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编号:10267426
氢质子磁共振波谱在癫痫研究中的现状
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1998年第4期
     作者:叶静 张文波 史沛

    单位:300211 天津医科大学第二医院MRI室(叶静);天津市第一中心医院放射科(张文波);河南省新乡市第二人民医院放射科(史沛)

    关键词:

    中华放射学杂志980405.htm 氢质子磁共振波谱(1H-magnetic resonance spectroscopy,1HMRS)可以在活体无创、连续地测定局部脑区在神经生物学上起重要作用的几种代谢物质的浓度,其中与癫痫病灶生化改变密切相关的物质是N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、胆碱(Cho)、乳酸(Lac)、谷氨酸(Glu)和γ-氨基丁酸(GABA)。MRS用于活体研究已有13年的历史,而1HMRS用于活体研究始于1990年[1],由于颞部岩骨伪影的影响,生物组织的1HMRS应用需要抑制来自水质子的信号,故多数1HMRS研究用长回波脉冲序列。1HMRS所测得的脑中6种主要化合物浓度的变化,打开了活体研究神经生物学和神经化学的大门,对了解癫痫的病理生理学基础带来新的启示。笔者综述了1HMRS在癫痫研究中的现状和应用价值。
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    一、癫痫灶的NAA、Cr、Cho的浓度测定及其意义

    目前研究结果表明,NAA峰值降低提示神经元数目减少, Cr和Cho峰值升高提示胶质增生。由于颞叶磁场存在不均一性,有时在颞叶较难获得理想的Cr和Cho波谱,但对NAA/(Cr+Cho)比值无影响。多数作者报道,正常NAA/(Cr+Cho)的最低值是0.72, 低于此值0.05为异常,提示海马硬化, 目前这一标准得到公认[2~7]。大多数学者将2cm×2cm×2cm的颞叶海马区作为兴趣区将活体MRS测定结果与术后组织病理学进行对照研究,发现NAA和NAA/(Cr+Cho)比值减低是难治性颞叶癫痫的普遍特征[2~7]1HMRS与MRI相比有如下优势。

    1.1HMRS能更早地发现癫痫所致的细胞损害:近年学者们的研究结果均显示,在脑电图(EEG)显示的异常侧,均有海马的NAA和NAA/(Cr+Cho)比值减低,而MRI的异常显示率为60%~70%,术后病理结果显示神经元丢失和胶质增生,一般为轻、中度颞叶硬化[2~5]。Connelly和Hetherington等[4,5]认为,神经元丢失后由胶质充填,故MRI不易看到海马萎缩。川口进等[6]对20例难治性癫痫的研究发现,发作次数越多、患病时间越长,NAA降低和Cho升高越明显。Ebisu等[7]用海人酸(kainic acid ,KA)诱导大鼠持续性癫痫(status epilepsy,SE),1HMRS发现海马、杏仁核、梨状皮质的NAA浓度下降与组织学检出的神经元损害相关,而MRI未见异常。以上结果均表明1HMRS对癫痫病灶的发现优于MRI。
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    2.1HMRS对检出双侧癫痫灶的贡献:尸检结果提示,50%颞叶癫痫为双侧性[8]。从各家研究结果看,1HMRS显示双侧异常优于EEG和MRI。1996年Cross等[9]对20例难治性癫痫儿童进行MRI、MRS与术后病理对照研究,15例(75%)NAA/(Cr+Cho)比值异常,其中双侧异常为9例(45%),在所有病例都见到双侧Cho和Cr的峰值有明显的增加,分别增加12%(P=0.03)和16%(P=0.05),说明病人可能存在双侧胶质增生,作者认为1HMRS可提供弥漫性异常的证据。由于很少能得到双侧颞叶癫痫灶的病理标本,其向对侧扩散的病理意义及术后结果尚不能肯定。其他学者的研究结果大致相同,非手术侧1HMRS异常显示率是50%[10]和45%[4,11]。Ende等[2]的研究中,16例病人中有15例对侧NAA值下降,12例NAA/(Cr+Cho)比值下降,其比值在所有研究中最高。
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    3.1HMRS在评价癫痫患者手术预后上的价值:尽管对检出双侧NAA降低目前还缺少合理的解释,但它对于推测手术预后上有重大意义。各家学者研究结果一致认为,存在双侧异常者预后差。Ng等[11]对48例儿童颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy ,TLE)的术后研究中发现,存在双侧颞叶1HMRS异常者,切除右侧颞叶,患儿则有言语记忆缺失。推测1HMRS数据可能是该部脑功能是否完整的有用指标。Ende等[2]的研究也发现存在双侧NAA和NAA/(Cr+Cho)均降低者,手术治疗效果差。这说明MRS结果完全量化对癫痫患者的术前估计极为重要。

    综上所述,1HMRS检测癫痫灶的敏感性优于MRI,它通过测定颞叶癫痫代谢产物的变化,来判断致痫区。1HMRS对检出双侧癫痫灶优于EEG和MRI。Connelly等[4]认为它对颞叶癫痫病人的术前评估类似于常规MRI,但不如功能性MRI。与单光子发射计算机体层摄影(SPECT)和正电子发射体层摄影(PET)显示的病变范围相似,较31PMRS有明显的优越性。MRS比MRI更直观更敏感,二者在病灶判断上可以互相补充。
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    二、1HMRS对神经递质的研究

    1HMRS可测定对癫痫活动中起重要作用的三种氨基酸神经递质,即GABA、Glu、谷氨酰胺(Gln)。GABA是中枢神经系统最重要的抑制性神经介质,是位于突触后膜的大分子复合物,它的释放可产生抑制性突触后电位及突触前抑制,使神经元兴奋性降低。实验动物的大脑皮层和癫痫患者脑脊液(CSF)的GABA测定,均显示降低,而抗癫痫治疗后增加。1984年Rothman等[12]在实验性癫痫大鼠检测了活体状态下Glu/GABA的比率;并在1993年与Petroff等[13,14]分别报道了1HMRS可检测活体人脑GABA、Glu和Gln的水平。Peeling[15]和Petroff等[16]分别用1HMRS测定颞叶癫痫病人术后标本,发现GABA浓度降低。1995年Preece等[17]发现给予抗痫药氨己烯酸(vigabatrin, VGB)的致痫大鼠皮层GABA增加;Rothman等[14]的研究也证明,给予患者VGB的量与大脑皮层GABA的增加基本平行。用1HMRS测定人活体GABA,可以避免CSF测定的有创性和标本处理带来的不准确性,并可动态和定量评价癫痫发作不同时期脑中GABA浓度和VBG治疗后GABA的含量。
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    Glu是脑中含量最多的一种氨基酸,是能量代谢的重要中间产物,可转变为GABA和Gln。作为兴奋性神经递质,可视为癫痫性脑损害的触发因子。在癫痫脑的病灶中,可见Glu含量增高,动态观察发现它在癫痫发作期不断从病灶释放。Petroff等[16]1HMRS测得TLE病人活体和手术标本的Gln峰值升高,并且大脑皮质高于白质,而Glu峰值无变化。Peeling等[15]在测定TLE病人手术标本时发现,新皮层和海马的Gln降低,而海马的组织学未见异常。1995年,Fazekas等[18]对一名SE后出现左偏瘫患者进行动态MR观察,MRI显示右颞顶区皮质广泛高信号,同时Glu通路的右丘脑、左小脑上脚也存在高信号,1HMRS显示右颞顶区皮质异常信号区产生共振频率为2.29ppm的异常峰,为Glu和Gln峰,而左侧无此峰。临床症状和MRI高信号完全消失后,2.29ppm的异常峰仍存在。此研究支持Glu与癫痫发作的脑损害有关,并说明1HMRS显示癫痫所致的组织生化改变比结构图像更敏感。
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    虽然目前还不能用无创性手段来区别代谢产物与神经递质混和物,但它打开了无创性检测病人脑神经介质代谢的大门,它可帮助病人选择药物和对治疗效果进行追踪。

    三、1HMRS对活体Lac测定的贡献

    1HMRS对活体Lac的测定,避免了通过破坏组织来研究代谢产物。早在1987年,Young等[19]就利用新生狗SE模型进行活体1HMRS研究,他发现了癫痫所致的其他代谢产物变化已恢复到接近对照组,而Lac还保持高水平状态。Petroff等[20]采用活体1H/13C MRS相结合的方法观察到,电休克致痫后家兔脑中Lac持续升高,1小时接近正常。用1HMRS技术来观察癫痫状态下Lac代谢信息,有助于癫痫定侧。Lac增加说明糖酵解增加,据此可判定癫痫活动的侧别。
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    总之,1HMRS在检测癫痫病灶的敏感性和识别双侧异常上优于MRI和EEG,有时比组织学检查更敏感。1HMRS应用前无人发现NAA在致痫灶的变化。直接在活体测定病灶神经递质的变化,可给临床用药监测提供更准确依据。但目前1HMRS在明确致痫灶的作用上尚未完全肯定。作为术前评价,还需结合其他检查的结果。决定1HMRS临床应用价值,需要大量病人和与其他研究相结合。活体MRS的脑研究,将成为癫痫研究中应选择的方法。未来软、硬件的进步将给难治性癫痫术前诊断提供更准确的信息,给癫痫病理生理研究提供更丰富的结果。

    (祁吉 廉宗审校)

    参考文献

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    (收稿:1997-10-17 修回:1997-12-23), 百拇医药