|
谈氢质子磁共振波谱成像在颞叶癫疒间中的应用
|
|
【中医学免费毕业论文】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
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31PMRS[2]。
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)、γ-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
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。
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，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. A proton magnetic resonance spectroscopy study of focal epilepsy in humans[J]. Neurology，1990,40(6):985-989.
[2] Kuzniecky R, Bilir E, Gilliam F, et al.Quantitative MRI in temporal lobe epilepsy: evidence for fornix atrophy[J].Neurology，1999,53(3):496-501.
[3] Kuzniecky R. Clinical applications of MR spectroscopy in epilepsy[J]. Neuroimaging Clin N Am，2004,14(3):507-516.
[4] Kikuchi S, Kubota F, Akata T, et al. A study of the relationship between the seizure focus and 1HMRS in temporal lobe epilepsy and frontal lobe epilepsy[J]. Psychiatry Clin Neurosci，2000,54(4):455-459.
[5] Stanley JA, Cendes F, Dubeau F, et al. Proton magnetic resonance spectroscopic imaging in patients with extratemporal epilepsy[J].Epilepsia，1998,39(3):267-273.
[6] Park SW, Chang KH, Kim HD, et al. Lateralizing ability of single-voxel proton MR spectroscopy in hippocampal sclerosis: comparison with MR imaging and positron emission tomography[J]AJNR Am J Neuroradiol，2001,22(4):625-631.
[7] Hammen T, Kerling F, Schwarz M, et al.Identifying the affected hemisphere by 1HMRS in patients with temporal lobe epilepsy and no pathological findings in high resolution MRI[J]. Eur J Neurol，2006,13(5):482-490.
[8] Connelly A, Van Paesschen W, Porter DA, et al.Proton magnetic resonance spectroscopy in MRI-negative temporal lobe epilepsy[J]. Neurology，1998, 51(1):61-66.
[9] Graham SH, Meyerhoff DJ, Bayne L, et al. Magnetic resonance spectroscopy of N-acetylaspartate in hypoxic-ischemic encephalopathy[J]. Ann Neurol，1994,35 (4):490-494.
[10] Kuzniecky
R, Palmer C，Hugg J，et a1.Magnetic resonance spectroscopic imaging in temporal lobe epilepsy:neuronal dysfunction or cell loss? [J]. Arch Neurol,2001,58(12):2048-2053.
[11] Vielhaber S, Niessen Hg, Debska-Vielhaber G, et al.Subfield-specific loss of hippocampal N-acetyl aspartate in temporal lobe epilepsy[J].Epilepsia,2008,49(1):40-50.
[12] Simister RJ, McLean MA, Barker GJ, et al. Proton MR spectroscopy of metabolite concentrations in temporal lobe epilepsy and effect of temporal lobe resection[J]. Epilepsy Res,2009 ,83(2-3):168-176.
[13] Capizzano AA, Vermathen P, Laxer KD, et al. Multisection proton MR spectroscopy for mesial temporal lobe epilepsy[J]. AJNR Am J Neuroradiol,2002,23(8):1359-1368.
[14] Zubler F, Seeck M, Landis T, et al.Contralateral medial temporal lobe damage in right but not left temporal lobe epilepsy: a 1H magnetic resonance spectroscopy study[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry,2003,74(9):1240-1244.
[15] Briellmann RS, Mark Wellard R, Masterton RA, et al. Hippocampal sclerosis: MR prediction of seizure intractability[J].Epilepsia,2007,48(2):315-323.
[16] Kuzniecky R, Hugg JW, Hetherington H, et al. Relative utility of 1H spectroscopic imaging and hippocampal volumetry in the lateralization of mesual temporal lobe epilepsy[J]. Neurology,1998,51(1):66-71.
[17] Kantarci K, Shin C, Britton JW, et al. Comparative diagnostic utility of 1H MRS and DWI in evaluation of temporal lobe epilepsy[J].Neurology,2002,58(12):1745-1753.
[18] Li LM, Cendes F, Antel SB, et al. Prognostic value of proton magnetic resonance spectroscopic imaging for surgical outcome in patients with intractable temporal lobe epilepsy and bilateral hippocampal atrophy[J]. Ann Neurol,2000,47(2):195-200.
[19] Suhy J, Laxer KD, Capizzano AA, et al. 1H MRSI predicts surgical outcome in MRI-negative temporal lobe epilepsy[J]. Neurology,2002,58(5):821-823.
[20] Hammen T , Stefan H , Eberhardt KE, et al . Clinical applications of 1H-MR spectroscopy in the evaluation of epilepsies--what do pathological spectra stand for with regard to current results and what answers do they give to common clinical questions concerning the treatment of epilepsies? [J] . Acta Neurol Scand,2003 ,108(4):223-238.
[21] Kuzniecky R, Hetherington H, Ho S, et a1.Topiramate increases cerebral GABA in healthy humans[J].Neurology,1998,51(2):627-629.
|
|
|
广告服务