1、磁共振波谱技术磁共振波谱技术 MRSMRSMRS可以检出具有生理及病生理意义的代谢物在体、直接、无创采集原理:与MRI相同，遵循Larmor定律MRI：信号的变化随时间变化的函数MRS：信号的振幅随频率分布的函数原理原理Larmor equation旋磁比不同原子核共振的频率不同MRSMRS应用应用MRS较成熟的技术应用于中枢神经系统及前列腺疾病需要特殊的线圈及软件31P在肌肉中及中枢神经系统的应用其他核的波谱技术尚在临床研究阶段13C、23NaMRSMRS可以看到什么？可以看到什么？MRSMRS基本概念基本概念不同化学结构中的氢原子，其进动频率不同这种由于所处的分子结构不同所致的同一原子核进
2、动频率出现差异的现象称之为化学位移现象水中的氢质子在1.5T场强条件下的进动频率是63.9MHz长链脂肪酸中的氢质子在同场强条件下的进动频率为63.9MHz-224Hz绝对频率差实际意义较小以“百万分之”（parts per million，ppm）来表示化合物之间的频率差别是恒定的。（无场强依赖）3T3T脑白质的脑白质的MRSMRS谱线谱线移动脂肪0.9-1.3ppm乳酸（Lac）1.33ppmN - 乙 酰 天 门 冬 氨 酸（NAA）2.02ppm谷氨酸类化合物复合峰 （ G l x ） 2 . 1 -2.4,3.78ppm总肌酸（Cr）3.03总胆碱（Cho）3.02肌醇（mI）3.5
3、6谱线的判读谱线的判读谱线的要求： 信噪比好（SNR） 均匀性好 一致性好SNR通常在频率域定义为最大代谢物的峰高度除以无信号区噪声的振幅的均方根波谱的基本概念波谱的基本概念峰下面积与代谢物浓度呈正比线宽与化合物的T2*弛豫时间和磁场的均匀度有关，它决定谱线的频率分辨率原子核存在共价键，会形成自旋-自旋偶联，则表现为特定形态的峰MRS vs MRIMRS vs MRI基于组织中水的T2弛豫时间，及脂肪的信号信号来源于全脑，解剖信息来自质子及分布及其在及其在不同组织中的相对弛豫率的不同T2WI，T1WI，FLAIRMRS vs MRIMRS vs MRI基于代谢物的T2弛豫时间信号来源于脑的特定
4、区域PRESS，STEAM，CSIMRSMRS的空间定位的空间定位准确采集感兴趣区容积（volume of interest，VOI）体素内的信号，而不被VOI以外的信号污染，是MRS成功的关键单体素多体素MRSMRS选用的序列选用的序列活体影像选择波谱ISIS激励回波采集模式STEAM点分辨波谱PRESS活体影像选择波谱(image select in-vivo spectroscopy，ISIS) 反转脉冲适用于射频脉冲不均匀的表面线圈，且磁化矢量全部反应的Z轴上，T2弛豫丢失很少，有利于短T2的核，常用于31P-MRS缺点是费时，对运动伪影敏感激励回波采集模式（stimulate ech
5、o acquisition mode，STEAM）优点是一次激发就可采集，不需要相位再循环；水抑制充分；体素边缘的锐利度好；空间定位准确缺点是有近50%的信号丢失，造成信噪比较低点分辨波谱（point resolved spectroscopy，PRESS）主要是运用了重聚相位的1800脉冲，减少了信号的丢失选择长回波时间时（TE50ms）会导致短T2代谢物的丢失，且信噪比下降MRSMRS的技术考虑的技术考虑不同的场强不同的序列（PRESS或STEAM）不同的参数（TE） 所得的谱线均会有差别，代谢物比值也有所不同3.0T vs 1.5T3.0T vs 1.5TPress：TR1500ms，T
6、E35ms3.0T vs 1.5T3.0T vs 1.5TPress：TR1500ms，TE35ms1.5T PRESS vs STEAM1.5T PRESS vs STEAMTR1500ms，TE35ms1.5T PRESS vs STEAM1.5T PRESS vs STEAMTR1500ms，TE35ms3.0T PRESS vs STEAM3.0T PRESS vs STEAMTR1500ms，TE35msTRTR时间不同的谱线时间不同的谱线PRESS3000ms1500msTETE时间不同的谱线时间不同的谱线PRESS144ms35ms回波时间的影响回波时间的影响短回波（TE50ms
7、）+基线平稳+TE=144有利于观察乳酸峰 - 很少有脂肪信号 - 信号强度弱 - 丢失所有短T2的代谢物MRSMRS的技术选择的技术选择开始运用MRS技术前，应充分评价磁共振系统的MRS技术所能提供的质量，根据所需观察的代谢物来确定所用的序列及所有参数。MRSMRS的定量计算的定量计算绝对定量与相对定量相对定量：以各种代谢物峰的高度或峰下面积的比值进行定量分析绝对定量：以内源性的水或独立的外源性的标准浓度的物质作参照进行计算机体对代谢物浓度的影响因素机体对代谢物浓度的影响因素年龄脑内不同部位体温肝、肾参与Cr合成，肝病时Cr下降糖尿病、肾病、渗透压异常、移植肾、输液均匀影响MRS的结果影响比
8、值的因素影响比值的因素序列：明显影响TE时间：明显影响TR时间：有些影响体素位置：明显影响体素大小：有些影响磁场均匀性：有些影响VOI的有效设置Hunter，s angle白质灰质128966432常规采集参数常规采集参数SV：PRESS序列TR1500msTE35msVOI 2*2*2cmNAV：128采集时间短CSI：PRESS序列TR1500msTE35msVOI 10mm*Matrix 16*16采集时间长SV vs CSISV vs CSI单体素波谱容易实现成像时间相对短相对容易克服磁场不均匀的影响谱线的基线稳定谱线的定性分析好化学位移成像覆盖范围大，一次采集获得较多信息成像时间长容
9、易受到磁场不均匀的影响谱线质量常受影响单体素波谱单体素波谱多体素波谱多体素波谱代谢物分布图代谢物分布图MRSMRS的伪影的伪影运动伪影大部分不易观察，导致线宽增加，频率分辨力下降代谢物在谱线上呈分裂峰，多见于患者头在两个不同位置上来回运动在波谱采集定位后患者头部移动，导致采集的体素并非设定的体素化学位移伪影通常只影响单体素采集化学位移偏离，发生在谱线后处理是拟合算法不正确时，标记错误激发的化学位移伪影，出现在应用选层脉冲或读出梯度时磁敏感伪影是最易观察到的MRS伪影，通常出现在3.5-4.0ppm区域。通常被称为鬼影（ghost）涡电流伪影常在谱线的1.0-2.0ppm出现一个尖锐的下降体素外
10、的磁敏感物质的干扰，不仅影响单体素采集也影响多体素采集1 1HMRSHMRS的临床应用的临床应用局灶性病变的定性代谢性疾病缺氧脑病（HIE）癫痫（定位、定侧）痴呆精神疾患的辅助检查弥漫或特定区域病变Alzheimer病代谢性疾病颞叶癫痫肝性脑病胎儿期发育异常创伤国外正常值选择区域国外正常值选择区域41-6041-60岁组的正常比值（岁组的正常比值（3.0T3.0T）前扣带回灰质NAA/Cr: 1.410.09Cho/Cr: 0.870.07mI/Cr: 0.600.24后扣带回灰质NAA/Cr: 1.400.10Cho/Cr: 0.680.06mI/Cr: 0.560.07判读较判读较脑内肿瘤
11、脑内肿瘤胶质瘤的诊断和分级肿瘤边界的评价鉴别原发和转移鉴别肿瘤和某些感染性病变胶质瘤放疗后坏死与复发的鉴别CASE1CASE1胶质瘤胶质瘤少突胶质细胞瘤少突胶质细胞瘤级级CASE2CASE2胶质瘤胶质瘤 级星形细胞瘤级星形细胞瘤CASE3CASE3肥胖型间变型星形细胞瘤肥胖型间变型星形细胞瘤级级CASE4CASE4胶质瘤病胶质瘤病CSAE5CSAE5男男 55岁岁 AIDS， 低热低热2周，嘴角左偏周，嘴角左偏CSAE6CSAE6MRS提示神经元损伤，出现明显的无氧酵解，无明显胶质增提示神经元损伤，出现明显的无氧酵解，无明显胶质增生生Cho升高提示肿瘤性病变不除外，建议增强升高提示肿瘤性病变不
12、除外，建议增强MRICSAE7CSAE7男男 48岁，岁， 左肾癌术后左肾癌术后1年，左侧肢体无力年，左侧肢体无力1周周CASE8CASE8女女 39岁，岁， 星形细胞瘤术后星形细胞瘤术后CASE9CASE9脑脓肿与脑囊性肿瘤的鉴别脑脓肿与脑囊性肿瘤的鉴别CASE10CASE10脑膜瘤：脑膜瘤：Cho升高，升高，NAA及及Cr几乎消失，提示脑外肿瘤几乎消失，提示脑外肿瘤CASE11CASE11男男 69岁，岁， 癫痫发作半月，有失语，右手抽搐，右侧肢体无力。肺部发现一肿块癫痫发作半月，有失语，右手抽搐，右侧肢体无力。肺部发现一肿块外院发现颅内多发占位半月，增强多呈环形强化外院发现颅内多发占位半
13、月，增强多呈环形强化代谢性脑病代谢性脑病线粒体脑肌病线粒体脑肌病MELAS发病机制多由于mtDNA的A3243G点突变，线粒体的结构及功能异常，导致细胞呼吸链受损，ATP形成障碍，组织代谢能量不足，出现的无氧酵解，产生乳酸，易出现在需氧量较多的组织。CASE12CASE12CASE13CASE13男男 12岁岁 发作性左侧肢体抽搐伴意识障碍发作性左侧肢体抽搐伴意识障碍2年年CASE14CASE14女女 23岁，岁， 发作性右上肢无力发作性右上肢无力3年年脑脊液检测脑脊液检测CASE15CASE15男男 20岁，岁， 反复抽搐反复抽搐4年，左侧偏盲年，左侧偏盲1月月CASE16CASE16女女
14、9岁，岁， 反复抽搐伴肌酶升高反复抽搐伴肌酶升高20个月个月肝性脑病肝性脑病肝细胞功能衰竭，或门体循环分流所致的神经精神异常性格改变、行为异常、智能减退、神经错乱扑翼样震颤、肌张力升高、病理征、共济失调继发神经元功能异常、代谢异常、星形细胞水肿、脑内锰异常沉积、脑水肿、神经元脱失致脑萎缩肝性脑病的临床诊断肝性脑病的临床诊断认知功能改变脑电图节律减慢大脑神经生化/神经介质动态平衡失常血氨水平异常脑脊液的Glx、氨浓度异常渗透压的动态平衡改变CASE17CASE17男男 69岁，岁， 肝硬化，血氨水平肝硬化，血氨水平79mol/L小儿缺血缺氧性脑病小儿缺血缺氧性脑病7月，喂养后无反应月，喂养后无反
15、应其他（真菌）其他（真菌）活检：培养出活检：培养出 毛霉菌丝毛霉菌丝梗死梗死假瘤性脱髓鞘假瘤性脱髓鞘ADEMADEM男男 40岁，岁， 头晕头晕1月，四肢无力月，四肢无力2周周SLESLE癫痫癫痫主要用于颞叶的定侧，文献多采用TE=135ms/144ms的序列，计算NAA/Cr、NAA/（Cho+Cr）的比值有报道：MRS可显示87%的海马的NAA浓度和NAA/（Cho+Cr）比值异常，其中27%的病例MRI海马结构无异常仍有无法判断的病例，需结合EEG/PET等左侧海马硬化左侧海马硬化女女 15岁，发作抽搐岁，发作抽搐2年年痴呆的研究痴呆的研究男男 72岁，岁， 记忆力障碍记忆力障碍8年，年， 阿尔茨海默病阿尔茨海默病精神疾患的研究精神疾患的研究国外研究较多精神分裂症情感障碍（抑郁，焦虑多动症等形态学多正常，期望MRS提供有用的代谢物质改变信息总结总结MRS可提供补充的信息在某些疾病评价上增强诊断信心更好的理解疾病的病生理状态可以进行定量半定量的分析
