肝細胞癌31P磁共振波譜診斷價值的初步研究

肝細胞癌31P磁共振波譜診斷價值的初步研究

【摘要】  目的 利用31P磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy,MRS)分析肝細胞癌與正常肝組織的磷脂和能量代謝特點。方法 16例正常人(對照組)及10例肝細胞癌患者(觀察組)納入本研究，對照組既往無肝病史，生化檢查確認無異常，肝細胞癌患者經病理檢查證實，用Sonata 1.5T磁共振儀行31P?MRS檢查，對磷酸單脂、磷酸單脂/β?3磷酸腺苷、磷酸單脂/磷酸2脂指標作獨立樣本t檢驗。結果 對照組和觀察組的上述3個指標均值分別為0.71±0.19、0.33±0.16、0.37±0.12和3.13±0.53、1.88±0.2、2.27±0.42，兩組比較差異有統計學意義(P<0.05)。結論 31P?MRS能夠無創性鑒別肝細胞癌與正常肝組織的代謝改變， 可以對肝細胞癌進行早期診斷。

【關鍵詞】  磁共振波譜； 肝腫瘤； 31P； 在體研究

    【Abstract】  Objective  To evaluate metabolism of different phospholipids and energy between hepatic cellular carcinoma and normal hepatic tissues by using 31P magnetic resonance spectroscopy (31P?MRS) in vivo.Methods  A total of 16 healthy adult persons with normal biochemical examination and without history of liver disease (control group) and 10 patients with hepatic cellular carcinoma (treatment group) were diagnosed with 31P?MRS by using 1.5T MRI. Phosphomonoesterase (PME), phosphomonoesterase/β?ATP (PME/β?ATP), and Phosphomonoesterase/phosphodiesterase (PME/PDE) were chosen for independent sample t test. Results  The mean values of PME, PME/β?ATP, PME/PDE were 0.71±0.19, 0.33±0.16 and 0.37±0.12 respectively in control group, and 3.13±0.53, 1.88±0.2 and 2.27±0.42 respectively in treatment group, with significant statistical difference (P<0.05). Conclusion  31P?MRS can identify noninvasively the change of metabolism between the healthy adult persons and the patients with hepatic cellular carcinoma and provide early diagnosis of hepatic cellular carcinoma.

    【Key words】  Magnetic resonance spectroscopy;  Hepatic cellular carcinoma;  31P;  In vivo study

    磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy,MRS)技術是指利用化學位移的微小變化采集信息，通過傅里葉變換將其轉換為MRS，測定人體物質代謝和體內化學物，并用數值和圖譜的形式來表示的影像技術。隨著MRI硬件和軟件的發展，MRS應用越來越表現出其臨床價值，但目前多還限于神經系統疾病的診斷［1-2］，在其他系統的器官如肝臟、前列腺及肌肉等應用較少。本文目的旨在探討肝細胞癌的31P?MRS表現特點以及對肝細胞癌早期診斷的可能性。

   1  材料與方法

    1.1  研究對象

    16例既往無肝病史，經生化檢查正常者作為對照組，平均年齡29歲(24～52歲)；10例肝細胞癌患者為觀察組，平均年齡51歲(33～65歲)。所有肝細胞癌患者均經病理組織學檢查證實。

    1.2  掃描參數和方法

    Sonata 1.5T磁共振儀購自Siemens公司�；颊呷⊙雠P位，應用心/肝磷波譜表面線圈，呼吸門控腹帶置于中腹部，常規掃描定位肝臟后，用31P 2D?csi多體素采集數據。

    1.3  波譜后處理

    波譜后處理盡量減少非感興趣代謝物質的共振峰，調整感興趣物質的采集數據(紅線)，盡量與實際數據(白線)相擬合。

    1.4  統計學分析

    取磷酸單脂(PME)、磷酸單脂/β?3磷酸腺苷(PME/β?ATP)、磷酸單脂/磷酸2脂(PME/PDE)3個指標進行統計學分析。對照組和觀察組這3項指標呈正態分布，但方差不具齊性，采用非參數獨立樣本t檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

    2  結果

    2.1  正常肝臟的31P?MRS圖及特點

    肝臟31P?MRS可測出7條不同的共振峰，按化學位移分布從左至右分別是：PME、無機磷(Pi)、PDE、磷酸肌酸(Pcr)、γ?3磷酸腺苷(γ?ATP)、α?3磷酸腺苷(α?ATP)和β?ATP(圖1)。利用磁共振儀自帶的軟件將譜線轉換成表格形式，可得到每個代謝物的化學位移位置，峰下面積(代表該物質濃度)和濃度比值。

    正常人肝臟31P?MRS圖中PME值應較低，PDE及代表能量代謝水平的γ?ATP、α?ATP和β?ATP值較高，Pi值因與線粒體的結合水平不1致而變化較大，Pcr峰在理論上應不出現。通過對對照組的測定，得到PME、PDE及β?ATP的峰下積分面積范圍分別為：0.71±0.19、2.39±1.13、2.03±0.84。

    圖1  正常肝臟的31P磁共振波譜圖

    2.2  肝細胞癌患者的31P?MRS圖及特點

    與對照組的MRS圖比較，在肝細胞癌患者的31P?MRS圖(圖2)中PME明顯增高，PDE及各ATP值降低，另外Pcr值也有明顯增大。觀察組PME、PDE及β?ATP的峰下積分面積范圍分別為：3.13±0.53、1.69±0.67、1.42±0.53。

    圖2  肝細胞癌31P磁共振波譜圖

    2.3  統計結果(表1，2) 表1  對照組磷酸單脂、磷酸單脂/磷酸2脂、磷酸單脂/β?3磷酸腺苷值表2  觀察組對照組磷酸單脂、磷酸單脂/磷酸2脂、磷酸單脂/β?3磷酸腺苷值對照組和觀察組的PME、 PME/PDE及PME/β?ATP各自的P值均<0.05，差異有統計學意義。

    3  討論

    MRS不僅可以從分子水平上對活體組織或離體器官細胞內部進行直接的化學觀測，而且可以在保持器官或組織生理功能的情況下非損傷性地對同1觀測對象實施多指標動態跟蹤測定。磷譜主要反映組織細胞的磷脂及能量代謝改變，肝臟中許多化合物都含有31P，而且這些化合物參與細胞的能量代謝和與生物膜有關的磷脂代謝。因此31P波譜被廣泛應用在研究肝臟的能量及磷脂代謝變化。

    肝細胞癌患者的譜圖主要表現為腫瘤組織內出現以PME增高為特征的高水平磷酸代謝。實驗研究表明，惡性腫瘤導致的肝臟細胞膜合成的增強、細胞生長的過盛、糖異生過程的加強、細胞的營養狀態的惡化在波譜曲線上表現PME峰值升高和積分面積增加。另外PME還可用來作肝細胞癌化療前后療效的評估［3］。肝臟細胞內質網的減少導致PDE的減少, 腫瘤組織PDE的降低可能標志著腫瘤細胞膜降解物的耗竭，因此在肝細胞癌患者中PME/PDE比率升高。由于肝癌細胞對正常細胞的破壞、侵蝕，大量正常細胞的細胞膜和細胞器被破壞，較多Pi析出，組織中Pi明顯增加，所以β?ATP值、α?ATP、γ?ATP在譜線上峰值和積分面積明顯減小。因此在肝細胞癌患者中PME/ATP因升高而被認為是腫瘤組織迅速生長的特征。

    在我們的實驗中，均可見到PME升高，PDE和ATP下降，與部分報道符合。關于PDE值，也有報道認為肝細胞癌患者中PDE升高，其幾率高達73%［4］。但在我們的實驗中幾乎所有的肝細胞癌患者PDE均下降，因此，我們認為在肝細胞癌患者中PDE應該是下降的。由于種種原因，諸如病灶周圍正常組織的污染使波譜的信號并不完全來自腫瘤本身及去偶技術未得到廣泛應用等［5］。到目前為止肝臟腫瘤31P?MRS研究不多,并且各家報道尚不完全1致，因此對肝臟腫瘤的31P?MRS研究有其必要性。

    通過本研究得知，肝細胞癌患者和正常人在PME、PME/PDE及PME/β?ATP的代謝改變是可以通過MRS檢測出來的。這為肝細胞癌早期診斷提供了1種新的診斷方法。但由于目前國內臨床使用MRI磁場偏低、肝臟易受人體呼吸運動等因素影響，使得這項技術應用于臨床還需1定的時間。

【參考文獻】
  ［1］ Ducreux D, Wu RH, Mikulis DJ, et al. Diffusion?weighted imaging and single?voxel MR spectroscopy in a case of malignant cerebral lymphoma. Neuroradiology,2003,45(12):865-868.

［2］ Wu RH, O′Donnell T, Ulrich M, et al. Brain choline concentration may not be altered in euthymic bipolar disorder patients chronically treated with either lithium or sodium valproate. Ann Gen Hosp Psychiatry,2004,3(1):13.

［3］ Khan SA, Cox IJ, Thillainayagam AV, et al. Proton and phosphorus?31 nuclear magnetic resonance spectroscopy of human bile in hepatopancreaticobiliary cancer. Eur J Gastroenterol Hepatol,2005,17(7):733-738.

［4］ Negendank WG, Sauter R, Brown TR, et al. Proton magnetic resonance spectroscopy in patients with glial tumors: a multicenter study. J Neurosurg,1996,84(3):449-458.

［5］ Dong Z, Dreher W, Leibfritz D. Experimental method to eliminate frequency modulation sidebands in localized in vivo 1H MR spectra acquired without water suppression. Magn Reson Med,2004,51(3):602-606.

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