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中国医科大学第二临床学院（110003）
富建华 综述 于一兵 陈丽英审校
辽宁中医学院儿科（110032） 来暮
摘要 运用非侵入性手段探测体内某一器官的代谢变化是医学界长期探索的一个目标。磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy,MRS）的应用，驱散能够完成在活体上测得脑组织的代谢变化。该方法安全、可靠、无创伤性，并可进行动态观察。与核磁共振成像（MRI）相比，更能早期、敏感的反映惊厥后脑损伤。文章综述了MRS原理简介、颞叶癫痫质子MRS的特征性表现及癫痫病灶内组织病理改变，并对该项新技术的临床应用前景做了展望。
关键词 核磁共振 颞叶性癫痫
随着医学影像技术的迅速发展，动态脑电图及MRI技术的广泛应用，癫痫的诊断水平已大大提高，但目前仍有10%-20%的患者，反复检查脑电图并无特异性改变，给早期诊断带来了一定困难。尽管开展了癫痫手术治疗、各种癫痫动物模型的建立以及近代微透析技术的应用，但对活体人脑组织的研究仍是十分复杂的问题，磁共振波谱（MRS）的应用，已使研究深入到细胞生化代谢水平。目前认为MRS用于测定脑内的代谢变化是唯一可行的非创伤性技术[1]。对深入了解癫痫病灶内代谢变化、手术前病灶及某些抗癫痫药物的临床疗效评价，均具有重要价值[1-3]。本文就MRS原理、目前的研究现状及前景进行综述。
MRS基本原理
体内许多原子如1氢（1H）、31磷（31P）、13碳（13C）、19氟（19F）23钠（23Na）等具有自旋性物质能产生共振。将人体置于磁场中，一旦受到与原子核振动频率相同的电磁波照射时，该原子核就吸收能量，由低能状态跃至高能状态，产生共振，称其为磁共振。MRS的原理在某些方面与MRI相同。MRS要求短的射频脉冲以激励原子核。然后需要一段采集信号（FID）。将这种信号通过傅立叶转换变成波谱。由于原子核所处的内环境不同，其共振频率略有差异，产生磁共振的强度不同，使不同的化合物在不同位置上形成特征峰，该现象称为化学位移现象（chemical shift）。该峰下的面积代表共振的质子数，反映不同化合物的浓度，可用积分法进行分析[4]。通常MRI不采用化学位移数据提供的信息，为了成像清晰，尽量抑制化学位移信息，要求磁场梯度大。而MRS则需要良好的磁场均匀性，否则可使不同化合物所产生的波峰过小而无法辨认。
1H和31P正常状态下很丰富（分别为99.98%和100%）并存在于一些颇具有临床意义的化合物中，在脑内有足够的浓度可以被探测到，这些特点导致1H和31P被广泛用于研究体内代谢[4]。目前常用1H和31P mRS，波谱是由一系列比较狭窄的波峰组成，不同化合物形成不同峰，人脑1H31P MRS信号强度在化学位移20.ppm(105)、3.0ppm、3.2ppm处被测到，分别代表脑内N-乙酰天冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、磷酸肌酸（PCr）和胆碱化合物（Cho）。NAA/（Cho+Cr）比值常用于判断神经元损伤的程度，文献报道颞叶中正常值为0.84，如低于0.72则考虑异常[4-6]。
颞叶癫痫1H 31P MRS特点
颞叶癫痫（TLE）又称精神运动性癫痫，病变位置明确，常为局灶性，颞叶病灶多在海马回。临床症状多相似：单纯部分发作具有植物神经和/或精神症状以及某些感觉（如嗅觉和听觉）异常等，复杂部分性发作往往以运动停止开始，随后出现新动作（如吞咽、咀嚼和舔舌唇等），典型时程大于1分钟，发作后意识混乱。脑电图（EEG）特点为单侧或双侧颞叶棘波，少数患者无异常。
TLE占所有癫痫的1/3左右，海马病变是其主要原因，但有关病灶内代谢变化研究的报道甚少；TLE的1H31P MRS表现特点归纳如下： ⑴NAA减少；⑵Cho的Cr增加；⑶NAA/（Cho+Cr）比值下降[4-8]。Duncan[4]对25例TLE患者和与其年龄相匹配的正常对照进行了研究，23例MRI发现异常，25例1H31P MRS均有导演，与正常对照比较，NAA信号强度下降22%，Cr增加15%，Cho增加25%，NAA/（Cho+Cr）比值明显降低。进一步研究发现，不仅癫痫病灶侧有异常改变，而对侧也可出现异常，Cross[5]报道与正常对照比较，颞叶病灶同侧NAA下降19%，对侧下降了5%，病灶同侧较对侧下降更为明显。对于如何解释病灶对侧的异常以及对手术切除病灶侧的预后有无影响，目前尚不清楚，有人认为可能与认知功能有关。
Najm[9]对海人酸（KA）诱导的鼠TLE模型进行了动态的1H31P MRS研究，结果发现鼠海马内NAA/Cr和乳酸盐/Cr比值，在抽搐发作阶段明显升高，于注射KA后5小时NAA/Cr恢复到预先值，而后逐渐下降，乳酸盐/Cr比值于注射后7天才恢复至正常水平，该结果提供了一个新的动态模式。
NAA与神经元损伤
NAA是哺乳动物神经系统中普遍存在的化合物之一，应用免疫组织化学技术，通过高度特异的抗NAA抗体，对鼠脑内NAA进行了定位研究，发现NAA分子存在于大量的神经元内并遍及整个中枢神经系统[10]。细胞培养技术及质子核磁共振（NMR）研究证实了NAA主要存在于神经元及前体细胞中，因此认为，几乎所有的NAA均存在于神经元内，并把NAA作为反映神经元功能的内标物[5，11，12]。如NAA下降则提示有神经元的损伤。NAA减少可能是由于神经损害和线粒体功能失调所致。此外，还由于细胞膜的破坏，NAA被暴露于使之降解的酶，因水解增加而导致NAA减少[9]。Cho和Cr含量明显高于神经元细胞，故Cho和Cr增加提示有神经胶质增生[11，12]。由于NAA的减少，Cho和Cr的增加，导致了NAA/（Cho+Cr）比值下降，该比值也常作为反映神经元功能的指标[5]。因此，1H31P MRS不仅直接反映了神经细胞病理学改变，即神经元损伤和神经胶质细胞增生，这与经典的癫痫的组织病理学改变相一致。
MRS应用前景及展望
癫痫是一种以神经元兴奋性异常升高为特征的慢性综合征，因其对意识、智能和运动均有不同程度的损害，因而逐渐受到了人们关注。EEG是从电生理方面反映神经细胞的异常放电，在癫痫发作间期有时难以捕捉到特异性改变。MRI仅从形态方面反映脑内结构改变，但就其病理发展过程来看，细胞的组织结构变化常发生在代谢变化之后，因此，在EEG有MRI尚未发现异常时，MRS可能有了异常改变。对疑似癫痫者，EEG及MRI未发现病变时，MRS可有助于早期诊断。
目前认为抑制性神经介质γ-氨基丁酸（GABA）减少是癫痫的发病机制之一，已证实1H31P MRS可以检测脑内GABA、谷氨酸和谷氨酰胺等几种神经介质的含量。如能通过测定脑内递质变化来调整抗癫痫药物的剂量，将具重要临床价值。Masttson[13]发现氨已烯酸（vigabatrin）按50mg/kg·d分二次口服，脑内GABA水平从1.0mmol/L升至2.4mmol/L并认为分次给予比单次服用效果更佳。Petroff[3]观察了服用高剂量加巴喷丁（gabapentin）脑内GABA含量增加比常规剂量更为显著，且临床无副作用发生。因此。可以想象1H31P MRS用于评价某些抗癫痫药物的临床疗效，合理地选择给药方式及剂量调整，将会给我们提供一个广阔前景。
TLE海马内NAA的减少已被1H 31P mRS证实。有人研究了8例额叶癫痫（FLE）1H 31P MRS改变，发现额叶区内NAA平均下降275，即存在神经元的丧失或功能异常，并认为神经元损伤可能是所有部分性癫痫的共同特征[12]。因此，1H31P MRS可用于除TLE以外其他部分性癫痫的定位诊断。
31P MRS可以测定脑内三磷酸腺苷（APP）、磷酸二酯（PDE）、磷酸一酯（PME）和磷酸肌酸的含量，并可估计脑内的pH值。对癫痫灶31P mRS测定表明，无机磷酸盐增加，PME减少，脑内pH值增高[4]。目前仅对少数病例进行了研究，结论尚不确定，有待于进一步验证。相信在不久的将来，对癫痫，尤其是癫痫持续状态脑内能量的动态改变会有一个新的突破。
综上所述，MRS作为一种新的无创伤性检测手段，在评价TLE病灶内代谢变化有其独特的应用价值，并已取得了初步成果。目前国外仅对少数病人进行了研究，在评价癫痫诸多检测技术中, 1H 31P MRS的地位尚不十分确切，对其结果有待于进一步追踪观察。至于高热惊厥、其它原因所致的抽搐时脑内代谢是否有类似的变化，都有待于深入研究。
参考文献
