磁共振波谱成像在神经系统疾病早期诊断中的应用研究进展

磁共振波谱成像在神经系统疾病早期诊

断中的应用研究进展

（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）

【摘要】磁共振波谱成像能客观地反映脑内代谢物的变化，进而反映早期病变的病理改变。作者从影像学角度归纳了脑血管疾病、神经系统变性疾病、多发性硬化等神经系统疾病在磁共振波谱成像上的不同表现，提示磁共振波谱成像能从影像学角度对神经系统各疾病进行早期辅助诊断和预后判断。

【关键词】磁共振波谱成像;神经系统疾病;早期诊断

磁共振波谱成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)是一种可以提供脑的代谢和生化信息的无创检查方法，能客观地检测活体脑组织内化合物含量，提供脑的代谢信息。由于代谢异常通常早于结构的变化，MRS可以检测到常规磁共振不能显示的异常[1]。因此，MRS 在反映神经细胞内物质、能量代谢状态的同时，还能为磁共振成像(MRI)提供补充信息，进而提高对病变诊断的特异性和准确性。MRS 的出现，实现了医学影像从传统的形态学检查到在体的生化代谢研究的飞跃，在神经系统疾病的早期诊断中具有巨大的发展前景。

1 MRS分析的原理及检测产物

1.1 MRS分析的原理MRS是一种利用核磁共振现象和化学位移作用，进行系列特定原子核及其他化合物定量分析的方法，其基本原理与MRI一致，但与MRI根据信号的位置得到的解剖图像不同，MRS获得的是各个频率的峰图[2]。化学位移和自旋耦合现象使含有同一种原子核的不同化合物中的不同分子集团在频率轴的不同位置被分别表示出来，转换成振幅(A)与频率(f)的函数，从而可区分不同代谢产物及其含量和浓度。

1.2 MRS可以检测的原子MRS可以检测的原子包括氢(1H)、磷(31P)、钠(23Na)、碳(12C)、氟(19F)等。由于氢(1H)在人体内含量最丰富且敏感性高，MRS信号较强，容易在MRS系统上实现，因此在临床和科研中(1H)MRS波谱的研究发展最快[3]，它可以用来检测体内多种微量代谢物，并根据这些代谢物的含量来分析脑组织代谢的改变。本文主要对(1H)MRS波谱的应用进行综述。

1.3 MRS常检测的化合物正常人大脑中的(1H)MRS有3条最明显的谱线，分别是NAA-CH3 、PCr/Cr-N(CH3)和Cho- N(CH3)甲基质子共振峰。

1.3.1 N-乙酰天门冬氨酸(N-acetyl aspartate，NAA) 共振峰位于

2.02 ppm处。NAA主要在神经元线粒体内合成，存在于神经元细胞及其轴索内，(1H)MRS波谱显示NAA为一大而尖的质子峰。NAA 的降低提示神经元或轴索的功能不全，这已在神经变性疾病中逐渐得到证实。当神经细胞损伤时，NAA加速分解为乙酰辅酶A以满足胞

膜、髓鞘部位修复时的脂质合成及损伤部位的能量供应，因此在神经细胞受损后首先表现为NAA含量的降低。NAA能敏感地反映神经细胞的损伤情况，在MRS研究颅内病变时NAA是神经细胞首选的标志物[4-5]。

1.3.2 肌酸(Cr) 共振峰位于3.0 ppm和3.94 ppm处。Cr是脑内能量代谢的标志物，在肝和肾中合成，由于在脑代谢物中最为稳定，所以常选择它作为内部基准，评价代谢比率[5-6]。细胞能量代谢障碍时Cr降低。在(1H)MRS 波谱中，肌酸峰由Cr和磷酸肌酸(Pcr)共同组成，两者相互转化，但总水平不变。

1.3.3 胆碱(choline，Cho) 共振峰位于3.2 ppm处。神经元不能合成胆碱，大部分胆碱来源于突触前膜的重摄取作用。在脑中，胆碱类物质包括游离胆碱、乙酰胆碱、磷脂酰胆碱等，这些物质的含量决定了波谱成像中的胆碱峰。胆碱是细胞膜磷脂代谢的中间产物，是髓鞘形成、细胞代谢和胶质增生的指标[5]，其作用是构成细胞膜和形成神经递质，因此作为指示膜的功能的胆碱，在脑损伤和脑肿瘤等病理状态下，细胞增殖加快导致Cho峰增高。

1.3.4 乳酸(lactate，Lac) 共振峰位于1.3 ppm和4.1 ppm处。通常在正常脑内观测不到Lac信号。Lac是无氧代谢的产物，肌肉运动、局部缺血或缺氧、严重的急性感染都会使Lac浓度迅速升高[5]。

1.3.5 肌醇(myo-inositol，mI) 共振峰位于3.6 ppm和4.0 ppm 处。mI是一种在哺乳动物脑中具有较高浓度的糖，主要存在于神经胶质细胞中，是神经胶质细胞的标志物[5]。由于在测量技术上存在一

定的技术难题，目前临床上较少应用。

2 MRS在神经系统常见病早期诊断中的作用

2.1 脑血管疾病

2.1.1 脑梗死(CI) MRS可反映脑梗死后脑细胞内酸中毒、能量代谢障碍以及脑内一些重要物质的变化，较为完整地反映出缺血性梗死和修复等整个脑梗死的病理生理过程，可对治疗和预后做出较准确的评估与判断。由于在脑梗死的超急性期，CT和MRI常不能检测到梗死灶，而理想的溶栓治疗时间窗≤6 h，且CT和MRI对缺血半暗带的识别能力有限，所以早期诊断对溶栓治疗非常关键。目前MRS在诊断和研究缺血性脑血管病中的价值已被肯定：MRS可以早期诊断脑梗死，评价急性脑梗死的严重程度及其预后，评价疗效，缩小鉴别诊断的范围，确定缺血半暗带，评价血管狭窄和闭塞的程度。

2.1.1.1 缺血半暗带缺血半暗带的恢复是溶栓治疗的目标[7]。MRS可检测到缺血时无氧酵解和神经元的死亡，是一种确定未梗死组织的理想方法，在缺血半暗带可观察到：Lac水平升高，脑中的Lac是氧供给不足(无氧糖酵解)时的能量代谢产物，为急性脑缺血的标志;NAA 水平正常。反映神经元的功能此时尚未受到损害。

2.1.1.2 梗死急性期进入梗死期后，与缺血半暗带相同，MRS 可以检测到Lac水平升高，作为脑梗死开始阶段最敏感的标记物，在MRI发现异常之前Lac水平已有升高[8];有急性神经功能障碍的患者脑中，若有Lac存在，则是缺血的有力证据，但未必为不可逆梗死，若Lac不存在，则提示非急性梗死[9]。缺血后首先观察到的是在急