【关键词】 核磁共振
关键词 :核磁共振;脑肿瘤
摘 要:目的 研究脑肿瘤的质子磁共振波谱（1 H-MRS）特征并分析其生化特性. 方法 手术中获取26份肿瘤标本，包括星形细胞瘤15例，脑膜瘤5例，转移瘤2例，神经纤维瘤2例，神经鞘瘤2例;并且获得4份正常脑组织标本.经高氯酸提取、标准方法中和及冻干后，使用400MHz超导磁共振仪进行测试. 结果 1 H-MRS可检测出脑内许多与生化代谢有关的化合物，主要有N-乙酰门冬氨酸（NAA）、胆碱类化合物（Cho）、肌酸（Cr）、谷氨酸和谷氨酰胺（Gln+Glu）、乳酸（Lac）等.脑肿瘤的 1 H-MRS与正常脑组织明显不同:星形细胞瘤显示NAA/Cho（正常1.18±0.46，Ⅳ级星形细胞瘤:0.15±0.05，P&<0.01）、NAA/Cr比值（正常:0.78±0.21，Ⅳ级星形细胞瘤:0.21±0.15，P&<0.01）下降，Cho/Cr（正常0.46±0.11，Ⅳ级星形细胞瘤3.65±0.73，P&<0.01）比值升高，并且与肿瘤的病理分级有关.脑膜瘤的Cho增多（Cho/Cr比值为2.63±0.51，P&<0.01），NAA含量明显减少有时难以检测，并且在化学位移1.47×10-6 处出现异常增高的信号，代表丙氨酸.脑转移瘤显示无NAA信号，化学位移位于乳酸和肌酸之间的化合物消失，并且脂质信号增强. 结论 1 H-MRS可以提供组织生化及代谢方面的信息，这对研究脑肿瘤的组织学分类、病理分级等均有帮助.
Keywords:nuclear magnetic resonance;brain neoplasms
Abstract:AIM To study the high-resolution proton MR spectroscopical（ 1 H-MRS）and biochemical characteristics of human brain tumors.METHODS Surgical specimens（n=30）including astrocytomas（n=15），meningiomas（n=5），neurinomas and neurofibromas（n=4），metastases（n=2），and normal brain tissues（n=4）were treated by freezing，PCA extraction，neurtalisation and lyophilization.High-reso-lution proton spectra were accumulated at Bruker AM-400scanner.RESULTS Proton MR spectroscopy detected a va-riety of metabolites in human brain and the main detectable metabolites were N-acetyl-aspartate（NAA），choline-contain-ing compounds（Cho），creatine（Cr），glutamine and glutamate（Glu+Gln）and lactate（Lac）.All tumor spectra were differ-ent from those of normal brain tissue.In strocytomas the spectra showed dropping of NAA/Cho（from1.18±0.46to0.15±0.05，P&<0.01）and NAA/Cr（from0.78±0.21to0.21±0.15，P&<0.01）ratio and elevation of Cho/Cr ratio（from0.46±0.11to3.65±0.74，P&<0.01）.The changes were correlated with histologic grading up in malignancy.The spectra of meningiomas showed marked increase of Cho（Cho/Cr:2.63±0.51，P&<0.01）but few，if any，signs of NAA.An additional signal at1.47×10-6 was detected，indi-cating alanine.The metastasis showed no NAA signal and the peak located between lactate and creatine disappeared，and the signal at0.9×10-6 ～1.2×10-6 was increased by lipid resonante.CONCLUSION 1 H-MRS can provide infor-mation about abnormal tissue metabolism thereby beneficial to the histologic classfication and pathologic grading of in-tracranial tumors.
0 引言
质子磁共振波谱（1 H-MRS）目前已用于在体脑肿瘤的分析，提供了一种无创性研究肿瘤生化特性、监测其发展、对治疗的反应及提高肿瘤定性诊断准确性的方法［1-3］ .对离体肿瘤标本进行分析可以增加对在体肿瘤波谱改变的理解，有助于临床深入研究.
1 材料和方法
1.1 材料
所有检测标本均由我院神经外科手术时获取.包括脑肿瘤26例，其中星形细胞瘤15例（Ⅰ～Ⅱ级4例，Ⅲ级6例，Ⅳ级5例）;脑膜瘤5例，转移瘤2例（肺癌转移1例，鼻咽癌转移1例）;神经纤维瘤2例;神经鞘瘤2例;正常脑组织4例.
1.2 方法
标本采集和处理:手术时取肿瘤或正常脑组织，重量约5mg～2.0g，立即置于冰壶中并尽快保存在-70℃的液氮储存灌中待处理.按Petroff［4］ 方法进行提取和中和，冷冻标本称重后粉碎，溶于0.5mol・L-1 的冷高氯酸中（1∶5kg・L-1 ），在4℃条件下离心10min，提取上清液，用1.0mol・L-1 的氢氧化钾滴定并用1.0mol・L-1 的盐酸中和，调整pH值到7，离心处理后上清液冻干24h，最后形成冻干粉用于1 H-MRS测试.
1 H-MRS测试:将冻干标本溶于重水中，置于5mm直径的磁共振测试管内，加入三甲丙烷酸钠盐（TPS）作为化学位移的参照物（化学位移为1×10-7 ）.使用Bruker AM-400超导型MR仪（磁场强度9.4特斯拉）进行测试，测试条件:观察频率4000MHz，谱宽4854Hz，累加次数大于1000次，数据点16K.所得波谱采用Win-NMR软件分析，计算不同信号的积分面积，主要包括N-乙酰门冬氨酸（NAA:化学位移2.0×10-6 ）、肌酸（Cr:化学位移3.0×10-6 ）、胆碱类化合物（Cho:化学位移3.2×10-6 ）.
统计学处理:数据用x ±s表示，结果进行t检验和方差分析.
2 结果
2.1 正常脑组织高分辨
1 H┐MRS特征 正常人脑组织高分辨1 H-MRS（Fig1），波谱中所检测的主要化合物包括乳酸（1.3×10-6 ），NAA、谷氨酸和谷氨酰胺（2.3×10-6 ～2.4×10-6 ），Cr，Cho、肌醇（3.5×10-6 ）等.
2.2 脑肿瘤
1 H┐MRS特征 星形细胞瘤Ⅰ/Ⅱ级和Ⅳ级的1 H-MRS（Fig2），与正常脑组织比较Cho/Cr比值增高，NAA/Cr和NAA/Cho比值下降.正常脑组织和不同病理分级的星形细胞瘤的化合物比值有一定差异（Tab1）.脑膜瘤的1 H-MRS中显示化学位移1.47×10-6 处的信号增强，代表丙氨酸（Ala），5例脑膜瘤中4例有此改变.Cho/Cr比值为2.63± 0.51，明显大于正常脑组织（P&<0.01），3例未检出NAA信号.神经鞘瘤和神经纤维瘤的1 H-MRS表现为Cho/Cr比值升高，NAA含量减少或消失，但Ala无明显增多.脑膜瘤和神经纤维瘤在3.5×10-6 ～4.0×10-6 处可见密集的信号增强区，代表为甘露醇类化合物（mannitol）.转移瘤1 H-MRS表现为NAA消失，乳酸与肌酸之间的化合物信号几乎全部消失（包括NAA，Glu，Glu等），同时在0.9×10-6 ～1.2×10 -6 处出现异常高的脂质峰.表1 正常脑组织和不同病理分级星形细胞瘤的化合物比值（略） 3 讨论
1 H-MRS是一种无创性检测体内生化代谢改变的新方法，目前已用于脑肿瘤的分析，研究肿瘤生化特性、监测其发展、对治疗的反映及提高肿瘤定性诊断准确性.由于目前尚处于研究阶段，阐明和证实该方法在脑肿瘤研究方面的应用价值尤为重要.离体标本可使用比活体检测场强更高的波谱分析仪，分辨率高，可检测在体不易检出的化合物，且可以排除由于肿瘤组织的不均匀性而引起的部分容积效应，对离体肿瘤标本进行分析则可增加对在体肿瘤波谱改变的理解.Peeling等［5］ 研究显示1 H-MRS所检测的化合物浓度与以往应用酶检测方法的结果相似.离体检测乳酸的含量较在体测量增多，这是因为标本在取样和冷冻过程中不可避免地发生无氧酵解，使得乳酸的含量增多.
脑肿瘤的1H-MRS与正常脑组织有明显不同，表现为NAA/Cho和NAA/Cr比值下降，Cho/Cr比值升高.Peeling等［5］ 应用定量分析计算脑肿瘤各种化合物的绝对浓度显示:NAA和Cr含量明显降低，而Cho的含量无明显改变，说明化合物比值的改变主要是由于NAA和Cr下降所致.但是在体研究多数显示Cho的信号强度增加，这是可能是由于在体检测的3.20×10-6 信号中包括其它含有磷酸胆碱基团的磷酸甘油脂成分，而这些脂质经过高氯酸处理时被除去.NAA主要存在于神经元中［6］ ，在1 H-MRS检测时常用来作为判断神经元功能的内标物.脑肿瘤中NAA含量下降，表示肿瘤组织内神经元的数目减少或功能受损，NAA消失说明神经元完全被肿瘤组织所侵犯或替代.Cr信号减低与神经生化和磷波谱研究相一致［7］ .Fulham等［2］ 报导25%～47%肿瘤的Cr增高，并且主要发生在肿瘤的周边部位，说明Cr在肿瘤中的分布不均匀性，进而由于部分容积效应产生测量结果的差异.
我们研究显示不同的脑肿瘤1 H-MRS改变也有差别.星形细胞瘤是起源于脑内的肿瘤，由异常增生的星形细胞组成.在生长过程中，肿瘤细胞侵犯正常神经元，因此在1 H-MRS上出现NAA含量的下降，以及NAA/Cho，NAA/Cho比值下降，Cho/Cr比值 升高.同时由于肿瘤的分化程度不同，1 H-MRS表现多变，利用NAA/Cho，NAA/Cr以及Cho/Cr比值可以区分正常脑组织、良性和恶性星形细胞瘤，该结果与以往的报道相一致［9］ .起源于脑外的肿瘤如脑膜瘤、神经纤维瘤、转移瘤等，由于不含正常神经元，而往往测不到NAA，活体检测时由于部分容积效应仍可检测到该信号.在脑膜瘤中，化学位移1.47×10-6 处可出现信号增高峰，代表丙氨酸（Ala），Gill［8］ 和Kugel等［9］ 也有类似的发现，其原因目前尚不清楚，但有一定的特异性.脑膜瘤和神经纤维瘤1 H-MRS上，化学位移3.5×10-6 ～4.0×10-6 处出现较为混杂的信号峰，代表甘露醇.Peeling等［5］ 发现除上述肿瘤外，恶性胶质瘤和转移瘤也可发现甘露醇的含量增加，同时复习CT增强扫描结果，发现波谱中显示该化合物含量增高时，往往CT有明显的增强效应，而波谱中未检出时，往往无增强.因此提出在体1 H-MRS检测时，可利用该化合物的有无判断血脑屏障是否完整.转移瘤除无NAA外，在2.0×10-6 ～3.0×10-6 处的其他化合物也难以检测，并且在0.9×10-6 ～1.2×10-6 处出现的脂质信号增强，这可能与肿瘤本身的组成有关.
致谢: 中科院兰州化物所汪汉卿研究员、王敏副教授的帮助.
参考文献
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