1、3T多体素多体素MRS在放射性脑病和在放射性脑病和 胶质瘤复发鉴别诊断中的应用胶质瘤复发鉴别诊断中的应用 20090415 放射性脑病是胶质瘤放疗后常见并发症之一，其临床和常放射性脑病是胶质瘤放疗后常见并发症之一，其临床和常规影像学表现与胶质瘤放疗后复发极其相似。由于两者的临床病规影像学表现与胶质瘤放疗后复发极其相似。由于两者的临床病程、治疗手段及预后不同，因此及时明确诊断胶质瘤复发抑或放程、治疗手段及预后不同，因此及时明确诊断胶质瘤复发抑或放射性脑损伤对患者的治疗和预后判断十分重要。射性脑损伤对患者的治疗和预后判断十分重要。背景背景 是目前临床上惟一无创伤性研究人体器官组织代谢、是目前临床上
2、惟一无创伤性研究人体器官组织代谢、生化改变及化合物定量分析的方法，可显示局部组织的代生化改变及化合物定量分析的方法，可显示局部组织的代谢产物。谢产物。磁共振波谱磁共振波谱(magnetic resonance(magnetic resonance Spectroscopy MRS)Spectroscopy MRS)目的：目的：3T3T多体素多体素MRSMRS在放射性脑损伤和胶质瘤复发中的鉴别价在放射性脑损伤和胶质瘤复发中的鉴别价 值。值。方法：方法：通过随访通过随访20022002年年1 1月至月至20052005年年8 8月的月的3838例患者，其均手例患者，其均手 术证实为胶质瘤术证实为胶
3、质瘤2323级，经放疗后出现一系列临床症级，经放疗后出现一系列临床症 状，并行至少两次状，并行至少两次MRSMRS检查。检查。影像诊断结果影像诊断结果 根据根据MRSMRS测定结果，测定结果，3838例患者中诊断为胶质瘤复发例患者中诊断为胶质瘤复发1515例，例，放射性脑损伤放射性脑损伤1212例，例，1111例为胶质瘤复发合并放射性脑损伤。对例为胶质瘤复发合并放射性脑损伤。对照病理结果照病理结果2 2例胶质瘤复发合并放射性脑损伤误诊为放射性脑例胶质瘤复发合并放射性脑损伤误诊为放射性脑伤，诊断符合率为伤，诊断符合率为9595。病理结果病理结果 在开颅手术中，针对在开颅手术中，针对MRSMRS所
4、测定的区域，通过立体定向获取所测定的区域，通过立体定向获取病理组织病理组织5656份送检。结果提示：肿瘤组织份送检。结果提示：肿瘤组织2727份，放射性脑损伤份，放射性脑损伤2929份。份。肿瘤复发肿瘤复发表现为局部胶质细胞密度增加、细胞核增加、表现为局部胶质细胞密度增加、细胞核增加、核淡染，部分出现胖细胞。纤维细胞增生及坏死。核淡染，部分出现胖细胞。纤维细胞增生及坏死。放射性脑损伤放射性脑损伤表现为细胞核消失、液化变性的坏死组织表现为细胞核消失、液化变性的坏死组织及淋巴，胶质细胞增生，周边可见胶质细胞水肿变性，细胞退及淋巴，胶质细胞增生，周边可见胶质细胞水肿变性，细胞退行性变，细胞血管增生，
5、特殊染色显示脱髓鞘改变。行性变，细胞血管增生，特殊染色显示脱髓鞘改变。MRSMRS表现表现 根据上述病理结果，对根据上述病理结果，对8686个区域术前所做的个区域术前所做的MRSMRS测定结果进测定结果进行分组比较，得出行分组比较，得出NAA/CrNAA/Cr、Cho/CrCho/Cr、NAA/NAA/（Cho+Cr)Cho+Cr)等并进行等并进行统计学处理。统计学处理。NAA/CrNAA/（Cho+Cr)Cho/Cr胶质瘤复发胶质瘤复发区区1.2180.230.6840.261.4760.33对照区对照区1.540.771.050.191.210.17胶质瘤放疗后复发区和对照组各峰比值胶质瘤
6、放疗后复发区和对照组各峰比值 NAA/Cr NAA/（Cho+Cr)Cho/Cr放射性脑损放射性脑损伤中央区伤中央区 0.630.22 0.270.13 0.60.23放射性脑损放射性脑损伤边缘区伤边缘区 1.270.27 0.460.14 1.030.13对照区对照区 1.510.16 1.020.17 1.190.19胶质瘤放疗后放射性损伤区和对照组各峰比值胶质瘤放疗后放射性损伤区和对照组各峰比值 Lac峰峰 Lip峰峰胶质瘤复发区胶质瘤复发区 15 3放射性脑损伤中央区放射性脑损伤中央区 0 5放射性脑损伤边缘区放射性脑损伤边缘区 8 0对照区对照区 0 0胶质瘤放疗后及病灶区出现的胶质
7、瘤放疗后及病灶区出现的LipLip和和LacLac峰峰NAA/Cr 放射性脑损伤中央区放射性脑损伤中央区(0.63(0.630.22)0.22)较胶质瘤复发区较胶质瘤复发区(1.218(1.2180.23)0.23)及正常区及正常区(1.54(1.540.17)0.17)明显下降，具统计学意明显下降，具统计学意义义(P0(P005)05)。NAA/Cr 胶质瘤复发区胶质瘤复发区(1(12182180 023)23)及放射性脑损伤边缘区及放射性脑损伤边缘区(1(127270 027)27)低于正常区低于正常区(1(154540 017)17)，有统计学意义，有统计学意义(P0(P0(P005)0
8、5)。NAA/Cr 放射性脑损伤中央区放射性脑损伤中央区(0.6(0.60.23)0.23)及边缘区及边缘区 (1.03(1.030.13)0.13)低于正常区低于正常区(1.21(1.210.17)0.17)，具统计，具统计学意义学意义(P0.05)(P0.05)NAANAACr+ChoCr+Cho 放射性脑损伤中央区放射性脑损伤中央区(0(027270 013)13)、边缘区、边缘区(0(046460 014)14)及胶质瘤复发区及胶质瘤复发区(0(06846840 026)26)均低于正常区均低于正常区(1(105050 019)19)，具统计学意义，具统计学意义P0P005)05)。放
9、射性脑损伤中央。放射性脑损伤中央区及边缘区低于胶质瘤复发区，具统计学意义区及边缘区低于胶质瘤复发区，具统计学意义(P0(P005)05)ChoCr 胶质瘤复发区胶质瘤复发区(1(14764760 033)33)较放射性脑损伤中央较放射性脑损伤中央(1(121210 017)17)明显升高，具统计学意义明显升高，具统计学意义(P0(P005)05)。肿瘤复发肿瘤复发：ChoCho明显增高，明显增高，NAANAA下降，下降，ChoChoCrCr比值升比值升 高，高，NAANAACrCr比值下降，出现比值下降，出现LacLac波。波。放射性脑病放射性脑病:NAA:NAA、ChoCho均有明显幅度下降
10、，可在均有明显幅度下降，可在 0 09ppm9ppm处见一双峰的处见一双峰的LipLip峰峰(脂质峰脂质峰)，无，无LaG LaG 峰峰(乳酸峰乳酸峰)。肿瘤复发及放射性脑病肿瘤复发及放射性脑病MRS表现表现治疗结果治疗结果 38 38例开颅手术患者术后症状均有改善；例开颅手术患者术后症状均有改善；4 4例随访期间死于并例随访期间死于并发症；发症；5 5例术后遗留神经功能缺失，其余仍在随访中。例术后遗留神经功能缺失，其余仍在随访中。讨论部分讨论部分 在神经肿瘤研究中，如何区别肿瘤复发和放射治疗后脑损在神经肿瘤研究中，如何区别肿瘤复发和放射治疗后脑损伤仍是个难题。肿瘤复发与放射性脑损伤的病理改变
11、在伤仍是个难题。肿瘤复发与放射性脑损伤的病理改变在CTCT或常或常规规MRIMRI上无特异性表现，增强扫描上有时均有强化表现，难以进上无特异性表现，增强扫描上有时均有强化表现，难以进行鉴别。行鉴别。讨论部分讨论部分 而大多数情况下它们在而大多数情况下它们在 HMRSHMRS上却存在着差异。上却存在着差异。HMRSHMRS通过定通过定量测定病灶区域主要代谢物的水平，以此为判定胶质瘤放疗后复发量测定病灶区域主要代谢物的水平，以此为判定胶质瘤放疗后复发和放射性脑坏死所引起的神经元缺失、细胞膜分裂增生或崩解、能和放射性脑坏死所引起的神经元缺失、细胞膜分裂增生或崩解、能量代谢障碍等提供有价值的信息量代谢
12、障碍等提供有价值的信息。讨论部分讨论部分 文献报道，文献报道，NAANAA主要位于有功能的神经元内，与神经元的完整性有主要位于有功能的神经元内，与神经元的完整性有关，能客观、准确、敏感地反映神经元的缺失、功能失活及残存神经关，能客观、准确、敏感地反映神经元的缺失、功能失活及残存神经元的状态；元的状态；ChoCho与细胞膜磷脂的分解合成有关，反应细胞分裂增值及膜与细胞膜磷脂的分解合成有关，反应细胞分裂增值及膜代谢异常；代谢异常；CrCr反映的是能量代谢，在脑内反映的是能量代谢，在脑内crcr总量较恒定，多作为脑内总量较恒定，多作为脑内其他代谢产物的参考浓度其他代谢产物的参考浓度 。讨论部分讨论部
13、分 作者认为由于作者认为由于NAANAA，ChoCho，CrCr峰值的绝对浓度的测定会受峰值的绝对浓度的测定会受到许多问题的困扰，例如共振峰的重叠、涡、流导致峰宽增到许多问题的困扰，例如共振峰的重叠、涡、流导致峰宽增宽等，因此大多学者研究时普遍采用的是代谢物的比值宽等，因此大多学者研究时普遍采用的是代谢物的比值 。（脑肿瘤复发）（脑肿瘤复发）由于肿瘤有丝分裂增加使细胞膜代谢异常活跃导由于肿瘤有丝分裂增加使细胞膜代谢异常活跃导致致ChoCho增高，表现为增高，表现为ChoChoCrCr明显高于正常值，明显高于正常值，NAANAACr+ChoCr+Cho低于正常值。低于正常值。（放射性脑损伤）（放
14、射性脑损伤）患者局部组织中患者局部组织中NAANAA、CrCr和和ChoCho的含量分布较为复杂，其一的含量分布较为复杂，其一般规律是假设从远处向可见病灶中最严重的液化坏死区延伸，般规律是假设从远处向可见病灶中最严重的液化坏死区延伸，其病理改变程度是由轻到重。其病理改变程度是由轻到重。(1)(1)脑组织受放射损害，最敏感的神经元出现功能损害，脑组织受放射损害，最敏感的神经元出现功能损害，NAANAA含量降含量降低。此时细胞对损伤产生修复和适应性反应，能量代谢加快，低。此时细胞对损伤产生修复和适应性反应，能量代谢加快，crcr含含量升高。同时细胞膜结构出现一定的增殖反应，量升高。同时细胞膜结构出
15、现一定的增殖反应，ChoCho含量略有升高。含量略有升高。表现使表现使NAANAACrCr以及以及NAANAAChoCho的比值出现倒置而的比值出现倒置而11。作者对此规律的三个解释作者对此规律的三个解释(2)(2)随病变发展，细胞的生物膜结构和能量代谢发生破坏，膜的通随病变发展，细胞的生物膜结构和能量代谢发生破坏，膜的通透性增大，细胞内容物外溢，线粒体出现功能障碍，透性增大，细胞内容物外溢，线粒体出现功能障碍，crcr和和ChoCho含量含量降低，降低，NAANAA含量相对升高。表现为含量相对升高。表现为NAANAA升高而升高而crcr和和ChoCho降低特征。降低特征。(3)(3)最终，细
16、胞结构崩解消失，脑组织坏死液化，最终，细胞结构崩解消失，脑组织坏死液化，NAANAA、CrCr和和ChoCho的的含量基本为零，表现出坏死液化区的含量基本为零，表现出坏死液化区的“三无三无”特征。特征。讨论部分讨论部分 作者研究在作者研究在3838例患者中选取例患者中选取5656处感兴趣区处感兴趣区(ROI)(ROI)及及3030处相对处相对应的正常区进行波谱测定，观察波谱积分峰值比的变化，并对应的正常区进行波谱测定，观察波谱积分峰值比的变化，并对照病理结果进行统计学处理，结果表明，当病变区照病理结果进行统计学处理，结果表明，当病变区NAANAA、ChoCho及及crcr值显著下降或出现一平坦
17、的曲线时，可确定放射性脑损伤的值显著下降或出现一平坦的曲线时，可确定放射性脑损伤的诊断。诊断。讨论部分讨论部分 而若病变区上述三者的积分峰值与正常脑组织相近时，则而若病变区上述三者的积分峰值与正常脑组织相近时，则需进一步计算需进一步计算NAANAACrCr、ChoChoCrCr和和NAANAACr+ChoCr+Cho的比值来加以判的比值来加以判断：当断：当NAANAACr1Cr15 5NAANAACr+Cho0Cr+Cho06 6，ChoChoCr1Cr12 2时，时，需考虑早期放射性脑损伤的存在；而当需考虑早期放射性脑损伤的存在；而当NAANAACr1Cr10 0，Ch0Ch0Cr1Cr10
18、 0NAANAACr+Cho0Cr+Cho05 5时，可以确定放射性脑损伤的诊时，可以确定放射性脑损伤的诊断，有统计学意义。断，有统计学意义。讨论部分讨论部分 NAA NAA下降愈明显神经元损伤愈重，下降愈明显神经元损伤愈重，NAANAA、ChoCho、CrCr峰消失表明峰消失表明神经元已经彻底坏死、消失；而在放射性脑损伤边缘区，由于神经元已经彻底坏死、消失；而在放射性脑损伤边缘区，由于神经元功能尚未完全失活，神经元功能尚未完全失活，NAANAA值正常或略低，其值正常或略低，其NAANAACrCr与肿与肿瘤复发无统计学意义，此时须结合瘤复发无统计学意义，此时须结合ChoChoCrCr及及NAA
19、NAACr+ChoCr+Cho加以加以鉴别。如若放疗后出现明显的鉴别。如若放疗后出现明显的LipLip峰峰(在在0 09 91 1OppmOppm处处)则支则支持放射性坏死的诊断。持放射性坏死的诊断。胶质瘤复发胶质瘤复发 文章病例组表现为文章病例组表现为ChoCho明显增高，明显增高，NAANAA略有下降，略有下降，ChoChoCrCr比值明显升高，比值明显升高，NAANAACrCr比值下降，并可出现比值下降，并可出现LacLac波。该结波。该结果与文献基本相符，但本组选择的果与文献基本相符，但本组选择的VOIVOI为病灶实体部位，故未为病灶实体部位，故未发现坏死液化后含量为零的发现坏死液化后
20、含量为零的NAANAA、CrCr和和ChoCho波峰。波峰。处理方法处理方法 在在MRSMRS检查中体素的大小和取值区域显得十分重要，目前大检查中体素的大小和取值区域显得十分重要，目前大多数文献中使用单体素多数文献中使用单体素 HMRSHMRS检查，而单体素波谱的体素大小一检查，而单体素波谱的体素大小一般为般为2 28cm 8cm。在在 HMRSHMRS检查中，如果体素较大，虽然代谢物含量相对较高，可以检查中，如果体素较大，虽然代谢物含量相对较高，可以提高提高SNRSNR，但是空间分辨率会降低，谱线宽度增加，同时易受周围组织，但是空间分辨率会降低，谱线宽度增加，同时易受周围组织干扰或污染。若体
21、素较小，则定位精确，周围组织干扰少，但干扰或污染。若体素较小，则定位精确，周围组织干扰少，但SNRSNR低。低。并且检查时一旦感兴趣区并且检查时一旦感兴趣区(ROI)(ROI)选择区域不准确，就需患者第二次重新选择区域不准确，就需患者第二次重新扫描扫描 3T 3T多体素波谱的体素则可减小到多体素波谱的体素则可减小到1cm 1cm 以内，以内，ROIROI包括的范围更广，包括的范围更广，可同时包括肿瘤区、肿瘤周围，甚至对侧正常脑组织，使得在同一患可同时包括肿瘤区、肿瘤周围，甚至对侧正常脑组织，使得在同一患者用同一序列同样参数同时扫描成为可能，特别是在显示弥漫性或不者用同一序列同样参数同时扫描成为
22、可能，特别是在显示弥漫性或不均匀脑肿瘤的波谱特征更具优越性。均匀脑肿瘤的波谱特征更具优越性。这样比较肿瘤组织、瘤周组织和正常组织的这样比较肿瘤组织、瘤周组织和正常组织的MRSMRS更加客观。更加客观。获得的脑代谢分布图像，能直观的反映感兴趣区的代谢产物的获得的脑代谢分布图像，能直观的反映感兴趣区的代谢产物的分布情况，更具临床应用价值分布情况，更具临床应用价值 。文章病例组均采用文章病例组均采用3T3T多体素多体素MRSMRS，ROIROI的范围达到的范围达到80mm80mm80mm80mm20mm20mm，ROIROI包括病灶中央区、边缘区及正常侧相对应区域，体素包括病灶中央区、边缘区及正常侧
23、相对应区域，体素10mm10mm10mm10mm15mm15mm，体素取值定在病灶中央尤其体素取值定在病灶中央尤其MRIMRI增强扫描上的强化区增强扫描上的强化区域、病灶边缘区、正常区域。域、病灶边缘区、正常区域。以尽量避免因放射性脑损伤与肿瘤复发混杂共存导致以尽量避免因放射性脑损伤与肿瘤复发混杂共存导致的代谢产物检测的准确性问题。的代谢产物检测的准确性问题。另外在体素取值过程中，另外在体素取值过程中，作者发现单一像素中物质含量的绝对值是没有实际意义作者发现单一像素中物质含量的绝对值是没有实际意义的，需测量多个像素进行统计学处理。的，需测量多个像素进行统计学处理。与单体素与单体素MRSMRS相
24、比，高场强相比，高场强MRI(3T)MRI(3T)能够在约能够在约1min1min内、在内、在1cm1cm3 3 的空间分辨力上获得足够的信息，同时可增加化学位移的的空间分辨力上获得足够的信息，同时可增加化学位移的扩散程度以及减小体素容积等，并且克服了匀场、水抑制及快扩散程度以及减小体素容积等，并且克服了匀场、水抑制及快速空间编码上的技术障碍。但是体素位置的选择需要临床和影速空间编码上的技术障碍。但是体素位置的选择需要临床和影像学医生共同协商，选择像学医生共同协商，选择ROIROI时要尽量避开脂肪、颅骨等，以免时要尽量避开脂肪、颅骨等，以免受到干扰及污染。受到干扰及污染。即便如此，本组即便如此
25、，本组2 2例由于在放射性坏死组织中合并少量肿瘤组织，例由于在放射性坏死组织中合并少量肿瘤组织，受体素容积及空间分辨率等因素的影响，仍然出现术前误诊。因此受体素容积及空间分辨率等因素的影响，仍然出现术前误诊。因此MRSMRS虽然对胶质瘤与放射性脑损伤的鉴别具有重要价值，但受空间分辨力虽然对胶质瘤与放射性脑损伤的鉴别具有重要价值，但受空间分辨力的影响，仍需考虑到放射性脑损伤及肿瘤复发混杂共存时影响代谢产的影响，仍需考虑到放射性脑损伤及肿瘤复发混杂共存时影响代谢产物检测的准确性问题。物检测的准确性问题。心得体会心得体会1 1、结合自身的实际工作，我们经常需要对放射性脑损伤和肿瘤、结合自身的实际工作
26、，我们经常需要对放射性脑损伤和肿瘤复发做出鉴别诊断，所以这篇文章具有一定的实用性。复发做出鉴别诊断，所以这篇文章具有一定的实用性。2 2、作者在文章中详细阐述了、作者在文章中详细阐述了MRSMRS的原理，并对病例组的数据做的原理，并对病例组的数据做了大量的统计学工作，得出的结果应该具有相当的可靠性、了大量的统计学工作，得出的结果应该具有相当的可靠性、科学性。科学性。3 3、作为一项越来越成熟的新技术来解决老问题，服务患者、服、作为一项越来越成熟的新技术来解决老问题，服务患者、服务临床。务临床。学习借鉴之处学习借鉴之处1 1、使得本人对、使得本人对3TMR3TMR在在MRSMRS领域的优越性更加
27、具体。领域的优越性更加具体。、3TMR3TMR的的ROIROI范围更大，能尽可能大的包括病灶中央、范围更大，能尽可能大的包括病灶中央、边缘及正常区域。边缘及正常区域。、体素取值更加精确，可以尽量避免因放射性脑病、体素取值更加精确，可以尽量避免因放射性脑病与肿瘤复发混杂共存导致的代谢产物与肿瘤复发混杂共存导致的代谢产物检测的准确性检测的准确性问题。问题。学习借鉴之处学习借鉴之处、3TMR3TMR具有更高的时间、空间分辨率，同时可增加化学具有更高的时间、空间分辨率，同时可增加化学 位移的扩散程度以及减小体素容积等，并且克服了匀位移的扩散程度以及减小体素容积等，并且克服了匀 场、水抑制及快速空间编码
28、上的技术障碍。场、水抑制及快速空间编码上的技术障碍。学习借鉴之处学习借鉴之处2 2、选择、选择ROIROI时要尽量避开脂肪、颅骨等，以免受到干扰及时要尽量避开脂肪、颅骨等，以免受到干扰及污染。污染。3 3、MRSMRS作为一项真正意义上的分子影像技术应用于实践，作为一项真正意义上的分子影像技术应用于实践，反应的病变组织代谢、生化改变及化合物定量分析的方反应的病变组织代谢、生化改变及化合物定量分析的方法，可显示局部组织的代谢产物。法，可显示局部组织的代谢产物。现在鉴别手段很多，绝不单单就现在鉴别手段很多，绝不单单就MRSMRS，目前我们科在肿瘤性，目前我们科在肿瘤性病变（就中枢神经系统）而言，均
29、行脑功能全套功能检查其中病变（就中枢神经系统）而言，均行脑功能全套功能检查其中包括：包括：DWIDWI、MRSMRS、PWIPWI、DTIDTI、SWISWI、ASLASL、时间信号曲线等。而、时间信号曲线等。而文章作者确只字还提文章作者确只字还提。女性女性 52Y 52Y 右颞叶胶质瘤右颞叶胶质瘤放疗后放疗后T2WIT1WISWIDWIT1增强增强DTTMRS女女 54Y 54Y 女女 54Y 54Y 左枕叶转移瘤放左枕叶转移瘤放疗后疗后T2WIT1WISWIDWIT1T1轴位增强轴位增强T1T1冠状位增强冠状位增强MRS女女 30Y 30Y 左顶叶胶质瘤左顶叶胶质瘤放疗后放疗后T2WIT1WISWIDWIT1增强增强DTTo DTTMRSo DTTMRS
