头颅磁共振波谱MRS.ppt

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1、医学影像新技术介绍(一)头颅磁共振波谱头颅磁共振波谱n磁共振波谱磁共振波谱(magnetic resonance spectrum(magnetic resonance spectrum，MRS)MRS)是最典型的是最典型的分子成像技术分子成像技术在分在分子水平上直接反映代谢变化并用波谱和影子水平上直接反映代谢变化并用波谱和影像表达出来。像表达出来。nMRSMRS为研究组织代谢和功能的无创性方法为研究组织代谢和功能的无创性方法，常用的原子核有：，常用的原子核有：1 1H MRSH MRS主要检测胆碱主要检测胆碱、肌酸、脂肪、氨基酸、酮体及乳酸等代、肌酸、脂肪、氨基酸、酮体及乳酸等代谢物质；谢物

2、质；3131P MRSP MRS，主要用于能量代谢的研，主要用于能量代谢的研究。究。n利用核磁共振基本成像原理及其化学利用核磁共振基本成像原理及其化学位移和自旋耦合现象测定人体能量代位移和自旋耦合现象测定人体能量代谢和体内化学物的一种检测技术。谢和体内化学物的一种检测技术。MRSMRS所获得的是定量的化学信息，用所获得的是定量的化学信息，用数值和图谱的形式来表示。数值和图谱的形式来表示。n原子核的共振频率与外加磁场强度有原子核的共振频率与外加磁场强度有很规律的关系。很规律的关系。n化学位移如果以外加磁场运行频率的化学位移如果以外加磁场运行频率的百万分之比数百万分之比数(ppm)(ppm)来表示

3、，同一原来表示，同一原子核在不同的外加磁场下其化学位移子核在不同的外加磁场下其化学位移ppmppm值相同，不同的化合物可以根据值相同，不同的化合物可以根据其在频谱线频率轴上的共振峰的不同其在频谱线频率轴上的共振峰的不同加以区别。加以区别。n根据检测体素分类：根据检测体素分类：MRSMRS有两种方法有两种方法：单体素：单体素MRS(single voxel MRS)MRS(single voxel MRS)和多和多体素体素MRS(multi voxel MRS)MRS(multi voxel MRS)。n单体素质子谱可以选择性采集一个感单体素质子谱可以选择性采集一个感兴趣区体素的谱线，而多体素质

4、子谱兴趣区体素的谱线，而多体素质子谱可以在一次数据采集中获得感兴趣区可以在一次数据采集中获得感兴趣区中多个体素的谱线，可以同时反映多中多个体素的谱线，可以同时反映多个部位代谢物的空间分布。个部位代谢物的空间分布。影响因素影响因素n1.1.匀场匀场n2.2.抑水抑水n3.3.体素位置和大小体素位置和大小 脂肪、脑脊液、骨组织、大血管及颅内含脂肪、脑脊液、骨组织、大血管及颅内含气的窦道影响很大气的窦道影响很大,因此体素设置应该尽量因此体素设置应该尽量避免这些组织避免这些组织 外部加用饱和带也可以抑制感兴趣区以外外部加用饱和带也可以抑制感兴趣区以外组织的污染组织的污染n4.TE 4.TE 与与TR

5、TR 的参数的参数n5.5.异物的影响异物的影响 金属异物会对磁场的均匀性造成很大的影金属异物会对磁场的均匀性造成很大的影响响,从而造成假象谱线。从而造成假象谱线。n6.6.病人移动的影响如果在检查过程中病人病人移动的影响如果在检查过程中病人的轻微移动的轻微移动,极易造成波谱的不真实性极易造成波谱的不真实性n脑波谱中几种主要的代谢产物有脑波谱中几种主要的代谢产物有N-N-乙乙酰天门氡氨酸酰天门氡氨酸(NAA),(NAA),胆碱胆碱(Cho),(Cho),肌酸肌酸(Cr),(Cr),肌醇肌醇(MI),(MI),乳酸乳酸(Lac),(Lac),脂质峰脂质峰(Lip),(Lip),丙氨酸丙氨酸(Al

6、a),(Ala),琥珀酸琥珀酸(Suc),(Suc),乙酸乙酸(Ace),(Ace),甘氨酸甘氨酸(Gly),(Gly),谷氨酸谷氨酸(Glx)(Glx)及氨基酸及氨基酸(AA)(AA)NAACrChoLacLipnNAANAA是神经元的标志物，通常位于是神经元的标志物，通常位于2.02ppm 2.02ppm 处，它的含量多少反应神经处，它的含量多少反应神经元数目和功能状况；元数目和功能状况；nChoCho来源于磷酸胆碱、磷脂酰胆碱信号来源于磷酸胆碱、磷脂酰胆碱信号，单一峰常出现在单一峰常出现在3.21PPM3.21PPM处处,ChoCho代代表髓鞘的降解产物的浓度，与维持髓表髓鞘的降解产物的

7、浓度，与维持髓鞘化的完整性有关，在星型胶质细胞鞘化的完整性有关，在星型胶质细胞和少枝胶质细胞中明显高于其它细胞和少枝胶质细胞中明显高于其它细胞。nCr Cr 峰值位于峰值位于3.02ppm 3.02ppm 处处,另一峰位于另一峰位于3.94ppm3.94ppm处处,它代表了肌酸它代表了肌酸(CreatineCreatine)及磷酸肌酸及磷酸肌酸(PhosphocreatinePhosphocreatine)的总含的总含量量,Cr,Cr 是高能磷酸化合物的储备以及是高能磷酸化合物的储备以及ATPATP和和ADP ADP 的缓冲剂的缓冲剂,Cr,Cr 的下降常常提的下降常常提示神经胶质细胞的能量不

8、足示神经胶质细胞的能量不足,也表示神也表示神经元的能量供应不足。经元的能量供应不足。CrCr可以作为细可以作为细胞完整性的可靠标志。胞完整性的可靠标志。nLacLac乳酸峰出现在乳酸峰出现在1.33ppm 1.33ppm 处处,乳酸在乳酸在短短TE TE 时为正立双峰时为正立双峰,在长在长TE TE 时为倒置时为倒置双峰双峰,在长在长TE TE 时观测最为清晰。乳酸时观测最为清晰。乳酸峰在正常人脑波谱中一般测不到峰在正常人脑波谱中一般测不到,在氧在氧供的下降、糖酵解的加速、线粒体功供的下降、糖酵解的加速、线粒体功能紊乱、炎症、发酵等许多状态下会能紊乱、炎症、发酵等许多状态下会引起乳酸峰的升高引

9、起乳酸峰的升高nLip Lip 出现在出现在1.3 1.3 和和0.9ppm 0.9ppm 处处,在短在短TE TE 时时更易于观测。更易于观测。Lip Lip 的出现是细胞膜结构的出现是细胞膜结构的破坏导致的脂肪游离。大部分学者的破坏导致的脂肪游离。大部分学者认为认为Lip Lip 的出现与组织的恶性程度有关的出现与组织的恶性程度有关并与肿瘤的预后有相关性。并与肿瘤的预后有相关性。MRSMRS在脑部疾病中的应用在脑部疾病中的应用n癫痫癫痫n肿瘤肿瘤n梗塞梗塞n癫痫n磁共振波谱能早期发现癫痫灶及其所致的细胞损害。n采用NAA/ChoCr值为分析指标。n1 1、敏感性较高、敏感性较高n2 2、颞

10、叶由于受颅底结构及颞骨的影响、颞叶由于受颅底结构及颞骨的影响,体素局部的匀场和水抑制程度受到限体素局部的匀场和水抑制程度受到限制制,很难实现很难实现Cr Cr 和和Cho Cho 波峰的完全分波峰的完全分离离,这时计算它们的合并强度比较合理这时计算它们的合并强度比较合理可靠。可靠。判定异常标准判定异常标准v颞叶脑组织NAA/Cr+Cho 值低于0.6 判断为脑组织代谢功能异常。v双侧颞叶的NAA/Cr+Cho 差值大于0.07 时，较低的一侧为异常侧。波谱成像波谱成像(MRS)正常波谱图左侧NAA峰降低，NAA/Cr+Cho比值：左侧0.54，右侧0.62，提示致痫灶位于左侧。动态脑电图显示：

11、左侧颞区频繁棘波放电，与MRS结果相符合。n肿瘤 1、胶质瘤 2、转移瘤 3、淋巴瘤n共同点：为NAA下降、Cho 上升、Cho/Cr 升高,可出现Lip、Lac峰。n不同点：1、胶质瘤NAA随恶性程度的升高而减低。2、由于缺乏Cr激酶,转移瘤中Cr较高级别胶质瘤减低更明显甚至是消失的，Cho/Cr之间存在显著差异。3、淋巴瘤Cho 值可以高于正常脑组织3 倍并伴随明显高耸的Lip峰(被认为是其标志)。L ip 升高可能与淋巴瘤富含脂质有关。脑肿瘤脑肿瘤MRIMRI波谱分析：病灶区波谱分析：病灶区hoho升高，升高，1.33ppm1.33ppm出现倒置双峰乳酸峰出现倒置双峰乳酸峰胼胝体胶质瘤氢

12、质子波谱，1.3ppm处出现ip峰，为肿瘤坏死所致 脑膜瘤的氢质子波谱脑膜瘤的氢质子波谱(NAA(NAA降低，降低，ChoCho升高升高)n脑梗塞nMRS 可用于急性和超急性脑梗死的诊断,脑梗死病灶发生以下代谢改变:1、在常规MRI 未见异常改变时,MRS 即能早期发现Lac 峰。2、对发病24h、梗死区在T2WI 上呈高信号者,MRS 出现Lac 峰的范围常大于T2WI 的病灶范围。3、脑梗死病灶一旦出现Lac 峰,可持续数天数周不等,峰值随时间推移逐渐下降。4、通常在Lac 峰出现后,脑梗死病灶才有NAA 峰下降;5、Cr 和Cho 峰的改变不如Lac 和NAA 那样恒定，急性期胆碱复合物升高,升高的区域多见于白质区梗死的病灶,反映了细胞磷酯膜结构和髓鞘的崩解。脑卒中脑卒中NAANAA降低，降低，LacLac明显升高明显升高(倒置倒置)