谈氢质子磁共振波谱成像在颞叶癫疒间中的应用

1 / 12 谈氢质子磁共振波谱成像在颞叶癫疒间中的应用 摘要： 磁共振波谱成像是目前惟一无创的可以在分子水平对代谢产物进行定量分析的检测方法，对很多颅脑疾病能做到早期诊断和疗效监控。本文主要对氢质子磁共振波谱成像在颞叶癫疒间的诊断、治疗方面的应用做一综述。 关键词： 磁共振波谱成像 ;颞叶癫疒间 颞叶癫疒间 (temporal lobe epilepsy ,TLE)根据发作起源可分为海马杏仁核发作和外侧颞叶发作，这些患者中多数存在海马硬化表现，而双侧海马硬化表现者多呈现不对称性。 TLE 有癫疒间的共有特性 ，即异常高频放电反复通过突触联系和强直后易化作用可诱发周边及远处的神经元同步放电，从而引起异常电位的连续传播，其不仅局限于一区域，而且会波及同侧大脑半球和对侧大脑半球。且大多数调查都表明颞叶癫疒间常为难治性，在选择药物种类及剂量方面比较困难，从而使手术治疗的患者量增加。因磁共振波谱成像 (magnetic resonance spectrosco- py ,MRS)通过对脑区代谢水平的测定，在颞叶癫疒间灶的基础性质的研究和外科术前定位、预测术后结果方面及抗癫疒间药物的药效检测方面应用价值很大，现综述如下。 1 MRS 基本原理及研究颞叶癫疒间的优势 2 / 12 1990 年 MRS 被应用于癫疒间临床。 Matthews 等 1首先报道了癫疒间患者乳酸的含量增加而 N-乙酰的峰值降低。近 20 年来，随着磁共振设备的更新换代以及计算机软件的发展， MRS 已经成为目前惟一无创检测癫疒间的重要方法。 MRS 是一种利用核磁共振现象和化学位移作用进行一系列特定原子核及其化合物分析的方法。它利用活体内含奇数质子如 1H(氢 )、 13C(碳 )、 19F(氟 )、 23Na(钠 )、 31P(磷 )等的原子核自身的磁性特点及外加磁场的作用使其磁化及振动 ，从而产生磁共振信号，再经傅立叶公式转换成波谱。它通过以上原子波谱的变化从分子水平检测活体组织器官的能量代谢、生化物质变化以及通过测定区域分子代谢物质浓度变化，从而协助癫疒间、脑部肿瘤等疾病的诊断。 1H 和31P 含量在自然状态下分别高达同位元素的 99.98%和 100%，而且两者均广泛存在中枢神经系统组织内，因此 1HMRS 和31PMRS 被广泛应用于中枢神经系统的在体代谢研究。但由于目前应用 31PMRS 进行的临床诊断实验样本少，造成结论不一致。对于诊断价值来说， 1HMRS 明显高于 31PMRS2。 目前 ,1HMRS 在脑组织内主要测定的物质有： N-乙酰天冬氨酸 (N-acetylaspartate ， NAA) 、 肌 酸 及 磷 酸 肌 酸(creatine and ph- osphocreatine,Cr) 、 胆 碱 复 合 物(choline-containing compound- s,Cho)。 NAA 主要存在于神经元及其前体细胞内 ,由线粒体产生，是神经元功能的内3 / 12 标物 ,其含量下降提示神经元细胞受损或缺失。 Cho 和 Cr 虽然存在于神经元和神经胶质内 , 但细胞研究证明 , 星形胶质细胞和少突胶质细胞内 Cho 和 Cr 含量明显高于神经元 ,故 Cho 和 Cr 增加提示有神经元胶质细胞的增生。因为癫疒间的病理基础是神经元的缺失或功能障碍和胶质细胞的增生，这样我们就可以通过对 NAA、 Cho、 Cr 值以及 NAA/ Cr、NAA/ (Cho +Cr)比值变化来对癫疒间作出分析诊断。 1HMRS还可检测脑组织内在癫疒间活动中起重要作用的兴奋性氨基酸或抑制性氨基酸的水平，如谷氨酸 (glutamate,Glu)、谷 氨 酰 胺 (glutamine,Gln) 、 - 氨 基 丁 酸 (gamma- aminobutyric,GABA)等，为抗癫疒间药物治疗等方面提供依据。肌醇 (myoinositol,MI)为激素性神经受体的产物，也是磷脂酰肌醇和二磷酸磷脂酰肌醇的前体物，在 TLE 的诊断及药物检测方面有重要价值。 现有研究表明， MRS 对不同脑区致疒间灶的敏感性是不同的。 1HMRS 对颞叶外癫疒间诊断的准确性比颞叶癫疒间低3 ，颞叶癫疒间 EEG 所示的致疒间灶与 1HMRS 所示的NAA/Cr 比值下降区域的相关性高达 90%，而额叶癫疒间二者之间的相关性仅达 57%4。因此以下着重探讨 1HMRS 在颞叶癫疒间诊断中的应用。 2 1HMRS 在 TLE 的内科临床应用 4 / 12 2.1 1HMRS 的诊断准确性高 1HMRS 检出 TLE 病灶的敏感性和特异性很高。 Stanley 等 5通过对 20 例患者及正常对照组的研究发现，所有病例 NAA/Cr 和 NAA/Cho 比值明显降低，而且致疒间灶中的 NAA 的浓度明显比非致疒间区的要低很多。 Park 等 6报道， 1HMRS 和正电子发射体层摄影(position emission tomography,PET)相对于发作时脑电图，对单侧病灶的敏感性高达 85%,且 1HMRS 误差比 PET 低。1HMRS 相对于磁共振成像 (magnetic resonance imaging,MRI)又更有优势，它通过检测 NAA 等物质变化能早期发现 MRI 表现为阴性的病灶，且与脑电图有很密切的相关性 7，这可能与早期神经元损伤后胶质细胞增殖代偿填充后影像学能保持不变有关。 Conelly 等 8通过对 7 例顽固性 TLE 患者的研究发现，这些患者常规磁共振影像以及海马的体积都是正常的，但通过 1HMRS 检测，其中 5 名磁共振影像阴性患者的NAA/(Cho+Cr)比值是明显降低的 ,其中 2 例双侧海马均提示弥漫性病变。 2.2 NAA 的降低不能反映神经元缺失 以前的观点是NAA 的降低反映了神经元的缺失 9。但是现在有了新的观点，研究发现 1HMRS 测定的海马代谢异常与 MRI 海马容量测定的体积减小没有相同的神经病理学基础，并且提出 TLE 的发生基础可能侧重于神经元和神经胶质细胞的代谢功能异常，而不是神经元的丢失 10。近年在对内侧 TLE 患者的亚5 / 12 领域研究中也发现，在阿蒙角硬化的海马区，特别是 CA3 区NAA 浓度下降明显，而乳酸、葡萄糖、丁二酸盐的浓度是升高的，考虑这些代谢产物的改变可能是线粒体腺苷二磷酸酶损伤导致的，而与神经元的丢失无关 11。也有报道对有单侧海马硬化的 TLE 患者，成功行前颞叶切除术后，对侧颞 叶的 NAA/Cr 的比值会正常 12。如果是神经元的缺失，则NAA/Cr 很难恢复到正常水平。以上结果可进一步支持近来研究的观点： 1HMRS 反映的海马病变是神经元细胞和胶质细胞的功能发生障碍，而不同于 MRI 所提示的神经元缺失和胶质细胞增生。 2.3 癫疒间发作扩散造成致疒间灶外脑组织代谢异常 Capizzano 等 13在对 15 例内侧 TLE 患者研究中发现，不仅在同侧颞叶有显著的 NAA 浓度的下降，而且在对侧颞叶有不对称性较轻 NAA 浓度下降，在额叶、顶叶、枕叶有对称全面性 NAA 浓度下降。而且在内侧 TLE 患者中，右侧 TLE 和左侧 TLE对对侧颞叶的代谢损伤程度又是不一样的，右侧 TLE比左侧 TLE 引起的对侧颞叶代谢异常明显 14。过去有学者认为双侧大脑的代谢异常不排除双侧致疒间灶的可能，但是现在多数研究证明 1HMRS 对病灶的敏感性和特异性是很高的，其对病侧颞叶的敏感性和特异性分别为 87%、 92%13，故目前可以认为病灶外的代谢异常为癫疒间发作扩散对大脑的代谢损伤所致。 6 / 12 2.4 1HMRS 对难治性 TLE 的诊断有提示作用 近年来，有的学者对有海马硬化的难治性 TLE 患者和药物敏感的轻型 TLE患者进行了研究 ，发现经 MRI 对两者双侧海马容量测定无明显不同的情况下， 1HMRS 测定难治性患者的同侧颞叶 NAA 浓度较轻型患者的同侧颞叶的 NAA 浓度有明显下降，此种代谢异常可能暗示癫疒间的难治性 15。 3 1HMRS 在 TLE 术前定位与术后评估中的应用 对于 TLE 来说，顽固性癫疒间药物控制的效果不甚理想，需要手术治疗的患者占有很大的比例，因此手术前精确定位及预测术后效果成为癫疒间手术治疗的焦点。 1HMRS 在这方面再次显示出强大的优势。 Kuzniecky 等 16通过对 30例 TLE 患者研究表明： 1HMRS 和 MRI 容积测量法术前定位准确率分别为 97%和 93%。 Kantarci 等 17通过对 40 例手术后的 TLE 患者的对照研究发现， 1HMRS 比 MRI 更能对手术后癫疒间灶的控制作出预测。因为很多 TLE 患者都是双侧海马硬化， 1HMRS 通过此特点对手术后的效果评价也有很大价值：如果对侧海马的 NAA/Cr 比值接近于正常的话，常常预示手术效果会很理想 18,如果双侧都降低则暗示手术的失败19。 4 1HMRS 在 TLE 抗癫疒间药效检测方面的应用 TLE 多为难治性癫疒间，很多患者需要终生服用药物，7 / 12 检测药效、减 少用药过程中的盲目性尤为重要。近年来，随着许多新药物的应用，对药物的疗效需要更微观的了解。以前有些方法如测量脑脊液中的药物或目标物的浓度，不仅会给患者造成痛苦和创伤，而且还可能因为标本处理的不恰当或污染造成数据不准确。而 1HMRS 恰好弥补了这一方面的不足，因为 NAA 的减少是癫疒间病灶的主要特点，监测病变区NAA 可以反映药物的疗效 20。再者，癫疒间的形成往往起源于局部兴奋性递质和抑制性递质 (GABA)的失衡 ,而抗癫疒间药物的主要作用机制之一是与增强 GABA 的作用有关。1HMRS 研究发现大部分癫疒间患者大脑 皮质的 GABA 是减少的，而应用一些抗癫疒间药物，如氨己烯酸 ,GABA 的浓度可以升高 ;对于托吡酯、拉莫三嗪或加巴喷丁的研究中发现，这些药物均能明显提高大脑组织的 GABA 浓度，且血药浓度与 GABA 的水平相关。这样利用 1HMRS 监测 GABA 的浓度就为药物选择和治疗提供了有力的保障 21。另外，对于一些常用的抗癫疒间药物如卡马西平等引起 GABA 浓度变化不明显者，有研究发现其会使脑内的 MI 浓度降低，这可能会为癫疒间的发生基础和药物检测研究提供新的视野。 5 前景与展望 1HMRS 作为新兴技术，对癫疒间的发 病机制研究、早期诊断及术前无创定位等方面的优势是其他影像学手段难以比拟的。但是由于脑脊液和脂肪组织对信号的干扰，精确8 / 12 度有时有一定的偏差，且尚未广泛应用于临床，造成有些结论不一。但是随着磁共振的空间分辨力的提高和各种抗干扰过滤器的出现，再结合对病例成规模的系统研究，相信在不久的将来，这些问题会迎刃而解。 【参考文献】 1 Matthews PM, Andermann F, Arnold DL. 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