程、治疗手段及预后不同，所以两者的鉴别有很重要的临床价值［９】。

１Ｈ—ＭＲＳ可以通过测量脑组织内的代谢物浓度来对两者加以鉴别。

目前的研究一致认为．Ｃｈｏ／Ｃｒ与Ｃｈｏ／ＮＡＡ在肿瘤复发中明显升高【７．９－引．且Ｐｌｏｔｋｉｎ等［７］认为Ｃｈｏ／ＮＡＡ比Ｃｈｏ／ｃｒ增高更加明显。

更能对两者加以区别：而在放射性脑损伤中ＮＡＡ／Ｃｒ明显低于脑肿瘤复发【¨２ｌ。

ｃｈｅｍｏｖ等【１３ｊ提出将ＮＡＡ／ｃｈｏ＜ｌ同时Ｌｉｐ／Ｃｈｏ＜３时作为诊断肿瘤复发的标准，而“ｐ／Ｃｈｏ或者全部代谢物浓度的下降则提示放射性脑损伤，认为这种诊断标准在鉴别放射性脑损伤和肿瘤复发方面有较高的敏感性和特异性。

并在肿瘤复发的区域多数可以见到ＩＪａｃ波峰的出现。

另有研究者对脑肿瘤病人放疗前后进行对比研究．发现放疗后脑肿瘤区域的Ｃｈｏ、ＮＡＡ及Ｃｒ均下降。

而在随访１ａ的观察中．有肿瘤复发者表现为Ｃｈｏ和ｃｈｏ／ＮＡＡ的再次升高［１４］，将放射治疗前后及随访１ａ后的数据进行对比。

能更有力地证明ｃｈｏ代谢物浓度的变化可以作为鉴别肿瘤复发与放射性脑损伤的诊断标准。

上述研究表明，对于一般的肿瘤复发与放射性脑损伤的鉴别诊断目前已经比较成熟．但是对恶性程度较高的胶质瘤，有时－Ｈ—ＭＲＳ会得出与实际情况相反的结果［引，特别是对于脑肿瘤与放射性坏死相互混杂的病灶，１Ｈ—ＭＲＳ还不能进行准确定性【１６】，虽然ｃｈｅｍｏｖ等［１３］提出将肿瘤放万方数据国际医学放射学杂志ＩｎｔＪＭｅｄＲａｄｉｏｌ２００９Ｊ觚；３２（１）射治疗后的坏死区划分为４类（即纯的肿瘤复发区、部分性肿瘤复发区、放射引起的肿瘤坏死区以及瘤前病变的肿瘤坏死区），但是由于各种坏死区的代谢物浓度变化重叠较多，也未能指出区分４类坏死区的标准。

综上所述。

放射性脑损伤的１Ｈ—ＭＲＳ表现较为复杂。

目前的研究表明，其早期的明显改变为ＣＧ的增加．随后出现ＮＡＡ的明显下降，部分早期即可出现Ｌａｃ峰的增高。

但对于Ｃｈｏ早期的变化规律尚未形成定论．有研究者认为早期放疗后１个月Ｃｈｏ即有下降的趋势，然后出现上升，也有部分研究者认为其只有一个上升支。

对于前面提到的三大代谢物的比值在放射治疗后出现周期性变化的原因还需要进一步的研究。

以明确其准确性及发生机制，同时放射性损伤引起的脑内代谢物的周期性变化也使得在某些特殊时期（如Ｍａｔｕｌｅｗｉｃｚ等提出的ｃｈｏ处于峰值的时期）鉴别肿瘤复发和放射性脑损伤存在一定的困难。

但认为动态的监测放射治疗病人脑内代谢物浓度的变化有助于这一问题的解决。

另外能否将放射性脑损伤的１Ｈ—ＭＲＳ结果应用于放射治疗期间放疗方案的调整，也将需要更多的临床实践来证实。

对于放射性脑损伤与肿瘤复发的鉴别，１Ｈ—ＭＲＳ为一种重要的无创性检查方法，而ＰＥＴ／ＣＴ等功能成像技术。

因利用肿瘤组织代谢较正常组织快，示踪剂（如－叩一氟代脱氧葡萄糖、１１Ｃ一蛋氨酸等）摄取率较高的特性，对两者的鉴别诊断也具有较高的敏感性和特异性［１７－－ｓ１。

虽然目前组织学诊断依然是鉴别放射性脑损伤与肿瘤复发的“金标准”，但是ｔＨ—ＭＲＳ、ＰＥＴ／ＣＴ、单光子发射计算机断层显像（ＳＰＥＣＴ）及灌注加权成像等无创性影像学检查技术对两者的鉴别价值也越来越大，结合各种检查手段的优点并考虑不同肿瘤的不同类型、级别等生物学特性．优化影像学检查组合将是提高鉴别诊断敏感性和特异性的途径之一。