1、【摘要】 目的 用氢质子磁共振波谱（proton magnetic resonance spectroscopy， 1H-MRS）分析鼻咽癌放疗后颞叶放射性脑病代谢产物改变，探讨 1H-MRS 在放射性脑损伤中的应用价值。方法 鼻咽癌放疗后放射性脑病 26 例共 39 个颞叶病灶和健康正常人 21 例共 21 个个颞叶均作 1H-MRS,在颞叶脑白质区域测量 N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspartate, NAA)、肌酸(Creatine Cr)、胆碱(Choline, Cho)值。结果 放射性脑病脑白质内NAA、PCr、Cho 有较明显降低，其差异具有统计学显著性意义（p0.05）
2、，NAA/Cho 降低、Cho/PCr 升高，两组间比较具有统计学上显著差异（p0.05），NAA/PCr 在放疗后略增高，两组间统计学上无显著性差异(0.05)。结论 鼻咽癌放疗后迟发性放射性脑病 1H-MRS 出现异常改变，其脑内三种主要代谢产物均有降低，对放射性脑损伤能起到辅助诊断作用。对放射性脑损伤准确诊断提供了一种新的影像学诊断手段。 【关键词】 磁共振成像； 磁共振波谱；鼻咽癌；放射性脑损伤Radiation Induced Temporal Lobe Injury: Study of 1H-MRSZhong Jing-quan, Liang Bi-ling? , Zhu xin-
3、jin,Shen Jun*Foshan Second peoples Hospital, Foshan, China (528000)【ABSTRACT】OBJECTIVE : Proton magnetic resonance spectroscopy（1H-MRS ）has been widely applied in clinics. The study was designed to observe the characters of proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) in radiation induced tempora
4、l lobe encephylopathy following radiotherapy for nasopharyngeal Carcinoma (NPC) and estimate its diagnostic value. METHODS: Conventional MR imaging and 1H-MRS examinations were performed in 39 temporal lobes of 23 NPC patients following radiotherapy for NPC and in 21 temporal lobes of 21 age-matched
5、 healthy controls. Coresponing metabolites of brain including N-acetylaspartate, (NAA), Creatine (Cr), Choline, (Cho) and ratio among them were measured in the white matter on the temporal lobes. RESULTS: Obviously decreased NAA, Cho and PCr were revealed in patients group, meanwhile ratio of reduce
6、d NAA/Cho and elevated were existed in patients group. Significant differences were observed between patients and control group （p0.05）. CONCLUSIONS: 1H-MRS can detect the metabolites changes of REP after radiotherapy for NPC and indicate that conspicuous metabolic abnormalities were existed in REP.
7、 The new technique is conducted to accurate diagnosis of REP.KEY WORDS: MR imaging；Nasopharyngeal Carcinoma;Radiation-induced encephylopathy鼻咽癌（Nasopharyngeal carcinoma, NPC）是常见恶性肿瘤之一，放射治疗至今仍是NPC 的首选主要治疗手段，而放射性脑病(radiation encephalopathy, REP)是鼻咽癌放射治疗中常见且严重的并发症之一1。晚期迟发性 REP 影像表现形式多样，为脑组织损伤的不可逆改变，常导致
8、严重后果，MR 可有效地发现 REP 病变特点。磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy, MRS）从比较微观的水平去认识研究鼻咽癌放疗后放射性脑损伤的改变,有助于加深对放射性脑损伤的了解及早期诊断2。本文拟探讨鼻咽癌放疗后颞叶放射性脑病的 1H-MRS 表现。1 材料和方法1.1 病例资料收集中山大学附属第二医院 2002 年 11 月2004 年 1 月鼻咽癌放疗后经 MRI 诊断为颞叶放射性脑病的病例 26 例共 39 个接受 MRS 检查的颞叶病灶，所有病例放射野包括双侧颞叶下部，无癌肿脑膜及海绵窦浸润，无鼻咽癌脑部转移。患者年龄 2859 岁，中位年
9、龄42 岁，其中男性 17 例，女性 9 例。一程放射治疗者 21 例，二程放射治疗者 5 例。照射野多采用面颈联合野+耳前野或单独采用耳前野。照射野的上界为眉弓结节与外耳孔上缘上 0-3.0cm 连线。照射后界：面颈联合野为斜方肌前缘，耳前野为外耳孔前缘或后缘。照射总剂量：一程者颅底为 5884Gy，平均剂量 64.3Gy ；二程者首程为 59-80Gy，平均剂量 62.7Gy，二程为 5080Gy，平均剂量 65.1Gy。放疗结束到诊断放射性脑病平均时间为 5 年 3 个月。另外选取正常志愿者 21 例 21 个颞叶 MRS 作为对照组，对照组年龄 30-62 岁，中位年龄45 岁。1.2
10、 检查方法所有病例及对照组均有 MR T1WI，T2WI 检查，1H-MRS 及 Gd-DTPA T1WI 检查。MRI 使用 PHILIP 1.5T 超导全身磁共振检查机，常规行横断、冠状、矢状位T1WI（TR/TE: 529/15ms）、T2WI（TR/TE: 4894/120ms）。MRS 序列：采用头颅正交线圈，扫描参考线与颞叶走行平行，二维相位编码磁共振波谱（two dimensional phase encoding of proton magnetic resonance spectroscopy，2D 1H-MRS）, 采用激励水抑制法采集信号。成像参数: TR/TE =150
11、0/136ms ，采集次数 2，成像时间 7 分 9 秒,二维多体素取样,取样范围为 421.5cm。1.3 数据处理使用 PHILIP 公司提供的软件包进行 MRS 分析，水化学位移位于 4.6ppm, NAA 2.0ppm,Cr 2.9ppm,CHo 3.2ppm，以各代谢物峰值下面积积分代表该代谢产物脑组织内的相对含量。扫描后采用相应的 MRI 图像与 MRS 代谢图融合，在病灶实质部分采集 3-4 个体素测量各代谢产物 MRS 数据。分析指标包括 NAA、Cho、PCr、Cho/Cr 比值, NAA/Cho 比值和NAA/ Cr 比值。1.4 统计学方法计量数据以 s 表示，采用 SP
12、SS11.0 软件包行方差分析及两独立样本的 t 检验。2 结果2.1 病灶分布26 例完成 MRS 检查病灶中，13 例表现为双侧颞叶的 REP，另 13 例 REP 累及一侧颞叶。3 个病灶病变超出放射野而累及枕叶脑白质。2.2 MR 影像表现在 26 例共 39 个完成 MRS 的颞叶病灶均有颞叶脑白质水肿，29 个（70%）颞叶病灶内出现不均匀信号，T2WI 异常高信号区内出现不均匀低信号影，T1 表现为颞叶不均匀低信号影，Gd-DTPA 增强扫描见不规则点片状强化影，16 个（57.5%）病灶同时伴有明显的脑灰质受累。4 个（15% ）颞叶病灶伴有脑白质坏死囊性变，呈长 T1、长 T
13、2 类圆形边界清楚的如脑脊液样信号，T1WI Gd-DTPA 增强扫描囊壁可有轻度强化。2.3 MRS 结果正常脑组织 MRS 中 NAA 波峰最高，Cho 与 Cr 两者间波峰高度不一，可表现为 Cho 或Cr 略高，但两者间峰值差异不大（图 1）。26 个病例共 39 个病灶及 21 例正常人 21 个颞叶成功完成 1HMRS 检查，由于鼻咽癌放疗后迟发性放射性脑损伤中血脑屏障破坏区多位于近中颅窝底处，造成 2D 1HMRS 检查定位困难，因此本部分仅研究了白质水肿区及囊变坏死区的 1H-MRS 表现。39 个病灶中颞叶 MRS 谱线上 NAA、Cr 降低，Cho 相对升高（图 2）。而囊
14、变坏死区 NAA、PCr、Cho 代谢产物图信号强度均有明显降低或无明显的波峰，而 H2O 信号强度明显（图 3），由于本研究 REP 坏死囊变病例数较少，因此未作进一步统计处理。脑白质水肿区与正常对照组 21 个颞叶各代谢产物相对浓度比较见表 1。表 1 脑白质水肿组与正常对照组各代谢产物间比值的比较从表 4 中可以看出，与对照组相比鼻咽癌放疗后颞叶迟发性放射性脑损伤脑白质内 NAA、PCr、Cho 有较明显降低，其差异具有统计学显著性意义，NAA/Cho 降低、Cho/PCr 升高，两组间比较具有统计学上显著差异，NAA/PCr 在放疗后略增高，两组间统计学上无显著性差异。3. 讨论放射性
15、脑损伤是鼻咽癌放疗中常见且严重的并发症，以颞叶受累最为常见，可表现为一侧或双侧颞叶受累。早期放射性脑损伤主要表现为脑水肿，而迟发性 REP 以放射性脑坏死为其主要的特征1 。常规的 MRI 对放射性脑损伤的诊断价值已得到公认，鼻咽癌放疗后迟发性放射性脑病影像表现具有多样性3，除了常见的脑白质病变外，脑灰质病变、脑出血及含铁血黄素沉着及血脑屏障的破坏均比较常见。本组迟发性放射性脑病的 MRI 表现也支持这一观点。本研究放射性脑病 MRI 主要表现为：放射性脑损伤病灶可累及单侧或双侧颞叶，病灶多局限于放射野内颞叶，以白质受累最为明显，文献1认为白质对放射损伤的敏感性高于灰质，可能是源于两者之间血供
16、的差异，灰质血供丰富，白质血供相对较少。本组 16 个（57.5% ）病灶同时伴有脑灰质受累，表明单独的白质病变并不十分常见, 与Norris 等4报告一致， 可能是因为鼻咽癌放疗病例中颞叶基底部灰质受到了高剂量照射，但仍以白质病变严重。脑白质水肿 T2WI 表现为均匀性的信号增高，T1WI 为均匀低信号影，脑坏死时 T2WI 异常高信号区内可出现混杂信号影，T1 表现为颞叶不均匀低信号影。迟发性放射性脑损伤中囊性变（脑软化）为放射性脑损伤的较晚期改变，4 个（15% ）颞叶病灶伴有脑白质坏死囊性变，T1WI 表现为类圆形边界清楚的如脑脊液样低信号，T1WI Gd-DTPA 增强扫描囊壁可有轻
17、度强化。放射性脑损伤的确切发病机理还并不十分清楚，病理上血管性损伤和脱髓鞘改变是放射性脑损伤主要的病理发现，多数学者认为放射性脑损伤的发病机理主要是放射线对脑组织的直接损伤及对血管的损伤1 。目前普遍采用 1H-MRS，其与 MRI 的基本原理是相同， 本研究所采用的多体素波谱与MRI 一样在频率和相位编码方向上分别进行傅立叶转换以定位像素。脑 1H-MRS 中主要研究的代谢物有 NAA、Cho 和 Cr 三种。正常情况下检测不到乳酸（Lactate, Lac）脂质（Lipid）信号，只在缺氧和严重的病理状态下才出现这两者的信号2 。乳酸信号的出现表明细胞的有氧代谢不再进行。在 SE 序列中
18、Lac 的重聚时间是 135ms，因此典型的 TE 是 135ms 和 270ms，在 TE136ms 直立的乳酸峰，当 TE 为 270ms 出现特征性的倒立乳酸峰。本研究所作的 2D 1H-MRS 检查中 TE 均采用了 136ms，由于检查时间过长，仅 3 例个病灶同时作了 TE270ms 的 2D 1H MRS 检查，但未见乳酸峰出现。NAA 峰在成人脑中呈特异性的高浓度，已被公认为是神经元的标志4，NAA 在脑中的分布不均匀，以功能区灰质较高，但其生物学上的意义尚不清楚， NAA 浓度反映神经元细胞或者是突触数量，它的减少是不可逆的，表明神经元细胞或突触不可逆的减少。NAA 不仅反映
19、神经元细胞和突触的数量，用特异性抑制剂阻断线粒体呼吸链会减少 NAA 的浓度5，表明 NAA 或与神经元细胞的能量代谢有关。正常成人脑中，NAA 的峰值大于 Cr 和 Cho 峰值。本研究正常对照组 MRS 与此一致。除CANAVANS 病外，NAA 在病理状态下均有降低2。有报道认为6当 NAA 降低，出现Cr/NAA 和/或 Cho/NAA1 可判断脑组织的正常代谢出现障碍。本研究中 REP 病例 NAA降低,但统计结果显示 Cr/NAA、Cho/NAA 均1, 表明以此指标判断并不可靠,可能是水肿区脑细胞受损较轻。1H-MRS 中 Cho 信号主要由磷酸胆碱及卵磷脂和甘油磷酰胆碱形成，前
20、者是真核细胞中生物膜的主要脂类，后者在磷脂代谢中起重要作用。因此 Cho 含量主要反映细胞生物膜的构成。Cho 峰值的升高与神经胶质细胞功能活跃有关。脑胶质细胞肿瘤及脱髓鞘疾病时 Cho均有明显的升高。在脱髓鞘疾病中 Cho 的升高反映了磷脂降解产物的堆积2。研究表明正常 Cho 峰稍大于 Cr 峰。在病理状态下其变化是多样化的，可正常、上升或下降。在炎症、肿瘤、癫痫等情况下，Cho 含量升高；而脑梗塞、脓肿、坏死等组织结构彻底破坏的情况下，Cho 含量降低7 ，本研究中放射性损伤坏死囊变液化区 Cho 明显降低，1 个囊变病灶谱线图未能分辨出 Cho 峰值，均支持这一观点。Cr 是脑组织的重
21、要能量储备，参与体内的能量代谢，研究认为在正常脑组织中波峰相对稳定，常用作对照值。在细胞量减少或能量耗竭时，如肿瘤和脑梗塞，其峰值也下降。Cr 含量被认为在同一个体脑中各种状态下甚至于在病理状态下都保持稳定，因此常以它作为相对比值的参照物。但本研究的中病灶水肿区 Cr 峰值为 251.47230.00，囊变坏死区更有明显降低，甚至为零，而正常对照组为 691.85363.58，存在着显著差异，并不支持在病理状态下 Cr 仍保持稳定的提法。迟发性放射性脑损伤病灶中 NAA 含量降低和 Cho/NAA、Cr/NAA 比值升高是多数研究的结果8,9，本研究也发现放射性脑损伤水肿区 NAA 及 NAA
22、/Cho 降低，与文献报道一致，而 NAA/Cr 在迟发性放射性脑损伤水肿区增高，但在统计学上无显著性性差异，与文献报道并不一致，放射性脑损伤时 NAA 与 PCr 均有下降，因此推测是该组病例病理状态下 Cr下降更为明显造成 NAA/PCr 增高有关。放射性损伤病灶中三种代谢物峰值均有降低。原发和复发的脑肿瘤通常显示 Cho 显著增高，NAA 显著减少或缺失，同时乳酸脱氢酶及脂类峰值亦增高7,10 ，而放射性脑损伤可显示其独特的波型，其 NAA, Cho 和 Cr 均有显著降低，这有助于脑肿瘤放疗后肿瘤复发与 REP 的鉴别。综上所述，鼻咽癌放疗后迟发性放射性脑损伤的 1H-MRS 出现异常
23、改变，其脑内三种主要代谢产物均有降低，对放射性脑损伤能起到辅助诊断作用。【参考文献】1. New P. Radiation injury to the nervous systemJ. Current Opinion in Neurology, 2001, 14:725-734.2. 赵继泉，梁碧玲. 磁共振波谱的临床应用 J. 医疗保健器具., 2003,6: 30-33.3. 赵继泉，梁碧玲，沈君，等. 颞叶放射性脑病磁共振成像的特征分析J. 癌症，2003; 22(11): 1209-1213.4. 安维民，蔡幼铨，邱本胜，等. 健康成人脑代谢物浓度以及比值的 1H MRS 研究. 中国
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