1、熊美连熊美连2014.03.082014.03.08中枢神经系统中枢神经系统MRSMRS解读解读What does 1H-MRS tell us？Not architecturebut metabolitesMRSMRS（magnetic resonance spectroscopy,MRS）是目前唯一能够无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术基本原理基本原理与MRI相同，遵循Larmor定律=Y化学位移化学位移（chemical shift）在相同环境条件（PH值、温度、均匀外磁场等）下，由于所处的分子结构不同所处的分子结构不同所致的同一原子核进动频率出现差异同一原子核进动频率出现差异的现象
2、MRSMRS成像的基础成像的基础1 1H H在在H H2 2O O和脂类和脂类(-CH(-CH3 3)具有不同的化具有不同的化学环境，则有不同的进动频率学环境，则有不同的进动频率LipH2O450Hz，3.0T225Hz，1.5T频率绝对差值具有场强依赖性，难以记忆，实际意义不直观以“百万分之”（parts per million,ppm）表示时，化合物的频率差别是恒定恒定的（无场强依赖性）3.5ppm成像技术成像技术仪器：1.5T，3.0T序列序列：PRESS，STEAM，CSI 参数：TR，TETE，NEX体素大小：222cm3体素位置体素位置PRESSPRESS：P Point RERE
3、solved S Spectroscopy S Sequence STEAMSTEAM：STSTimulated E Echo A Acquisition M ModeCSICSI：C Chemical S Shift i imaging序列序列空间定位技术准确采集感兴趣容积(volume of interest,VOI)体素内的信号，而不被VOI以外的信号污染-关键关键单体素：PRESS，STEAM多体素：CSI点分辨波谱（PRESS）：1个90脉冲，2个重聚的180脉冲 打击梯度（180脉冲的两旁）特点：信号完全恢复，信噪比高适合长T2物质波谱分析（Cr，Cho，NAA）激励回波采集模式（
4、STEAM）：3个90脉冲 打击梯度（在混合时间内）特点：信号不完全恢复，信噪比低适合短T2物质波谱分析（mI，Glx）化学位移成像（CSI）：多体素成像：二维或三维特点：一次采集覆盖范围大，可得到多个体素的代谢物谱线磁场均匀性要求更高采集时间长谱线质量和稳定性不如单体素技术可靠回波时间（回波时间（TETE）短回波（30ms）可见脂肪信号基线易不稳可显示短T2代谢物（Glx，mI）信号强度高长回波（135ms）可显示代谢物较少基线平稳利于显示长T2物质（NAA，Cr，Cho）短T2物质丢失体素位置体素位置三平面定位（互相垂直）原则：避开血管、血液成分、脑脊液、空气、脂肪、坏死区域、金属、钙化以
5、及骨骼等体素位置体素位置肿瘤性病变：实性部分囊性病变：肿瘤边缘脓肿：脓腔代谢性脑病、缺血缺氧性脑病：扣带回，脑室旁白质特定部位：基底节，中脑，脑室内脑脊液波谱评价波谱评价谱线的基本概念主要代谢物及其意义伪影基本概念基本概念基线横轴：化学位移（即频率）纵轴：信号强度线宽偶联常数主要代谢物及意义主要代谢物及意义氮-乙酰基天门冬氨酸（N-acetyl aspartate，NAANAA）CrCreatine肌酸（Cr）和磷酸肌酸（pCr）ChoCholine胆碱复合物乳酸（LacLactic acid）脂质（LipLipid）肌醇（myo-inositol，mImI）谷氨酸类化合物（GlxGlx）丙氨
6、酸（AlaAlanine）NAANAA第一大峰，位于2.022.02-2.05ppm存在于神经元胞体及其轴索中，是正常神经元正常神经元的标志物NAA降低往往提示神经元的脱失或功能障碍CrCr第二大峰，位于3.023.02ppm，少量位于3.94ppm是能量利用、储存的重要化合物标志着细胞的能量状态，含量相位稳定，常被作为相对定量测量时的参照物升高：创伤，高渗状态降低：缺氧、卒中、肿瘤ChoCho位于3.23.2ppm与细胞膜磷脂代谢有关，参与细胞膜构成是评价脑肿瘤评价脑肿瘤的重要共振峰之一，肿瘤快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快Cho升高：肿瘤，炎症，慢性缺氧降低：卒中、脑病（肝性脑病
7、、AIDS）等LacLac位于1.33-1.351.33-1.35ppm，双峰（TE=135ms，倒置双峰）正常情况检测不到正常情况检测不到-无氧呼吸终产物此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制，糖酵解过程加强升高：缺血，先天性代谢异常，肿瘤，炎症，脓肿等TE=30TE=135MELAS病LipLip位于0.9-1.330.9-1.33ppm短TE序列显示正常脑组织不可见正常脑组织不可见细胞膜崩解脂滴形成此峰多见于坏死脑肿瘤坏死脑肿瘤中，其出现提示坏死坏死的存在升高：肿瘤，脓肿，急性炎症，急性卒中mImI位于3.563.56ppm，仅短TE序列可见胶质细胞的标志物，反映渗透压的异常升高：与胶质增生有
8、关，如肿瘤，炎症，慢性缺氧降低：卒中、脑病（肝性脑病、AIDS）等GlxGlx位于2.1-2.52.1-2.5ppm，仅短TE序列显示谷氨酸（Glu）是一种兴奋性神经递质兴奋性神经递质，在线粒体代谢中具有重要功能谷氨酰胺（Gln）是一种抑制性神经递质，抑制性神经递质，参与神经递质的灭活和调节活动升高：肝性脑病，严重缺氧AlaAla位于1.471.47ppm双峰升高：脑膜瘤，脓肿代谢物定量相对定量计算比值：NAA/Cr，Cho/Cr，Cho/NAA，NAA/（Cho+Cr）等相对定量可以消除生物体及外磁场等的影响，应用较多波谱伪影波谱伪影不易识别硬件的优化程度及稳定性很关键很关键伪影类别：p化学
9、位移伪影p磁磁敏感性伪影：敏感性伪影：鬼影-3.5-4.0ppm，表现为若干密集的异常振幅 涡电流伪影1.0-2.0ppm，尖锐下降p运动伪影：代谢物在谱线上呈分裂双峰 患者配合是关键正常谱线分析正常谱线分析Hunter角：上升方向代谢物的比值p扣带回灰质：Cho/Cr 0.680.06 NAA/Cr 1.40.10p脑室旁白质：Cho/Cr 0.960.12 NAA/Cr 1.610.14p海马：NAA/（Cho+Cr）0.72影响代谢物浓度的因素影响代谢物浓度的因素成像技术：场强，扫描序列及参数个体差异：年龄，体温脑内不同部位：中脑Cho峰较高基础疾病的影响：肝、肾疾病影响Cr的生成MRS
10、MRS在中枢神经系统的应用在中枢神经系统的应用脑肿瘤肿瘤颞叶癫痫癫痫：海马硬化代谢性疾病代谢性疾病：线粒体脑肌病（MELAS），肝豆状核变性，苯丙酮尿症系统性疾病系统性疾病：肝性脑病脑血管病脑血管病：脑梗死神经退行性神经退行性疾病：Alzheimer病，帕金森等其他：缺血缺氧性脑病缺血缺氧性脑病，白质脑病，MS、颅脑外伤等脑肿瘤谱线形式脑肿瘤谱线形式NAA消失或降低 Cho显著升高，Cr轻度下降 可有Lac/Lip出现坏死囊变区内NAA、Cho、Cr均明显降低，伴Lac 峰Lac峰与肿瘤分级直接相关MRS在脑肿瘤中的应用：p鉴别肿瘤与非肿瘤p肿瘤的定性与分级p鉴别原发肿瘤与转移瘤p胶质瘤放疗后
11、的坏死与复发肿瘤与非肿瘤Cho/NAA2.5时，敏感性90%，特异性86%女，56岁，头部胀痛2月余，加重7天 Cho/NAA=3.75间变型少突胶质细胞瘤（级）男，44岁，反复头痛3月余 2013-06-10Cho/NAA=0.522013-07-01肿瘤定性淋巴瘤：Lip峰明显升高脑膜瘤：Ala峰和Glx峰出现高度提示肿瘤分级高级别：Cho峰升高显著，NAA和Cr降低明显 Lac峰与恶性度相关 Lip峰见于高度恶性肿瘤半坏死 mI峰降低良恶性胶质瘤比值指标恶性胶质瘤良性胶质瘤Cho/NAA6.181.972.381.90Cho/Cr4.652.212.251.21NAA/Cr0.510.1
12、51.281.35Cho/NAA2.5时，对鉴别良恶性有统计学意义男，44岁，反复发作性四肢抽搐、人事不省9个月TE=30TE=135Cho/NAA=0.94Cho/NAA=1.44男，44，反复头痛20余天，加重1天 SVS：TE=135VOI置于坏死区CSI：TE=135VOI置于强化缘（即肿瘤实性部分）CSI；TE=135Cho/NAA=6.36VOI置于肿瘤区原发性与转移性NAA峰和Cr峰部分或完全缺失 转移瘤瘤周Cho峰升高 原发肿瘤浸润 若无Cho水平升高 转移瘤所致血管源性水 肿有关女，56岁，头部胀痛2月余，加重7天 VOI置于肿瘤边缘，Cho明显升高，Cho/NAA=3.84
13、肿瘤的进展连续的MRS检查可用于随诊胶质瘤的进展Cho水平增加45%45%为进展的进展的特征未进展即Cho水平降低、不变或增高35%女，35岁，反复头晕2个月，发作性人事不省4小时 2010-12-03术后复查2012-09-24TE=135135TE=30Cho/NAA=0.58Cho/NAA=1.142013-09-09复查TE=135Cho下降Cho/NAA=0.45Cho/NAA=0.78TE=30评价肿瘤的治疗反应放射性坏死：Cho峰降低，Lac和Lip峰增高复发：Cho峰增高和Cho/NAA比值升高男，13岁，右额颞顶叶胶质瘤病术后7月 Cho/NAA=9.13Cho/NAA=3.
14、94ChoMRS具有明显优势：照射剂量40Gy，乳酸峰增高；放射性坏死者，显示NAA、Cho、Cr均大幅度下降 而出现细胞坏死峰（02.0ppm之间宽大的波峰）肿瘤复发者，Cho/NAA和Cho/Cr增高，乳酸峰出现放射性损伤放射性损伤颞叶癫痫的发生与海马硬化海马硬化密不可分，海马硬化是指海马区域出现神经细胞丢失和胶质细胞增生的病理改变MRI对颞叶癫痫的诊断主要依靠对海马形对海马形态学态学研究以及MRS有助于颞叶癫痫的定性、定侧癫痫癫痫波普改变NAA水平下降：神经元丢失/功能障碍Cho和Cr升高：胶质细胞和星形细胞增生Lac、Lip峰癫痫发作24小时内检测到，可持续存在7天NAA/Cho+Cr
15、比值被认为是颞叶癫痫表现最敏感指标正常成人的 MRS 波谱NAA/（Cho+Cr）最低值为0.72 0.72，低于 0.67 则为异常女，41岁，发作性头部及左手异动26年 NAA/Cho+Cr=0.59NAA/Cho+Cr=0.78男，39岁，发作性四肢强直26年 右：NAA/Cho+Cr=0.68左：NAA/Cho+Cr=0.88LR线粒体脑肌病线粒体脑肌病MELAS病（mitochondrial encephalopathy with lactic acidosis and stroke）即线粒体脑病、乳酸中毒和中风综合征线粒体细胞内提供能量的重要细胞器，受损不能正常供能，导致横纹肌或伴
16、有脑组织损害的疾病原发和继发：基因缺陷，中毒、缺血、感染等临床表现：脑中风和中风样发作，反复影像学表现：脑梗死，脑回样，顶枕叶多见，不具大血管分布特点MRS：出现Lac波男，37岁，视物模糊8天，反映迟钝9天，伴全身乏力Te=30Te=135Te=135TE=30时见乳酸双峰 TE=135时呈倒置双峰VOI置于病灶区乳酸峰特别明显VOI置于相对正常脑实质内，仍见乳酸峰阿尔茨海默病阿尔茨海默病Alzheimer 病(AD)是由于大脑皮层神经元丧失及功能障碍而导致的进行性智能障碍性疾病神经纤维缠结和老年斑是两个特征性的病理表现脑萎缩具有特征性，最初累及海马，颞叶后部及顶叶MRS：NAA含量下降，肌
17、醇（mI）含量升高mI/CrmI/Cr0.700.70则高度提示ADmI升高具有一定的特异性，但具体机理仍不清楚NAA/Cho+Cr=0.53mI/Cr=0.92NAA/Cho+Cr=0.66 mI/Cr=1.18女，女，5656岁，记忆力下降岁，记忆力下降1 1年年其他其他海绵状脑白质营养不良Canavans disease NAA 明显升高缺血缺氧性脑病：Lac峰，NAA峰下降肝性脑病 mI/Cr Cho/Cr Glx/Cr MRS成像基础-化学位移扫描要点：TE的选择，VOI的确定，患者配合谱线分析：NAA，Cr，Cho，Lip，Lac临床意义：可提供补充的信息 增加鉴别诊断信息 理解疾病的生理状态 定量与半定量分析小结小结Tanks for your attention！
