在当今全世界范围内，脑卒中已经成为了最重要的医药社会学问题之一，临床上缺血性卒中即脑梗死占脑卒中的大部分^[1]，约75％的患者留有神经功能的障碍，在我国该疾病已成为第一死亡原因^[2]。因此，如何降低其发病率、患病率及提高治愈率，成为目前临床中研究热点之一。磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy ，MRS)能够无创性地检测脑组织内代谢物的浓度，以此来反映神经细胞内物质与能量的代谢状况，被广泛应用于临床研究，脑部研究最广^[3]。MRS最常用的序列是点解析波谱（point resolved spectroscopy，PRESS）和激励回波采集方式（stimulated-echo method，STEAM)，由于PRESS序列具有信噪比高、对扩散不敏感等优点^[4]，国内外学者^[3,5]多采用PRESS序列研究急性脑梗死，而采用STEAM序列的研究较少。故本文旨在比较采用PRESS长回波和STEAM短回波对急性脑梗死治疗中的价值。

1　材料与方法

1.1　临床资料

       2015年10月至2017年12月共收集急性脑梗死患者27例，男16例，女11例，年龄44~81岁，平均(66.94±1.42）岁，发病时间均在12 h内；患者均以偏身感觉障碍、偏身四肢无力入院。纳入标准：①症状符合缺血性脑卒中的诊断，并具有可评估的神经功能缺损；②有明确的发病时间；③头颅MRI检查示扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）呈高信号，表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图为低信号；④患者或亲属签署知情同意书。排除标准：①CT检查发现脑出血患者；②既往有脑梗死患者；③无法完成常规颅脑MRI和磁共振波谱检查者。

1.2　影像学检查

       所有患者入院后均运用Philips Achieva 3.0 T MR设备（Philips TX Medical Systems，Netherlands)，采用8通道头颅线圈行常规MRI和多体素¹H-MRS扫描，包括T1WI、T2WI、DWI和FLAIR成像。多体素¹H-MRS扫描选取DWI显示的梗死灶中心层面进行定位扫描，匀场、水抑制均由自动预扫描程序完成，匀场效果达到半高全宽小于5 Hz，水抑制达98％的水平。具体¹H-MRS扫描参数：2D-CSI PRESS (ECHO，TRA，TR/TE 1500 ms/144 ms，FOV 200 mm×185 mm，VOI 100 mm×100 mm，NEX=4)，用时5 min 6 s；2D-CSI STEAM (ECHO，TRA，TR/TE 1200 ms/35 ms，FOV 200 mm×185 mm，VOI 100 mm×100 mm，NEX=4)，用时4 min 56 s。

1.3　图像处理

       利用Philips后处理工作站软件自动进行处理，自动完成信号平均、基线校正、相位校正、代谢物的识别，分别计算病灶区N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylpartate，NAA）含量与对侧镜像区NAA含量的比值（ratio NAA ，rNAA)、病灶区总肌酸(creatine ，Cr)含量与对侧镜像区Cr含量的比值（ratio Cr，rCr)、病灶区胆碱化合物（choline，Cho）含量与对侧镜像区Cho含量的比值（ratio Cho ，rCho)、NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho等值。

1.4　改良Rankin量表评分

       在患者出院后3个月由同一神经内科医师进行随访并对患者神经功能恢复情况进行改良Rankin量表评分(modified rankin scale，mRS)，评分标准见表1。mRS分值越高，患者脑梗死后的功能恢复越差。

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表1  改良Rankin量表评分
Tab. 1  Modified rankin scale

1.5　统计学处理

       应用SPSS 16.0统计软件进行数据分析，计量资料用均数±标准差(±s)表示，对计量资料采用t检验；采用Spearman秩相关分析rNAA、rCr、rCho、NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho等值与患者mRS评分的相关性；P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　病灶区各代谢物值在PRESS长回波和STEAM短回波扫描结果间的比较

       PRESS长回波扫描检测到病灶区rNAA、rCho、rLip比值稍低于STEAM短回波，但差异无统计学意义(P>0.05)。两序列扫描均检测到病灶区rNAA、NAA/Cr比值与患者3个月后的mRS量表呈明显负相关(P<0.05)。PRESS长回波扫描检测到病灶区乳酸（lactate ，Lac)/Cr的比值与STEAM短回波具有明显差异；PRESS长回波扫描只有9例检测到Lac，未检测到肌醇（myo-inositol，mI)、谷氨酸复合物（glutamine/glutamate ，Glx)。STEAM短回波扫描均可检测到Lac、mI、Glx。见表2和图1。

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图1  男，69岁，因“右侧肢体乏力伴口齿不清6 h”入院。A与D分别是病灶中心区和对侧镜像区MRS定位图；B与E是采用PRESS序列、长回波扫描时病灶中心区和对侧镜像区MRS图谱；C与F是采用STEAM序列、短回波扫描时病灶中心区和对侧镜像区MRS图谱
Fig. 1  Male, 69 years old, admitted to the hospital for " weakness of the right limb with speak with a lisp for 6 hours". A and D are the MRS localization maps of the lesion central area and the contralateral mirror area, respectively; B and E are MRS maps of the lesion center area and the contralateral mirror area by using PRESS sequence-long echo time scan; C and F are MRS maps of the lesion center area and the contralateral mirror area by using STEAM sequence-short echo time scan.

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表2  病灶区各代谢物值在PRESS长回波和STEAM短回波间的比较
Tab.2  Comparison of the metabolites in the infraction center between PRESS long echo and STEAM short echo scan

2.2　受试者工作特征曲线分析两种扫描方式下代谢物比值判断急性脑梗死预后的特异性和灵敏度

       经受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC)曲线分析发现PRESS长回波扫描中的病灶区rCho、rLac、Cho/Cr、Lac/Cr、Lip/Cr比值的曲线下面积（area under curve ，AUC）小于0.5，差异无统计学意义。病灶区rNAA比值的AUC是0.643(95% CI：0.348~0.938)，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.452(灵敏度：57.1%，特异度：72.4%)；rCr比值的AUC是0.518(95% CI：0.211~0.825)，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.706(灵敏度：28.6%，特异度：87.5%)；rLip比值的AUC是0.679(95% CI：0.370~0.988)，其判断急性脑梗死预后的临界值为5.122(灵敏度：57.1%，特异度：87.9%) ；NAA/Cr比值的AUC是0.661(95% CI：0.366~ 0.956)，其判断急性脑梗死预后的临界值为1.15(灵敏度：57.1%，特异度：87.5%) ；NAA/Cho比值的AUC是0.750(95% CI：0.494~1.006) ，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.47(灵敏度：87.5%，特异度：50%)，见表3。

       经ROC分析发现STEAM短回波扫描中的病灶区Cho/Cr、Glx/Cr比值的AUC小于0.5，差异无统计学意义。病灶区rNAA比值的AUC是0.830(95% CI：0.637~ 1.022)，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.563（灵敏度：88.9%，特异度：80%) ；rCr比值的AUC是0.711(95% CI：0.495~0.927)，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.809（灵敏度：66.7%，特异度：85%) ；rCho比值的AUC是0.630(95% CI：0.407~0.852)，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.661(灵敏度：88.9%，特异度：53.3%)；rLac比值的AUC是0.533(95% CI：0.285~0.782)，其判断急性脑梗死预后的临界值为-3.494（灵敏度：88.9%，特异度：33.3%)；rLip比值的AUC是0.563(95% CI：0.314~ 0.811)，其判断急性脑梗死预后的临界值为-0.477(灵敏度：100%，特异度：26.7%)；NAA/Cr比值的AUC是0.689(95% CI：0.452~ 0.926)，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.846(灵敏度：77.8%，特异度：66.7%) ；NAA/Cho比值的AUC是0.748(95% CI：0.523~0.974)，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.747(灵敏度：88.9%，特异度：60%) ；Lac/Cr比值的AUC是0.548(95% CI ：0.305~0.791)，其判断急性脑梗死预后的临界值为-0.056（灵敏度：55.6%，特异度：73.3%)；Lip/Cr比值的AUC是0.556(95% CI：0.314~0.797)，其判断急性脑梗死预后的临界值为2.410(灵敏度：55.6%，特异度：60%) ；mI/Cr比值的AUC是0.578(95% CI：0.346~0.810)，其判断急性脑梗死预后的临界值为0.846(灵敏度：100%，特异度：26%)，见表3。

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表3  两种扫描方式下代谢物比值判断急性脑梗死预后的ROC曲线相关数据
Tab. 3  ROC correlation data of metabolite ratio in determining prognosis of acute cerebral infarction by two scanning methods

3　讨论

       脑血管疾病是神经系统常见的危重疾病，而脑梗死占脑血管疾病中的80%～85%^[1]。MRS是一种无创性测定体内代谢与生化变化的医学影像学技术，被广泛用于临床研究。MRS最常用的序列是PRESS序列和STEAM序列，PRESS序列是采用一个90°和2个180°RF脉冲产生一个自旋回波，1个180°RF脉冲所需时间相对较长，因此检测过程中需较长的TE时间，增加T2弛豫时间；而STEAM是采用3个90°RF脉冲产生一个激励回波，可以缩短TE时间来减少T2弛豫效应，因此PRESS和STEAM对T2弛豫的敏感性不同，临床研究应用中常使用PRESS长回波^[3,5]或STEAM短回波^[4]进行波谱扫描。由于MRS数据容易受到磁共振设备、磁场均匀度、个体差异等因素影响，代谢物的绝对定量较困难，因此本研究目前常用的相对定量的方法即代谢物峰下面积比值来评价不同序列参数对各代谢物敏感性的差异。

3.1　PRESS长回波和STEAM短回波扫描显示急性脑梗死病灶侧代谢物改变状况

       两种不同扫描方式研究结果均显示梗死病灶区NAA、Cho及Cr等含量与对侧镜像区比较均具有不同程度的下降，Glx、Lip及mI等含量有所升高，提示脑组织缺血缺氧时神经元代谢受到抑制，神经细胞出现坏死、丢失，细胞密度明显下降，无氧糖酵解增加、高能磷酸代谢减少，胶质细胞增生并出现大量神经毒性物质及游离Lip，与国内外研究^[6,7,8,9,10]相一致。

       国内外学者^[11,12,13]在研究磁共振波谱成像PRESS序列和STEAM序列的比较中认为相同时期、相同部位及其他参数基本一致的情况下，两种序列所得代谢物浓度及代谢物比值具有很好的一致性，且认为在短TE情况下，Cr物质受到邻近物质峰值影响导致其浓度有差异，故本研究采用病灶区与对侧镜像区含量的比值相对定量的方式未见有差异。

       此外，脑内代谢物均有其固定的T1和T2弛豫时间，因此代谢物的显示因TE不同而不同^[14]，因此本研究采用长回波扫描只有9例检测到Lac，而采用短回波扫描均可检测到Lac，同时还检测到mI、Glx。本研究结果显示病灶区Lac/Cr比值在采用长回波与短回波扫描时具有明显差异，可能与缩短TE时间可减少T2弛豫效应，信号丢失少^[15]有关。虽然代谢物的显示因TE不同而不同，但本研究结果显示rNAA、rCr、rCho、NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho等代谢物比值在长、短回波检测中无明显差异，与国内外研究^[14,15,16]基本一致。

3.2　PRESS长回波和STEAM短回波扫描在急性脑梗死治疗中的价值比较

       本研究结果显示采用PRESS长回波和STEAM短回波扫描检测到脑缺血病灶区rNAA、NAA/Cr比值与患者3个月后的mRS评分呈负相关，说明病灶区NAA含量越低，患者预后越差，与国内外研究^[6,10]一致。ROC分析曲线显示采用STEAM短回波扫描检测到AUC大于0.5的代谢物比值参数有rNAA、rCr、rCho、rLac、rLip、NAA/Cr、NAA/Cho、Lac/Cr等，而采用PRESS长回波检测到AUC大于0.5的代谢物比值参数有rNAA、rCr、rLip、NAA/Cr、NAA/Cho，且采用STEAM短回波扫描检测到与3个月后患者mRS评分呈负相关的rNAA比值预测急性脑梗死患者预后的灵敏度(88.9%）和特异性（80%）远高于PRESS长回波的（灵敏度是57.1%，特异性是75%)；虽然PRESS长回波检测到病灶区NAA/Cr比值预测急性脑梗死患者预后的特异性(87.5%）较高，但其灵敏度（57.1%）远低于STEAM短回波（灵敏度是77.8%)，这可能与在短TE条件下STEAM序列对T2弛豫的敏感性优于PRESS序列^[4]有关。

       综上所述，多体素PRESS长回波和STEAM短回波两种MRS均能检测到急性脑梗死患者病灶区的代谢异常，具有很好的一致性。PRESS长回波可以得到高质量主要代谢物的波谱，对急性脑梗死病灶区的代谢改变所产生的病理变化有价值，STEAM短回波可以检测到更多种类代谢物的异常，能够更为全面地检测急性脑梗死的代谢改变，在评估急性脑梗死病灶区病理变化与临床预后之间不仅相关性好，且灵敏度与特异度均要优于PRESS长回波。