脑实质囊虫病亚临床期的1H-MRS成像研究

王青，张承志，李信响，徐鲲，苏洁

脑实质囊虫病亚临床期的1H-MRS成像研究

王青，张承志*，李信响，徐鲲，苏洁

目的应用单体素1H-MRS波谱成像前瞻性研究对其脑实质囊虫病亚临床期的诊断价值。材料与方法筛选110例脑实质囊虫病亚临床期为研究对象，并与130例脑实质囊虫病活虫期为对照，进行单体素1H-MRS波谱成像检查，观测脑实质囊虫(亚临床期)病灶及其周围区域某些微量代谢产物比值的变化，并进行对照评价。结果脑实质囊虫病亚临床期与正常镜像区组各生化代谢物比值结果均无显著性差异；脑实质囊虫病亚临床期组与活虫期组统计学分析评价，其中NAA/Cho比值、Cho/Cr比值及Lip/Cr比值有差异性统计学意义，NAA/Cho比值高于活虫期组，Cho/Cr比值及Lip/Cr比值均低于活虫期组，并选择NAA/Cho比值及Lip/Cr比值应用ROC曲线分析评价脑实质囊虫病亚临床期与活虫期鉴别诊断效能。结论揭示脑实质囊虫病亚临床期和活虫期病灶1H-MRS波谱变化特征及其变化规律，制定出相应的NAA/Cho比值及Lip/Cr比值诊断指标，对于早期诊断及早治疗具有非常重要的指导意义。

神经系统囊虫病；脑疾病；磁共振波谱学

Received 5 May 2015, Accepted 24 Mar 2016

ACKNOWLEDGMENTSThis study was supported by Grants the National Natural Science Foundation of China (No. 81060225).

脑囊虫病对于喜食生肉的云南大理以白族为主的少数民族聚居区来说是一种常见多发病，目前MRI对脑囊虫病的研究主要是以影像形态改变为主，本研究应用单体素1H-MRS波谱成像观测脑实质囊虫囊泡病灶及其周围区域某些微量代谢产物含量的多少，发现脑实质囊虫病灶1H-MRS波谱

变化特征及其变化规律，制定出相应的诊断指标，并应用于亚临床期脑实质囊虫病的早期诊断，对于及早治疗具有非常重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 一般资料

到喜食生肉少数民族聚居区抽血做囊虫抗体试验健康普查，疑有阳性患者，询问有无临床症状和有或无绦虫病史，并进一步做颅脑MRI检查，如有典型或疑似囊性囊虫病灶，且无临床症状的患者确定为脑实质囊虫病亚临床期[1-2]病例组(110例)，选择经临床确诊(抗囊虫治疗有效、免疫酶联反应或经手术证实)有癫痫发作，四肢无力、头晕头痛、恶心呕吐、脑膜刺激征症状等，具有典型囊泡样MRI表现的确定为活虫期对照组(130例)，上述两组病例共240例，年龄范围15～58岁，男女比例2.5∶1，所有患者已签署知情同意书。

1.2 检查方法及扫描参数

应用美国GE公司生产1.5 T HDe磁共振扫描仪，单通道正交头颅线圈，采用SV-PROBEP144波谱序列，扫描参数：TR 1500 ms，TE 144 ms,立体像素厚度根据囊泡直径大小确定(兴趣区厚度选择大于囊泡直径2～3 mm)，FOV大小与单体素厚度一致，激励次数8.0，频率方向A/P。亚临床期的囊泡病灶选择直径在5 mm以下，囊壁均菲薄，头节不显示或模糊或较小，病灶周围均无水肿囊泡。所有囊泡病灶都要置于扫描矩形兴趣区中央，并要避免和减少周围正常组织结构及其囊泡继发病理变化磁化率差别的干扰，两组共选择362囊泡病灶进行MRS扫描，周围施加饱和带；病例组与对侧镜像正常组测量病灶矩形兴趣区范围大小必须保持一致，以避免测量误差。

1.3 图像分析

图像由2名经验丰富医师分别对亚临床期囊泡病灶、活虫期囊泡病灶及各期对侧镜像正常脑组织区域各含氢代谢化合物进行分析测量，测量的方法借助每幅图左边比例尺，并计算各代谢物质的比值，测量结果不一致时，共同复核确定。

1.4 统计学分析

运用SPSS 16.0软件包进行统计分析，对图像进行各代谢化合物数据测量，各代谢化合物比值结果采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义，采用ROC曲线分析，并根据最大约登指数确定最佳诊断临界值，以此评价对脑实质囊虫病亚临床期与活虫期鉴别诊断效能，采用等级资料Spearman相关性检验，P＜0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 脑实质囊虫病亚临床期及活虫期病灶MRS表现

亚临床期组与正常镜像区组各生化代谢物比值NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及Glx/Cr结果均无显著性差异(表1)；活虫期组与正常镜像区组比较Cho峰增高，NAA峰减低(图1)，相应NAA/Cho比值减低，差别有统计学意义，其余生化代谢物比值NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及Glx/Cr结果无显著性差异(表2)；囊泡病灶从亚临床期发展到活虫期，Cho峰逐渐升高，NAA逐渐减低，囊泡病灶在亚临床期出现Lip 1.3峰有46例(图2)，Lip 1.3峰随着病变的进一步发展逐渐升高(图3)。 相应NAA/Cho比值明显减低，Lip/Cr比值升高，差异有统计学意义，其余生化代谢物比值NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及Glx/Cr结果无显著性差异(表3)。

2.2 脑实质囊虫病亚临床期组和活虫期组NAA/Cho及Lip/Cr比值的ROC曲线分析

表1 亚临床期组病灶区及正常组镜像区各代谢化合物比值MRS改变Tab. 1 The change of single voxel1H magnetic resonance spectroscopy in various biochemical metabolites of the leision of subclinical neurocysticercosis and the normal scope which is symmetrical with that lesion

ROC曲线分析提示：NAA/Cho比值ROC曲线

下面积为0.802，Lip/Cr比值ROC曲线下面积为0.960 (图4)。应用Youden指数法确定NAA/Cho比值为1.175作为阈值时，诊断敏感性和特异度均较高，敏感度为88.9%，特异度为57.1%；当Lip/Cr比值为0.395作为阈值时，诊断敏感度和特异度均较高，敏感度为88.9%，特异度为85.7%。

表2 活虫期组病灶区及正常组镜像区各代谢化合物比值MRS改变Tab. 2 The change of single voxel1H magnetic resonance spectroscopy in various biochemical metabolites of the lesion of live worms stage and the normal scope which is symmetrical with that lesion

表3 亚临床期组及活虫期病灶区各代谢化合物比值MRS改变Tab. 3 The change of single voxel1H magnetic resonance spectroscopy in various biochemical metabolites of the lesion of subclinical neurocysticercosis and live worms stage

图1 A：脑囊虫病活虫期囊泡病灶矩形兴趣区范围；B：单体素1H-MRS波谱检测到活虫期囊泡病灶NAA峰减低，Cho峰升高，Cr峰减低；C：脑囊虫病活虫期囊泡病灶对侧镜像正常组矩形兴趣区范围；D：单体素1H-MRS波谱检测到脑囊虫病活虫期囊泡病灶对侧镜像正常组矩形兴趣区范围NAA峰、Cho峰及Cr峰正常对照值，未出现Lip峰 图2 A：脑囊虫病亚临床期囊泡病灶矩形兴趣区范围；B：为单体素1H-MRS波谱检测到亚临床期期囊泡病灶，出现Lip峰 图3 A：为脑囊虫病活虫期囊泡病灶矩形兴趣区范围；B：为单体素1H-MRS波谱检测到亚临床期期囊泡病灶， NAA峰稍减低，Cho峰稍升高，Cr峰稍减低，Lip峰存在Fig. 1 A: The lesion scope of the neurocysticercosis (live worms stage) is marked by a rectangle frame. B: The single voxel1H magnetic resonance spectroscopy of the neurocysticercosis(live worms stage) shows decreased NAA and Cr peak and increased Cho peak. C: The normal scope which is marked is symmetrical with the lesion. D: The single voxel1H magnetic resonance spectroscopy from normal area shows the normal NAA, Cho and Cr peak, and no Lip peak. Fig. 2 A: The lesion scope of subclinical neurocysticercosis. B: The single voxel1H magnetic resonance spectroscopy of subclinical neurocysticercosis has the peak of Lip. Fig. 3 A: The lesion scope of the neurocysticercosis(live worms stage) is marked. B: The single voxel1H magnetic resonance spectroscopy of the neurocysticercosis(live worms stage) shows decreased NAA and Cr peak and increased Cho peak, and Lip peak.

当NAA/Cho比值为1.175作为诊断界值时，鉴别本组脑实质囊虫病亚临床期组及活虫期组的敏感度为80.3% (94/117)，特异度为87% (107/123)，准确度为83.8% (201/240)，阳性预测值为85.5% (94/110)，阴性预测值为82.3% (107/130)。当Lip/Cho比值为0.395作为诊断界值时，鉴别本组脑实质囊虫病亚临床期组及活虫期组的敏感度为89.7% (104/116)，特异度为95.2% (118/124)，准确度为92.5% (222/240)，阳性预测值为94.6.5% (104/110)，阴性预测值为90.8% (118/130)。

2.3 脑实质囊虫病亚临床期至活虫期囊泡病灶NAA/ Cho及Lip/Cr比值变化相关性分析

NAA/Cho比值与脑实质囊虫病亚临床期至活虫期囊泡病灶病程变化呈负相关(r=–0.520，P=0.039)；Lip/Cr比值与脑实质囊虫病亚临床期至活虫期囊泡病灶病程变化呈正相关相(r=0.796, P=0.000)。

图4 脑实质囊虫病亚临床期组和活虫期组NAA/Cho及Lip/Cr比值的ROC曲线分析Fig. 4 Analysis of cerebral parenchymal cysticercosis subclinical group and ROC group NAA/Cho curve of live insects and the ratio of Lip/Cr.

3 讨论

3.1 脑实质囊虫病亚临床期及活虫期1H-MRS波谱改变及其意义

1H-MRS波谱成像是目前唯一无创性研究活体内部器官、组织的代谢及生理生化改变的定量分析手段[1]，它的物理学基础是共振现象，化学位移和自旋耦合现象使含有同一种1H原子核的不同化合物中不同分子集团在频率轴的不同位置以谱线的形式表示出来，笔者选择单体素点分辨波谱(SV-PROBE)序列进行研究，是因为SV-PROBE采集到的1H-MRS波谱信号较其它模式不容易丢失，信噪比较高，分辨率较好，基线稳定，信号采集时间较短，对各种代谢物的定量更加可靠，并且对运动伪影相对不敏感[2-3]。

本研究分别对亚临床期囊泡病灶、活虫期囊泡病灶及各期对侧镜像正常脑组织区域的NAA、Cho、Cr、Lip、mI和Glx等代谢化合物进行分析测量，其中Cr包括肌酸和磷酸肌酸，在中枢神经系统主要存在于神经元及胶质细胞中，在低代谢状态时升高，在高代谢状态下降低。由于脑组织的Cr浓度相对稳定，故常用作对照值[4]。脑实质囊虫病亚临床期囊泡病灶、活虫期囊泡病灶及其对侧镜像正常脑组织区域微量代谢化合物对照分析结果研究表明，随着脑实质囊虫病从亚临床期发展到活虫期囊泡病灶及周围脑组织微量代谢化合物NAA及Cr逐渐减低，Cho逐渐峰升高，Lip峰在正常组镜像区未出现，本研究Lip 1.3峰在亚临床期出现占41.8%，并随着病变发展到活虫期Lip 1.3峰明显增多，逐渐升高。亚临床期囊泡病灶与对侧镜像正常脑组织区域各代谢物质的比值进一步统计学分析均无显著性差异(P＞0.05)，笔者认为脑实质囊虫病在亚临床期除了部分病灶出现Lip峰外，其余生化代谢化合物由于囊尾蚴处于早期发育阶段未对周围脑组织产生明显的病理生化改变。亚临床期与活虫期囊泡病灶各代谢物质的比值NAA/Cho比值减低、Cho/Cr比值及Lip/Cr比值都升高，并进一步作统计学分析均有显著性差异(P＜0.05)。NAA被认为是神经元的标志物，是神经元密度与活力的标志[5]，NAA需通过苹果酸-天冬氨酸等穿梭机制才能转移到线粒体内，这是NAA大量存在于成人脑组织细胞液中的主要原因[6]。脑实质囊虫病随着囊泡病灶从亚临床期到活虫期的演变发展，异蛋白释放逐渐增多，并在异蛋白的作用下，导致周围神经元的破坏缺失，髓鞘的变性及代谢功能障碍，从而引起神经元密度和活力不断下降即NAA浓度的下降。Cho包含磷酸甘油胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱等胆碱化合物，它参与膜的合成与分解代谢，是细胞膜磷脂代谢的重要组成，它的含量与细胞膜的磷脂代谢、细胞密度及细胞增生有关[7]。在脑实质内囊尾蚴发育早期头节尚未形成，囊壁均菲薄完整，囊液自由水较多，随着囊泡病变的进一步发展，囊壁皮下层细胞密集增多，头节的形成，囊壁的逐渐增厚，囊液结合水的增多，大量异蛋白释放到周围脑组织，均导致囊泡壁细胞膜及周围脑组织细胞膜上的磷脂代谢旺盛，细胞密度增高及细胞增生，故Cho峰值的升高，研究结果NAA/Cho 比值与脑实质囊虫病亚临床期至活虫期囊泡病灶病程变化呈负相关(r=–0.520, P=0.039)，进一步证明上述NAA峰值及Cho峰值的变化，国外文献报道脑囊虫病MRS波谱不出现NAA峰[8]，Cho峰值增高与本研究结果不一致。本研究在亚临床期囊泡病灶中，有41.8%的囊泡病灶出现Lip峰，主要出现在1.3 ppm处，而1.3 ppm处主要是由Lip链的亚甲基(-CH2)和Lac的甲基(-CH3)产生的，而本研究采用TE为144 ms，因此Lip频率部分与乳酸峰频率重叠，随着病变发展到活虫期Lip 1.3峰明显增多，Lip/Cr比值增高明显，笔者认为是脑实质囊虫病囊尾蚴早期发育及病变发展较为特征性改变，Lip峰有时被称为“坏死峰”，并提出Lip与坏死的相关性可能是由于膜崩解脂滴形成所致，脂滴的出现要早于组织学所能观察到的坏死[9-11]，Lip1.3峰波谱信号主要来自于脂滴的脂肪酰基的一部分，该部分相对具有流动性(也称为移动脂肪)，并不再被限制在膜磷脂内。当脑实质囊虫病囊泡病灶发育到一定的阶段，囊泡壁细胞膜及其周围脑组织细胞膜崩解，也就是囊泡病灶边缘的巨噬细胞或退变坏死组织细胞，将脑组织结构中的脂肪分解成小分子脂质，导致脂滴的出现增多并相对流动，这与文献报道解释Lip出现或升高相似[12]，Lip 1.3峰恰好代表及反映这一过程退变或坏死的变化，也进一步解释说明研究结果Lip/Cr比值与脑实质囊虫病亚临床期至活虫期囊泡病灶病程变化呈正相关相(r=0.796, P=0.000)。

3.2 MRS波谱改变对脑实质囊虫病亚临床期及活虫期的鉴别诊断价值

本研究根据对以上各组间生化代谢物比值进行差异性t检验结果，表示差异有统计学意义之后，筛选出有代表意义的脑实质亚临床期组与活虫期组NAA/Cho比值和Lip/Cr比值进一步做ROC曲线分析，数据结果显示，脑实质囊虫病亚临床期NAA/Cho比值和Lip/Cr比值的ROC曲线下面积在与脑实质囊虫病活虫期比较，说明NAA/Cho比值和Lip/Cr比值在鉴别脑实质囊虫病亚临床期与活虫期鉴别诊断效能均较高，其中Lip/Cr比值更具有非常高的准确性，Lip/Cr比值敏感度非常接近于NAA/Cho比值，特异度高于NAA/Cho比值，说明NAA/Cho比值和Lip/Cr比值漏诊相对比例均较低，Lip/Cr比值误诊相对比例较NAA/Cho比值低，并且通过本组病例逆向验证，均支持上述两个阈值在脑实质囊虫病亚临床期与活虫期鉴别诊断效能分析。

3.3 研究的局限性

本研究未能对各组病例相对应的组织病理学结构及脑脊液酶联免疫吸附测定进行更详细的分析研究，脑实质囊虫病亚临床期与活虫期NAA/Cho比值和Lip/Cr比值存在一定的重叠区域，需结合有无临床症状及各组病灶MRI表现特征及扩散加权图像才能得出更为准确的诊断，也未能对病例进行随访复查。

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1H magnetic resonance spectroscopy studies on subclinical neurocysticercosis

WANG Qing, ZHANG Cheng-zhi*, LI Xin-xiang, XU Kun, SU Jie
Department of Radiology, Affiliated Hospital of Dali University, Yunnan Province, Dali 671000, China

Objective:To evaluate the clinical application of single voxel1H magnetic resonance spectroscopy in diagnosis of subclinical neurocysticercosis.Materials and Methods:One hundred and ten cases of subclinical neurocysticercosis and 130 cases of cerebral cysticercosis (live worms stage) with contrast enhanced single voxel1H magnetic resonance spectroscopy were screened for this study. Observation of the change in ratio of the lesions of the subclinical neurocysticercosis and some trace metabolites around the lesions was done. Results: The group of subclinical neurocysticercosis has no significant difference with normal control group in various biochemical metabolites. The ratios of NAA/Cho, Cho/Cr and Lip/Cr have statistical significance in the analysis and evaluation of subclinical neurocysticercosis group and live worms stage group. The ratio of NAA/Cho in subclinical neurocysticercosis group is higher than live worms stage group. The ratios of Cho/Cr and Lip/Cr of the former are lower than that of the latter. The ratios of NAA/Cho and Lip/Cr evaluate the differential diagnosis efficiency between subclinical neurocysticercosis stage and live worms stage on ROC curve. Conclusions:1H-MRS reveals the changes in characteristics of subclinical neurocysticercosis stage and live worms stage so as to evaluate the corresponding diagnosis index of the ratios of NAA/Cho and Lip/Cr, which are of great value to early diagnosis and treatment of the neurocysticercosis.

Neurocysticercosis; Brain diseases; Magnetic resonance spectroscopy

国家自然科学基金(编号：81060225)

大理学院附属医院放射科，大理671000

张承志，E-mail: dlfuzcz@163.com

2015-05-05

接受日期：2016-03-24

R445.2；R742

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.05.009王青, 张承志, 李信响, 等. 脑实质囊虫病亚临床期的1H-MRS成像研究. 磁共振成像, 2016, 7(5): 365–370.

*Correspondence to: Zhang CZ, E-mail: dlfuzcz@163.com