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磁共振波谱与磁共振成像是磁共振物理现象的两种不同表达方式。MRI测得的是解剖图像，而磁共振波谱记录被测样品中所有化合物信号的总和，测量结果有多条谱线组成的图谱，可测定组织中H、P、C、O等十几种磁核信号，目前最常见的是氢核波谱。氢质子核只含有一个质子，其波谱也称质子磁共振波谱（Proton Magnetic Resonance Spectroscopy， 1 HMRS）。氢原子核占人体原子数的2/3，自然丰度高相对灵敏度也高，是人体磁共振信号的主要来源，故 1 HMRS容易成功。活体组织中存在许多化合物，无损伤的获得这些化合物的信息，不仅有利于疾病的诊断及治疗，同时对阐明其生理病理过程具有重要意义 ［1］ 。随着MRS技术的不断发展，在临床研究中已经有了一定的应用，尤其是在脑部疾病方面。大脑 1 HMRS容易操作，测量结果受外界干扰小，能提供神经元分子水平的信息，可检测发育过程（包括宫内阶段）和生理病理过程所有阶段的变化。现就 1 HMRS在儿童脑部疾病的研究应用做一综述。
1 1 HMRS检测的主要代谢物的表现及相应意义
1 HMRS能非创性的检测活体脑组织内多种代谢物的变化，反映机体物质和能量代谢。测定的常见物质有乙酰天门冬氨酸（N-acetylaspartate，NAA）;乳酸（Lactate，Lac）;胆碱类复合物（Choline，Cho）;肌酸/磷酸肌酸（Cr/Pcr，Creatine/Phosphocreatine）;肌酸（mI）;谷氨酰胺，谷氨酸盐（Gln，Glu）等 ［2］ 。
1 HMRS检测到的脑代谢物反应在图谱上是不同化学位移的共振峰。NAA是其中最长检测到的物质之一，波峰主要在2.02ppm，仅存在于神经元中，现在公认为是神经元的标记物，NAA的降低甚至消失代表了神经元数量的减少及缺失。Lac化学位移在1.33ppm，正常组织内含量极低，不能检测到，当Lac峰出现并加深时，标志着脑组织发生了缺血缺氧改变，无氧酵解加重，乳酸酶和乳酸浓度升高。Cho波峰位于3.02ppm处时能量储存、利用的重要化合物。肌酸（mI）波峰位于3.5ppm，可能是神经胶质特异性的标志 ［3］ 。
2 1 HMRS在儿童脑部疾病中的应用
2.1 新生儿缺血缺氧性脑病 新生儿缺血缺氧性脑病是围产新生儿因缺氧、缺血引起的脑部疾病，是引起围产儿死亡和伤残的主要原因之一。 1 HMRS研究发现，在缺血中心区Lac升高，NAA下降，Cho和Cr也有不同程度地减少。在缺血周围区多只表现为Lac升高，而NAA下降不明显。Lac增高出现的最早，Lac升高是早期缺血的敏感指标，当血流下降时，脑组织发生无氧酵解，L ac增加。缺血2h，Lac显著增加。NAA减少的出现比Lac升高晚，检测到NAA下降的时间大约是在1.5h内，标志着损伤程度加重，可能出现神经元的不可逆损伤。神经元是典型的减数分裂后细胞，当成为神经元后，则失去DNA的合成能力，所以神经元一旦损伤就不能再通过细胞分裂来补充。NAA减少可能与NAA合成减少，水解酶增加有关，与神经元损伤程度成比例;也可能与血流灌注不足、能量匮乏、神经元和胶质细胞坏死、病灶内细胞溶解消失等有关。缺血病程发展至2～6h时，Lac继续增加，NAA进一步减少，在这段时间内缺血代谢物的变化最快，可能是由于这段时间内脑组织缺血损伤的反应较剧烈 ［4，5］。
在缺血早期，尤其是0.5h内若缺血缺氧状态得到及时纠正，Lac可以恢复至正常水平，NAA也有所回升;但缺血病程超过2h，代谢物基本不能再恢复到原来水平。 1 HMRS在评价缺血缺氧性脑病的发生发展过程以及疾病的转归、预后方面起着重要作用，在临床应用中越来越广泛。
2.2 脑肿瘤
2.2.1 肿瘤鉴别 研究证明所有颅脑肿瘤的波谱都有改变，不同肿瘤的波谱特征存在差异，因此根据波谱的不同特征，可鉴别部分肿瘤。Kinoshita ［6］ 用60例不同脑肿瘤标本研究发现，非神经外胚层的肿瘤如脑膜瘤、转移瘤及脊索瘤等测不到NAA，NAA消失有助于与脑实质起源的肿瘤鉴别。除颅咽管瘤外，其余肿瘤胆碱浓度均升高，所有肿瘤Cr均有不同程度降低。星形胶质细胞瘤典型的 1 HMRS为NAA显著下降，Cho明显升高及Cr中等度下降。因此相应的NAA/Cr，NAA/Cho比值降低，Cho/Cr比值升高，并可出现脂肪酸及Lac峰。恶性胶质瘤易发生坏死，出现Lipid峰，而良性胶质瘤较少发生坏死，一般不出现Lipid峰。明确胶质瘤的分级对选择适当的治疗方法、估计患者预后均有重要意义。近来研究发现，NAA/Cho、Cho/Cr比值反映肿瘤的级别较为稳定，对肿瘤恶性程度的分级。IV级星形胶质瘤与其他低级肿瘤相比，NAA/Cho比值明显降低，而Cho/Cr比值升高（P<0.01）。不同级别的胶质瘤，除信号强度及比值差异有显著性外，总Cho构成亦不相同。由作者研究发现主要由脂肪酸构成的脂质峰在41%的恶性胶质瘤中存在，可作为肿瘤恶性度分级的辅助征象 ［7，8］ 。脑膜瘤典型波谱为NAA缺乏，Cho升高，CR降低，并出现丙氨酸信号。1.47ppm处丙氨酸波峰的被认为是脑膜瘤较为特征性的表现。脑非何杰金淋巴瘤可出现高耸的Lipid峰，可能与该肿瘤内大量巨噬细胞吞噬游离脂肪酸有关 ［10，11］ 。
2.2.2 评价治疗 1 HMRS可以了解脑肿瘤代谢特征，反映肿瘤生长潜能，评价不同治疗方法的疗效，从而对选择正确的治疗方案提供帮助。单纯脑肿瘤体积的缩小并不能作为评价资料反映的可靠指标 ［9］ 。Lazareff ［12］ 对10例儿童胶质瘤次全切除术后患者进行2年的随访。发现进展期肿瘤的Cho正常化比值（即肿瘤组织与对侧正常脑组织信号强度比值）明显升高（P<0.01），而临床稳定的肿瘤或体积缩小者，正常化比值显著下降，并长期保持的水平。Tedeschit已发现，Cho信号强度较正常增加45%以上提示恶变倾向或有肿瘤进展，增加程度<35%者则较为稳定。因此，Cho信号强度的变化是肿瘤代谢活动及进展可靠的指示器。恶性淋巴瘤对放疗有很高的敏感性，在放疗后MRI出现变化前， 1 HMRS可检测到NAA峰的上升及Lac峰下降。
2.3 儿童注意缺陷多动障碍 注意缺陷多动障碍（attention-deficit/hyperactivity disorder，ADHD）是常见的儿童发展时期精神心理行为异常，发病率3%～7%，其确切病因和病理改变尚不清楚 ［13，14］ 。目前资料认为可能存在脑内多巴胺通路（如纹状体前额叶通路）结构功能异常 ［15，16］ 。
1 HMRS研究发现，在为治疗的患儿中，双侧苍白球内NAA/Cr比值显著低于健康儿童，Cho/Cr比之单侧显著增高。NAA是神经元数量和活性的标志。其峰值减低提示神经元的死亡或丧失。最近动物实验表明，其峰值减低也提示严重的但可恢复的神经元功能障碍。 1 HMRS的发现为确定ADHD病变 的部位和程度提供了新的客观依据 ［17］ 。在接受哌甲酯（利他林）治疗后，约75%ADHD患儿中可显著改善行为和注意力。 1 HMRS发现一次服药后NAA/Cr比值增高，但于服药前相比差异无显著性。这种一次服药后NAA的变化是否反映了少量受损神经元的恢复以及经一段时间的正式治疗后，NAA/Cr比值能否进一步恢复尚有待于进一步远期观察。服药后Cho/Cr比值降至正常水平，与健康儿童间差异不再有显著性。Cho单侧增高，且可被哌甲酯影响减低的机制目前尚不太清楚。Cho主要位于胶质细胞内，在ADHD患儿中的增高是否提示有胆碱能系统兴奋性增高胆碱能系统与多巴胺能系统平衡失调或胶质细胞的增生，尚有待于更深的研究 ［18］ 。
1 HMRS可提供ADHD患儿基底节区的生化物质变化信息及对利他林的药物反应，由于目前ADHD的诊断上缺少客观的指标，可考虑无创的脑 1 HMRS作为ADHD诊断及疗效观察的辅助手段。
2.4 癫痫 癫痫是一种慢性临床综合征，其特点为反复发作的大脑神经元异常放电所致的大脑功能失调。但大部分原发性癫痫的原因不能确定，部分患儿可能并非脑组织形态结构的异常，可能与脑代谢及电生理等因素有关。波谱技术被应用于癫痫的病理生理研究中，取得了一些成果。 1 HMRS可以检测脑海马回神经元的NAA含量，评价颞叶癫痫患者的脑功能。研究发现，癫痫患者两侧颞叶的NAA均下降。枕叶的氨基丁酸水平下降。谷氨酸作为脑内主要的兴奋递质，其含量增加 ［19］ 。研究发现，19例具有颞叶癫痫或颞叶外结构病灶的局灶性癫痫病人，发现74%病人在至少一侧的颞叶内侧区域存在NAA/Cr比值的降低。癫痫大发作于颞叶的NAA/Cr比值降低有关，病灶部位及性质与NAA/Cr比值不具有相关性，提示孤立的脑结构病灶可能引起远处神经元的代谢异常［20］ 。
2.5 其他 1 HMRS对其他的儿童脑部疾病如脑结核、艾滋病的脑部病变、脑白质病变及脑肿瘤放疗后改变等方面皆有所研究，对此类疾病的诊疗有一定的指导意义。
3 展望
1 HMRS的化学特异性是它在神经元的研究中起十分重要的作用，并且MRS是无创的，它能从活体组织中获得神经化学信息，可在同一个体中重复检测，随着可测定化合物的增多，操作技术的成熟，MRS将越来越成为神经生物学领域研究细胞和分子的有力手段。MRS提供的代谢物生化轮廓可将缺血、肿瘤、变形及其他病理生理过程区分开来，在疗效评价方面也是十分有用的。它为临床医学提供的最重要前景就是它能测定疾病过程中各阶段的特定化学变化。
当然，无论从实验方法，还是生物学、医学应用，MRS都正处在发展阶段，它的广泛应用仍然依赖于方法、技术及仪器的进一步改进和发展。
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（收稿日期:2004-06-22）
作者单位:200065上海同济大学附属同济医院影像科
（编辑若 木）