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肝细胞癌31P磁共振波谱诊断价值的初步研究
毕业论文【摘要】 目的 利用31P磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)分析肝细胞癌与正常肝组织的磷脂和能量代谢特点。方法 16例正常人(对照组)及10例肝细胞癌患者(观察组)纳入本研究，对照组既往无肝病史，生化检查确认无异常，肝细胞癌患者经病理检查证实，用Sonata 1.5T磁共振仪行31P?MRS检查，对磷酸单脂、磷酸单脂/β?3磷酸腺苷、磷酸单脂/磷酸2脂指标作独立样本t检验。结果 对照组和观察组的上述3个指标均值分别为0.71±0.19、0.33±0.16、0.37±0.12和3.13±0.53、1.88±0.2、2.27±0.42，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论 31P?MRS能够无创性鉴别肝细胞癌与正常肝组织的代谢改变， 可以对肝细胞癌进行早期诊断。
【关键词】 磁共振波谱； 肝肿瘤； 31P； 在体研究
【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
磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)技术是指利用化学位移的微小变化采集信息，通过傅里叶变换将其转换为MRS，测定人体物质代谢和体内化学物，并用数值和图谱的形式来表示的影像技术。随着MRI硬件和软件的发展，MRS应用越来越表现出其临床价值，但目前多还限于神经系统疾病的诊断［1-2］，在其他系统的器官如肝脏、前列腺及肌肉等应用较少。本文目的旨在探讨肝细胞癌的31P?MRS表现特点以及对肝细胞癌早期诊断的可能性。
1 材料与方法
1.1 研究对象
16例既往无肝病史，经生化检查正常者作为对照组，平均年龄29岁(24～52岁)；10例肝细胞癌患者为观察组，平均年龄51岁(33～65岁)。所有肝细胞癌患者均经病理组织学检查证实。
1.2 扫描参数和方法
Sonata 1.5T磁共振仪购自Siemens公司。患者取仰卧位，应用心/肝磷波谱表面线圈，呼吸门控腹带置于中腹部，常规扫描定位肝脏后，用31P 2D?csi多体素采集数据。
1.3 波谱后处理
波谱后处理尽量减少非感兴趣代谢物质的共振峰，调整感兴趣物质的采集数据(红线)，尽量与实际数据(白线)相拟合。
1.4 统计学分析
取磷酸单脂(PME)、磷酸单脂/β?3磷酸腺苷(PME/β?ATP)、磷酸单脂/磷酸2脂(PME/PDE)3个指标进行统计学分析。对照组和观察组这3项指标呈正态分布，但方差不具齐性，采用非参数独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 正常肝脏的31P?MRS图及特点
肝脏31P?MRS可测出7条不同的共振峰，按化学位移分布从左至右分别是：PME、无机磷(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(图1)。利用磁共振仪自带的软件将谱线转换成表格形式，可得到每个代谢物的化学位移位置，峰下面积(代表该物质浓度)和浓度比值。
正常人肝脏31P?MRS图中PME值应较低，PDE及代表能量代谢水平的γ?ATP、α?ATP和β?ATP值较高，Pi值因与线粒体的结合水平不1致而变化较大，Pcr峰在理论上应不出现。通过对对照组的测定，得到PME、PDE及β?ATP的峰下积分面积范围分别为：0.71±0.19、2.39±1.13、2.03±0.84。
图1 正常肝脏的31P磁共振波谱图
2.2 肝细胞癌患者的31P?MRS图及特点
与对照组的MRS图比较，在肝细胞癌患者的31P?MRS图(图2)中PME明显增高，PDE及各ATP值降低，另外Pcr值也有明显增大。观察组PME、PDE及β?ATP的峰下积分面积范围分别为：3.13±0.53、1.69±0.67、1.42±0.53。
图2 肝细胞癌31P磁共振波谱图
2.3 统计结果(表1，2) 表1 对照组磷酸单脂、磷酸单脂/磷酸2脂、磷酸单脂/β?3磷酸腺苷值表2 观察组对照组磷酸单脂、磷酸单脂/磷酸2脂、磷酸单脂/β?3磷酸腺苷值对照组和观察组的PME、 PME/PDE及PME/β?ATP各自的P值均<0.05，差异有统计学意义。
3 讨论
MRS不仅可以从分子水平上对活体组织或离体器官细胞内部进行直接的化学观测，而且可以在保持器官或组织生理功能的情况下非损伤性地对同1观测对象实施多指标动态跟踪测定。磷谱主要反映组织细胞的磷脂及能量代谢改变，肝脏中许多化合物都含有31P，而且这些化合物参与细胞的能量代谢和与生物膜有关的磷脂代谢。因此31P波谱被广泛应用在研究肝脏的能量及磷脂代谢变化。
肝细胞癌患者的谱图主要表现为肿瘤组织内出现以PME增高为特征的高水平磷酸代谢。实验研究表明，恶性肿瘤导致的肝脏细胞膜合成的增强、细胞生长的过盛、糖异生过程的加强、细胞的营养状态的恶化在波谱曲线上表现PME峰值升高和积分面积增加。另外PME还可用来作肝细胞癌化疗前后疗效的评估［3］。肝脏细胞内质网的减少导致PDE的减少, 肿瘤组织PDE的降低可能标志着肿瘤细胞膜降解物的耗竭，因此在肝细胞癌患者中PME/PDE比率升高。由于肝癌细胞对正常细胞的破坏、侵蚀，大量正常细胞的细胞膜和细胞器被破坏，较多Pi析出，组织中Pi明显增加，所以β?ATP值、α?ATP、γ?ATP在谱线上峰值和积分面积明显减小。因此在肝细胞癌患者中PME/ATP因升高而被认为是肿瘤组织迅速生长的特征。
在我们的实验中，均可见到PME升高，PDE和ATP下降，与部分报道符合。关于PDE值，也有报道认为肝细胞癌患者中PDE升高，其几率高达73%［4］。但在我们的实验中几乎所有的肝细胞癌患者PDE均下降，因此，我们认为在肝细胞癌患者中PDE应该是下降的。由于种种原因，诸如病灶周围正常组织的污染使波谱的信号并不完全来自肿瘤本身及去偶技术未得到广泛应用等［5］。到目前为止肝脏肿瘤31P?MRS研究不多,并且各家报道尚不完全1致，因此对肝脏肿瘤的31P?MRS研究有其必要性。
通过本研究得知，肝细胞癌患者和正常人在PME、PME/PDE及PME/β?ATP的代谢改变是可以通过MRS检测出来的。这为肝细胞癌早期诊断提供了1种新的诊断方法。但由于目前国内临床使用MRI磁场偏低、肝脏易受人体呼吸运动等因素影响，使得这项技术应用于临床还需1定的时间。
【参考文献】
［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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