磁共振波谱成像技术

磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS）分析是利用磁共振现象和化学位移效应进行特定原子核及其化合物定量分析的方法，它可以无创的研究活体组织器官代谢生化改变，常用的是1H-MRS和31P-MRS，其中前者更为常用。1H-MRS主要检测N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、胆碱(Cho)、谷氨酸盐(Glx)、谷氨酸(Glu)、y-氨基丁酸(GABA)、肌醇(MI)、乳酸(Lac)等，其中NAA、Cr、Cho最为常用。NAA仅存在于神经元及其突起中，可作为反映存活神经元的标记物；Cho反映脑内总胆碱的贮藏量，是细胞膜磷酯代谢的一个组成成分，而且是神经递质乙酰胆碱的前体；Cr是能量代谢的物质，是高能磷酸化的储备以及ATP和ADP的缓冲剂，且脑内Cr浓度相对恒定，所以临床上常把Cr浓度作为内参照。

一、磁共振波谱成像技术临床应用

人脑常见的代谢物及其意义：

1、N-乙酰天门冬氨酸（NAA）：在正常脑1HMRS中NAA是最高的峰，位于2.02ppm。它主要存在于成熟的神经元内，是神经元的内标物，其含量的多少可反映神经元的功能状态。NAA含量的降低代表神经元的缺失。肿瘤、多发性硬化、梗死、缺氧、神经细胞变性疾病、代谢性疾病及脱髓鞘疾病等均可引起NAA浓度的下降；不含神经元的脑部肿瘤（如脑膜瘤、转移瘤）MRS显示NAA缺失。在婴儿脑发育、成熟过程中以及神经损伤后轴索恢复中NAA会升高。

2、胆碱（Cho，choline）：包括磷酸胆碱、磷脂酰胆碱及磷酸甘油胆碱，反映脑内总胆碱储备量，波峰位于3.2ppm。Cho是乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的前体，是细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成与代谢，Cho峰的高低可以作为肿瘤细胞增殖的指标。Cho峰是评价脑瘤的重要磁共振峰之一，在几乎所有的原发性和继发性脑瘤中（除颅咽管瘤外）均升高，是由于细胞膜转换和细胞增加所致。肿瘤增殖的Cho/Cr和Cho/NAA比值随恶性程度的增高而升高。

3、肌酸（Cr，creatine）：共振峰位于3.03ppm，包括肌酸、磷酸肌酸，少量γ-氨基丁酸，赖氨酸及谷胱甘肽。Cr的另一个峰位于3.94ppm。Cr是高能磷酸化合物的储备以及ATP和ADP的缓冲剂。作为脑组织能量代谢的提示物，Cr在能量代谢减退的情况下增加，而在能量代谢增加的情况下降低。Cr在许多疾病的发展过程中维持一定的稳定性，因此常以Cr作为一种参照物，和其他代谢物水平相比，例如Cho/Cr、NAA/Cr。

4、乳酸（Lac，lactate）：波峰位于1.32ppm，具有特殊形状的峰——“双峰”，是相邻质子J偶联间磁场相互作用所致。第二峰出现在4.1ppm，常被抑制。Lac峰的出现提示正常细胞的有氧呼吸被抑制，是无氧糖酵解的终产物。在脑缺氧、缺血、癫痫和肿瘤等情况下会出现Lac峰。

5、脂质（Lip，lipids）：脂质峰出现在0.8、1.2、1.5和6.0ppm处，由甲基、亚甲基和不饱和脂肪酸的乙烯基组成。在高级别星形细胞瘤中，脂质峰升高，可反映坏死存在。来源于肿瘤边缘的巨噬细胞或者坏死组织细胞，将组织结构中的脂肪分解成小分子脂质。

MRS具有无创性的优点，能很好的了解组织器官的代谢情况（可定量分析）。临床上主要应用于脑肿瘤、癫痫、脱髓鞘病变、感染性疾病、神经退行性病变、神经皮肤综合征和畸形、颅脑损伤、精神异常等疾病的诊断和鉴别诊断。

二、脑内占位性病变的MRS特征

1、胶质瘤：肿瘤组织会对神经元进行破坏和侵蚀，因而会导致NAA降低；神经元被破坏后胞膜合成和细胞的修复增生增强，故Cho会升高；胶质瘤的恶性程度不同，各波峰改变的程度也不同，随着肿瘤恶性程度的增高，NAA显著下降，Cho明显增高。对胶质瘤行MRS检查可以鉴别低级别和高级别肿瘤组织。研究显示高级别胶质瘤Cho/NAA的比值通常在4以上，而Ⅰ级和Ⅱ级胶质瘤通常在2-4之间。用MRS也可以检测胶质瘤术后是否复发及预后，对胶质瘤治疗前、治疗时或治疗后行MRS检查，可以为其治疗效果及预后提供参考。

2、脑膜瘤：典型脑膜瘤的MRS表现为Cho显著升高，NAA和Cr下降至几乎消失，Cho/Cr显著升高，这些均与肿瘤细胞增殖活性增加致细胞膜的异常代谢增加、细胞能量耗竭和缺氧，及脑膜瘤中不含神经元有关。脑膜瘤在MRS上的特征性表现是在1.47?m处可出现的丙氨酸(Ala)峰。

3、颅内转移瘤：早期颅脑转移瘤的MRS表现为Cho峰显著升高，NAA峰趋向于0，Cr峰下降或消失，Cho/Cr比值明显升高，转移瘤也可有Lac峰升高，它提示肿瘤细胞增殖旺盛，在肿瘤中心出现坏死时可有高Lip峰。另外，由于转移瘤NAA峰趋向于0，它提示该肿瘤为非神经系统来源，这也是转移瘤与不典型恶性胶质瘤鉴别点之一。

4、脑脓肿：脑脓肿在MRS上有特征性氨基酸波峰，包括琥珀酸盐(2.4ppm)、醋酸盐(1.9ppm)、缬氨酸(0.9ppm)、亮氨酸(3.6ppm)，脓液中其他物质含量低，但Lip极高，很容易与肿瘤及其他疾病鉴别。