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付丽媛–颞叶癫痫海马磁共振谷氨酸波谱检查技术及其质量控制

为什么用谷氨酸波谱定侧颞叶癫痫

颞叶癫痫占癫痫患者约70%,手术切除致痫灶可使半数以上患者发作得到控制或治愈,术前准确定位是手术成功的关键。MRI多参数、高组织分辨率且无电离辐射,是术前定侧的常用手段;磁共振波谱(MRS)能从生化代谢层面补充结构信息,用于致痫灶定侧。

既往MRS研究主要检测NAA、Cr和Cho,通过含量或比值判断异常侧。谷氨酸(Glu)作为兴奋性神经递质,其脑内代谢依赖星形胶质细胞:进入星形胶质细胞后经谷氨酸合成酶转化为谷氨酰胺,或经谷氨酸脱氢酶转化为α-酮戊二酸进入三羧酸循环,以清除细胞外谷氨酸并参与氨解毒。

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海马硬化区谷氨酸聚集的机制与波谱依据

海马硬化的基本病理改变是神经元丢失和星形胶质细胞增生。增生的星形胶质细胞表型改变,成为激活的星形胶质细胞,不能行使正常功能,其谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性明显降低,导致细胞外谷氨酸清除率下降,Glu在局部聚集。

研究显示,癫痫发作时海马细胞外谷氨酸含量可达发作间期的6倍、正常人的30倍;发作停止后20分钟内残余谷氨酸仍达正常人的12倍;发作间期虽较发作时降低,仍为正常人的5倍。因此MRS检测Glu浓度可用于颞叶癫痫致痫灶定侧。

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检查准备、定位与扫描参数

检查前核对申请单、询问病史明确目的;儿童及烦躁患者需申请医生镇静后检查;患者及陪同人员进入检查室前去除金属、磁性物品及通讯器材;告知受检者检查时保持头部不动。使用3.0T磁共振扫描仪,头部或头颈联合线圈,双耳用泡沫垫耳罩隔音并固定头部。

定位以3D薄层T1矢状位扫描并重建轴位、冠状位原始图像,在双侧海马对称的解剖层面上设置感兴趣区,尽量少包含海马以外结构,尤其避开前方紧邻的鞍区脑脊液。注意避开血流、脂肪、气窦、骨板等结构;靠近骨板、颅底位置采用手动匀场,必要时使用饱和带或旋转扫描层面。

TE选择短TE(30ms)波谱:长TE(135-288ms)基线稳定、利于乳酸峰显示,但谷氨酸等物质衰减难以检测;短TE可显示肌醇、谷氨酰胺、谷氨酸等更多代谢物,但有大分子宽线、谱图较复杂。水、脂浓度远高于代谢物,需进行脂肪抑制和水抑制,否则代谢物峰被掩盖。

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后处理与Glu/Cr比值定侧效能

扫描数据传至后处理工作站,用MRS专用软件规范化处理,得到波谱图像和热力图伪彩图。在工作站上分别测量双侧海马头、体、尾的Glu/Cr比值,取均数作为该侧比值。正常人均双侧海马谷氨酸峰对称、数值相近;患者患侧海马Glu峰升高、Glu/Cr比值增加,热力图显示患侧谷氨酸聚集。

正常组左、右侧海马Glu/Cr比值分别为1.90±0.24和1.87±0.34,差异无统计学意义(P=0.409)。TLE组患侧为2.99±2.00,健侧为1.51±0.62,患侧较健侧及正常对照均增高(P=0.000)。

以Glu/Cr比值较大且高于阈值的一侧定义为患侧,双侧均低于阈值则为谷氨酸波谱阴性。ROC曲线下面积0.879(95%置信区间0.772-0.985,P=0.000);取1.975为阈值时,诊断患侧敏感度92.60%、特异度90.3%。多例患者波谱定侧与术后病理海马硬化一致。

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质量控制要点

3D图像重建时双侧海马要对称,保证感兴趣区定位的解剖可比性。定位时感兴趣区尽量少包含海马以外结构,海马前方紧邻鞍区,鞍区脑脊液会明显影响波谱质量。

匀场是谱线稳定的关键:在Interactive Shim选项卡中将敏感度调至High,依次调节各方向微电流,保证半高全宽≤20Hz,使谱线杂峰少、波谱稳定。TE必须选择短TE值,否则谷氨酸衰减无法检测。

后处理取值点必须落在VOI内,避免容积外信号干扰。整体质控归结为:良好的病人配合、准确的定位、优化的扫描参数、较好的匀场(手动匀场)以及规范的数据后处理。

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