正常中国人颞叶磁共振质子波谱研究
作者：齐静 杜湘珂
单位：齐静(江苏省人民医院放射科, 江苏 南京 210029)；杜湘珂(北京医科大学人民医院放射科)
关键词：颞叶；磁共振；质子波谱
中国医学影像技术000710[摘 要] 目的 探讨颞叶磁共振质子波谱(1HMRS)的研究方法及正常中国人脑内物质含量的正常范围。方法 对30例健康人进行1HMRS研究，观察NAA、Cr和Cho等各代谢产物波峰的特点，并对NAA/Cr+Cho，NAA/Cr及Cho/Cr各比值进行定量分析。结果 颞叶脑组织内NAA峰高于Cr峰和Cho峰。NAA/Cr+Cho、NAA/Cr和Cho/Cr双侧没有显著性差异。结论 MRS是无创性研究活体脑组织代谢功能的方法，脑内物质正常范围的确定为发现癫痫病人脑代谢功能异常提供了客观的标准。
[中图分类号] R445.2 [文献标识码] A
, http://www.100md.com
[文章编号] 1003-3289(2000)07-0539-03
1H MRS Study on Temporal Lobe of Normal Chinese People
QI Jing, DU Xiang-ke
(Radiology Department of Jiangsu Province Hospital, Nanjing 210029,China)
[Abstract] Purpose To discuss the method of 1HMRS in temporal lobe and establish the normal range of the metablelic value in Chinese people. Methods 30 healthy volunteers underwent 1HMRS study on 2.0T MRI/MRS system.Signals of NAA,Cr and Cho were observed,Ratios of NAA/Cr+Cho,NAA/Cr and Cho/Cr were calculated. Results The signal from NAA was higher than that from Cr and Cho.There was no significant difference of NAA/Cr+Cho,NAA/Cr and Cho/Cr between two temporal lobes.The mean NAA/Cr+Cho ratio was 0.72,the lower limit of NAA/Cr+Cho was 0.60. Conclusions MRS is a new noninvasive method for biochemistry study of human brain.The determination of normal range of NAA/Cr+Cho provided a standard for detecting metabolic abnormality in temporal lobe epilepsy.
, 百拇医药
[Key words] Temporal lobe; Magnetic resonance; Proton magnetic resonance spectroscopy
颞叶癫痫基本的病理改变为神经元缺失和胶质细胞增生，同时脑组织代谢功能发生异常。磁共振波谱分析(MRS)能无创性分析脑组织生化改变和代谢功能异常，为研究活体情况下脑组织的病理改变开辟了崭新的途径[1-3]。本研究目的在于探讨颞叶脑组织质子波谱的研究方法，确定脑内生化物质的正常值范围。
1 资料和方法
30例健康志愿者(男17例，女13例)，平均年龄26.9岁(10～70岁)，均无神经系统症状，脑电图检查结果正常。MRI扫描后双侧近中颞叶选取感兴趣容积进行1HMRS采集。
1HMRS参数：在轴位图像的近中颞叶选取长方体感兴趣容积(volume of interest;VOI)8cm3，尽量只包含颞叶及海马的脑组织，避开周围大血管及颞骨岩部脂肪(图1)。对所选择的VOI先进行匀场，使水峰的半高全宽小于8Hz(波谱分辨率0.1ppm)，测量水峰频率后用化学位移选择激励序列(chemical shift selective;CHESS)进行抑水，使水峰与其他代谢产物峰高比值小于100，然后选择点解析波谱序列(point resolved spectroscopy PRESS)采集波谱，TR2000 ms，TE135 ms，激励200次，采集时间6分40秒，再进行偏转角为90°的无水抑制扫描，激励8次，时间16秒。每个谱线与无水抑制扫描谱线结合以消除涡流影响，最后对结合过的波谱进行基线校正。在另一侧颞叶对称位置选择同样的VOI，用以上的参数采集波谱。双侧颞叶波谱采集全过程约需50分钟。
, 百拇医药
分析指标：PRESS序列质子波谱能够观察脑组织的3个主要波峰：NAA峰位于2.0ppm，主要含氮-乙酰天门冬氨酸；Cr峰位于3.0ppm，主要含肌酸和磷酸肌酸；Cho峰位于3.2ppm，主要为磷酸胆碱和磷酯酰胆碱。用积分方法测各峰下面积并分别计算NAA/Cr+Cho、NAA/Cr和Cho/Cr的比值进行半定量分析。
2 结果
正常人颞叶脑组织波谱如图2示，NAA峰高于Cr峰和Cho峰，而且两侧对称。NAA/Cr+Cho,NAA/Cr和Cho/Cr比值及统计结果见表1，30例正常人内侧颞叶NAA/Cr+Cho、NAA/Cr和Cho/Cr双侧配对t检验均没有显著性差异(P>0.05)。采集波谱过程中，颞叶区匀场困难，所得谱线Cr峰和Cho峰部分融合(图3示内侧颞叶谱线Cr峰和Cho峰分离性不如半卵圆中心的谱线)，所以颞叶的波谱研究定量计算时将NAA/Cr+Cho作为参数。正常对照组NAA/Cr+Cho的均值为0.74，95%参考范围是0.74±2×0.07，最低值0.6；大多数正常人左右侧NAA/Cr+Cho值相差不超过均值的10%(0.07)。
, 百拇医药
图1 1HMRS定位像，在内侧颞叶对称部位选取VOI
图2 正常人右侧(R)和左侧(L)的1HMRS，NAA峰高于Cr峰
和Cho峰且两侧对称，NAA/Cr+Cho值右侧0.7，左侧0.67
图3 内侧颞叶(A)的谱线Cr峰和Cho峰部分融合，而半卵圆
中心(B)的谱线Cr峰和Cho峰分离性很好
表1 正常人颞叶脑组织波谱
±s
, http://www.100md.com
t
P
NAA/Cr+Cho
0.75±0.005
0.75±0.006
-0.14
0.89
NAA/Cr
1.52±0.065
1.63±0.12
-1.65
0.11
, http://www.100md.com
Cho/Cr
1.05±0.063
1.22±0.15
-1.99
0.053
3 讨论
3.1 关于颞叶1HMRS研究的定位技术 活体波谱研究面临的最大问题是水和脂肪信号的干扰。脑内水的含量是其他代谢产物的10000倍，如果不进行处理，其他产物的波峰就会淹没在基线中。MRS采集之前必须进行抑水，才能使其他物质的波峰显示出来。但是，海马区周围脑池脑沟较多，又与侧脑室颞角相邻，即使经过严格的抑水，仍会有残留的水峰影响基线的稳定性使总肌酸和胆碱的定量不准确。另外，颞叶内侧邻近颞骨岩部，易受岩尖脂肪信号的干扰，影响NAA的定量。针对海马区位置的特殊性，本研究选择长方体的VOI，避开颞骨岩部脂肪和沟池内的脑脊液而尽可能多的包含颞叶内侧脑组织。
, 百拇医药
3.2 关于颞叶1HMRS研究的定量方法 波谱研究最重要的方面是可以对脑内生化物质进行定量研究，但因为受到MR设备和生物体本身等有关因素的影响，绝对定量一直未取得满意结果，目前最常用的方法是通过计算峰下面积的比值来做相对定量分析。参考国外文献[4-6]，笔者对颞叶脑组织的NAA/Cr+Cho、NAA/Cr和Cho/Cr等各比值进行半定量研究。Hugg[4]和Breiter[7]等报道海马区谱线的半高全宽比半卵圆中心的谱线宽40%～90%。本研究亦发现海马区脑组织邻近海绵窦气体，同时又有内侧环池脑脊液的影响，质子密度很不均匀，局部匀场困难，所得谱线分离性差，尤其是Cho峰和Cr峰因为化学位移接近，相邻处有融合峰存在，测量很不准确，测两者共同的峰下面积(Cr+Cho)可以消除主观区分单个波峰引起的误差；另外，大多数作者认为癫痫病人脑组织内NAA降低，Cho和Cr均有不同程度的升高，用NAA/Cho+Cr值做参数来判断癫痫病人脑内代谢功能异常比较敏感[4-6]。基于以上原因，本研究选择NAA/Cr+Cho做参数分析颞叶代谢物的正常值范围。
, http://www.100md.com
3.3 确定颞叶NAA/Cr+Cho值正常范围的意义 国外的作者[5]认为正常人颞叶NAA/Cho+Cr值最低为0.72，两侧对称，癫痫病人相差超过0.05较低的一侧为异常放电侧。本研究结果提示正常中国人颞叶NAA/Cr+Cho平均值0.74，95%正常范围最低值0.6，正常人两侧颞叶最多相差0.07。本结果与国外结果的差别可能与人种或磁共振系统的不同等因素有关。根据正常人1HMRS的研究结果，在研究颞叶癫痫病人时可参考如下两个标准：NAA/Cr+Cho值低于0.6可判断为代谢功能异常；两侧颞叶NAA/Cr+Cho值相差超过0.07较低一侧为异常放电侧。
作者简介：齐静(1972—)，女(满族)，辽宁省绥中县人，主治医师，北京医科大学博士毕业。
[参考文献]
[1] Lu DF,Margouleff C,Rubin E,et al.Temporal lobe epilepsy:correlation of proton magnetic resonance spectroscopy and 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography[J].MRM,1997,37:18-23.
, http://www.100md.com
[2] Ende GD,Laxer KD,Knowlton RC,et al.Temporal lobe epilepsy:bilateral hippocampal metabolic changes revealed at proton MR spectroscopic imaging[J].Radiology,1997,202:809-817.
[3] Connely A,Van-Paesschen W,Porter DA.Proton magnetic resonance spectroscopy in MRI-negtive temporal lobe epilepsy[J].Neurology,1998,51(1):61-66.
[4] Breiter SN,Arroyo S,Mathews VP,et al.Proton MR spectroscopy in patients with seizure disorders[J].Am J Neuroradiol,1994,15:373-384.
, 百拇医药
[5] Connelly A,Jackson GD,Duncan JS,et al.Magnetic resonance spectroscopy in temporal lobe epilepsy[J].Neurology,1994,44:1411-1417.
[6] Cross JH,Connelly A,Jackson GD.Proton magnetic resonance spectroscopy in children with temporal lobe epilepsy[J].Ann Neurol,1996,39:107-113.
[7] Hugg JW,Laxer KD,Matson GB,et al.Lateralization of human focal epilepsy by 31P magnetic resonance spectroscopic imaging[J].Neurology,1992,42:2011-2018.
(收稿日期：2000-01-05), 百拇医药
单位：齐静(江苏省人民医院放射科, 江苏 南京 210029)；杜湘珂(北京医科大学人民医院放射科)
关键词：颞叶；磁共振；质子波谱
中国医学影像技术000710[摘 要] 目的 探讨颞叶磁共振质子波谱(1HMRS)的研究方法及正常中国人脑内物质含量的正常范围。方法 对30例健康人进行1HMRS研究，观察NAA、Cr和Cho等各代谢产物波峰的特点，并对NAA/Cr+Cho，NAA/Cr及Cho/Cr各比值进行定量分析。结果 颞叶脑组织内NAA峰高于Cr峰和Cho峰。NAA/Cr+Cho、NAA/Cr和Cho/Cr双侧没有显著性差异。结论 MRS是无创性研究活体脑组织代谢功能的方法，脑内物质正常范围的确定为发现癫痫病人脑代谢功能异常提供了客观的标准。
[中图分类号] R445.2 [文献标识码] A
, http://www.100md.com
[文章编号] 1003-3289(2000)07-0539-03
1H MRS Study on Temporal Lobe of Normal Chinese People
QI Jing, DU Xiang-ke
(Radiology Department of Jiangsu Province Hospital, Nanjing 210029,China)
[Abstract] Purpose To discuss the method of 1HMRS in temporal lobe and establish the normal range of the metablelic value in Chinese people. Methods 30 healthy volunteers underwent 1HMRS study on 2.0T MRI/MRS system.Signals of NAA,Cr and Cho were observed,Ratios of NAA/Cr+Cho,NAA/Cr and Cho/Cr were calculated. Results The signal from NAA was higher than that from Cr and Cho.There was no significant difference of NAA/Cr+Cho,NAA/Cr and Cho/Cr between two temporal lobes.The mean NAA/Cr+Cho ratio was 0.72,the lower limit of NAA/Cr+Cho was 0.60. Conclusions MRS is a new noninvasive method for biochemistry study of human brain.The determination of normal range of NAA/Cr+Cho provided a standard for detecting metabolic abnormality in temporal lobe epilepsy.
, 百拇医药
[Key words] Temporal lobe; Magnetic resonance; Proton magnetic resonance spectroscopy
颞叶癫痫基本的病理改变为神经元缺失和胶质细胞增生，同时脑组织代谢功能发生异常。磁共振波谱分析(MRS)能无创性分析脑组织生化改变和代谢功能异常，为研究活体情况下脑组织的病理改变开辟了崭新的途径[1-3]。本研究目的在于探讨颞叶脑组织质子波谱的研究方法，确定脑内生化物质的正常值范围。
1 资料和方法
30例健康志愿者(男17例，女13例)，平均年龄26.9岁(10～70岁)，均无神经系统症状，脑电图检查结果正常。MRI扫描后双侧近中颞叶选取感兴趣容积进行1HMRS采集。
1HMRS参数：在轴位图像的近中颞叶选取长方体感兴趣容积(volume of interest;VOI)8cm3，尽量只包含颞叶及海马的脑组织，避开周围大血管及颞骨岩部脂肪(图1)。对所选择的VOI先进行匀场，使水峰的半高全宽小于8Hz(波谱分辨率0.1ppm)，测量水峰频率后用化学位移选择激励序列(chemical shift selective;CHESS)进行抑水，使水峰与其他代谢产物峰高比值小于100，然后选择点解析波谱序列(point resolved spectroscopy PRESS)采集波谱，TR2000 ms，TE135 ms，激励200次，采集时间6分40秒，再进行偏转角为90°的无水抑制扫描，激励8次，时间16秒。每个谱线与无水抑制扫描谱线结合以消除涡流影响，最后对结合过的波谱进行基线校正。在另一侧颞叶对称位置选择同样的VOI，用以上的参数采集波谱。双侧颞叶波谱采集全过程约需50分钟。
, 百拇医药
分析指标：PRESS序列质子波谱能够观察脑组织的3个主要波峰：NAA峰位于2.0ppm，主要含氮-乙酰天门冬氨酸；Cr峰位于3.0ppm，主要含肌酸和磷酸肌酸；Cho峰位于3.2ppm，主要为磷酸胆碱和磷酯酰胆碱。用积分方法测各峰下面积并分别计算NAA/Cr+Cho、NAA/Cr和Cho/Cr的比值进行半定量分析。
2 结果
正常人颞叶脑组织波谱如图2示，NAA峰高于Cr峰和Cho峰，而且两侧对称。NAA/Cr+Cho,NAA/Cr和Cho/Cr比值及统计结果见表1，30例正常人内侧颞叶NAA/Cr+Cho、NAA/Cr和Cho/Cr双侧配对t检验均没有显著性差异(P>0.05)。采集波谱过程中，颞叶区匀场困难，所得谱线Cr峰和Cho峰部分融合(图3示内侧颞叶谱线Cr峰和Cho峰分离性不如半卵圆中心的谱线)，所以颞叶的波谱研究定量计算时将NAA/Cr+Cho作为参数。正常对照组NAA/Cr+Cho的均值为0.74，95%参考范围是0.74±2×0.07，最低值0.6；大多数正常人左右侧NAA/Cr+Cho值相差不超过均值的10%(0.07)。
, 百拇医药
图1 1HMRS定位像，在内侧颞叶对称部位选取VOI
图2 正常人右侧(R)和左侧(L)的1HMRS，NAA峰高于Cr峰
和Cho峰且两侧对称，NAA/Cr+Cho值右侧0.7，左侧0.67
图3 内侧颞叶(A)的谱线Cr峰和Cho峰部分融合，而半卵圆
中心(B)的谱线Cr峰和Cho峰分离性很好
表1 正常人颞叶脑组织波谱
±s, http://www.100md.com
t
P
NAA/Cr+Cho
0.75±0.005
0.75±0.006
-0.14
0.89
NAA/Cr
1.52±0.065
1.63±0.12
-1.65
0.11
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Cho/Cr
1.05±0.063
1.22±0.15
-1.99
0.053
3 讨论
3.1 关于颞叶1HMRS研究的定位技术 活体波谱研究面临的最大问题是水和脂肪信号的干扰。脑内水的含量是其他代谢产物的10000倍，如果不进行处理，其他产物的波峰就会淹没在基线中。MRS采集之前必须进行抑水，才能使其他物质的波峰显示出来。但是，海马区周围脑池脑沟较多，又与侧脑室颞角相邻，即使经过严格的抑水，仍会有残留的水峰影响基线的稳定性使总肌酸和胆碱的定量不准确。另外，颞叶内侧邻近颞骨岩部，易受岩尖脂肪信号的干扰，影响NAA的定量。针对海马区位置的特殊性，本研究选择长方体的VOI，避开颞骨岩部脂肪和沟池内的脑脊液而尽可能多的包含颞叶内侧脑组织。
, 百拇医药
3.2 关于颞叶1HMRS研究的定量方法 波谱研究最重要的方面是可以对脑内生化物质进行定量研究，但因为受到MR设备和生物体本身等有关因素的影响，绝对定量一直未取得满意结果，目前最常用的方法是通过计算峰下面积的比值来做相对定量分析。参考国外文献[4-6]，笔者对颞叶脑组织的NAA/Cr+Cho、NAA/Cr和Cho/Cr等各比值进行半定量研究。Hugg[4]和Breiter[7]等报道海马区谱线的半高全宽比半卵圆中心的谱线宽40%～90%。本研究亦发现海马区脑组织邻近海绵窦气体，同时又有内侧环池脑脊液的影响，质子密度很不均匀，局部匀场困难，所得谱线分离性差，尤其是Cho峰和Cr峰因为化学位移接近，相邻处有融合峰存在，测量很不准确，测两者共同的峰下面积(Cr+Cho)可以消除主观区分单个波峰引起的误差；另外，大多数作者认为癫痫病人脑组织内NAA降低，Cho和Cr均有不同程度的升高，用NAA/Cho+Cr值做参数来判断癫痫病人脑内代谢功能异常比较敏感[4-6]。基于以上原因，本研究选择NAA/Cr+Cho做参数分析颞叶代谢物的正常值范围。
, http://www.100md.com
3.3 确定颞叶NAA/Cr+Cho值正常范围的意义 国外的作者[5]认为正常人颞叶NAA/Cho+Cr值最低为0.72，两侧对称，癫痫病人相差超过0.05较低的一侧为异常放电侧。本研究结果提示正常中国人颞叶NAA/Cr+Cho平均值0.74，95%正常范围最低值0.6，正常人两侧颞叶最多相差0.07。本结果与国外结果的差别可能与人种或磁共振系统的不同等因素有关。根据正常人1HMRS的研究结果，在研究颞叶癫痫病人时可参考如下两个标准：NAA/Cr+Cho值低于0.6可判断为代谢功能异常；两侧颞叶NAA/Cr+Cho值相差超过0.07较低一侧为异常放电侧。
作者简介：齐静(1972—)，女(满族)，辽宁省绥中县人，主治医师，北京医科大学博士毕业。
[参考文献]
[1] Lu DF,Margouleff C,Rubin E,et al.Temporal lobe epilepsy:correlation of proton magnetic resonance spectroscopy and 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography[J].MRM,1997,37:18-23.
, http://www.100md.com
[2] Ende GD,Laxer KD,Knowlton RC,et al.Temporal lobe epilepsy:bilateral hippocampal metabolic changes revealed at proton MR spectroscopic imaging[J].Radiology,1997,202:809-817.
[3] Connely A,Van-Paesschen W,Porter DA.Proton magnetic resonance spectroscopy in MRI-negtive temporal lobe epilepsy[J].Neurology,1998,51(1):61-66.
[4] Breiter SN,Arroyo S,Mathews VP,et al.Proton MR spectroscopy in patients with seizure disorders[J].Am J Neuroradiol,1994,15:373-384.
, 百拇医药
[5] Connelly A,Jackson GD,Duncan JS,et al.Magnetic resonance spectroscopy in temporal lobe epilepsy[J].Neurology,1994,44:1411-1417.
[6] Cross JH,Connelly A,Jackson GD.Proton magnetic resonance spectroscopy in children with temporal lobe epilepsy[J].Ann Neurol,1996,39:107-113.
[7] Hugg JW,Laxer KD,Matson GB,et al.Lateralization of human focal epilepsy by 31P magnetic resonance spectroscopic imaging[J].Neurology,1992,42:2011-2018.
(收稿日期：2000-01-05), 百拇医药