磁共振波谱临床应用2.ppt

磁共振波谱临床应用 宣武医院放射科 王志群 前言 MRS 可以选择性地、无创地在活体检测细胞水平代谢变化,它的应用对了解各种疾病的生化、病理生理变化、组织代谢、化合物定量分析以及对临床诊断、判断疾病愈后及治疗效果均有非常重要的意义。 磁共振波谱的概念 在频率编码方向上获得化学位移，以分析被测组织的化学信息，甚至测量某些化学物的浓度，为临床诊断和治疗提供解剖以外的生化信息。 临床常用31-P和1H MRS信号的产生 射频激发原子核在垂直于（横断面）主磁场方向上产生一个净磁矩。该动量在共振（Lamor）频率下围绕主磁场的轴进动。 横向磁化矢量在T2弛豫过程中产生无线电波，该信号可被接受线圈检测到。 频率的显示通过时间信号的傅立叶转换来实现 MR波谱的一些核素和有关特性 MRS 的信号特点 MRS 与MRI原理类似,也是基于原子核的磁化。 两者均以质子成像为主,而水中含有大量质子，MRI成像实际反映的是组织中水含量的不同，而MRS所测代谢物浓度较低，生成的信号比水低10000倍，如果水的信号不被抑制，其他代谢物信号很难检测。因此水抑制是必须的。 化学位移（Chemical shift） 理想状态的Lamour方程 ?=?B0---(同一种原子核在相同的B0 场共振频率相同），在磁场均匀的条件下，只能产生一个波峰。 核外运动的电子云形成的环电流诱导的局部磁场，削弱B0场的作用 ?=?(B0-?B) ?B= ?B0 J –耦合(J-Coupling) 指两个自旋核之间的间接通过电子云的相互作用邻近有几个核，就会相应地诱导几个波峰 与外磁场无关。与化学位移频率相比，J－作用很弱。 基本原理 由于化学位移和J耦合现象，使不同化合物中的相同原子核产生和释放的频率不同，从而产生具有精细差异的共振峰与频率构成的函数图，即磁共振波谱。 MRS 谱线可以解释为在某一Lamor频率和频率位移下进动的自旋子的浓度。 定位技术 单体素（SVS) 采集一个波谱 多体素(MVS) 或化学位移成像（CSI） 3D波谱 基本脉冲序列(单体素PRESS) CSI （多体素PRESS序列） 波谱扫描技术 接收／发射线圈 匀场 水抑制 脂肪抑制 后处理（相位循环，基线校正，Zero Filling，曲线拟合） 波谱的定位策略 对比取样 保证体素的大小合适 位置相对固定 避免骨、空气界面 避免脂肪污染 NAA N-乙酰基类物质，包括N-乙酰天门冬酰氨（NAA）和N-乙酰乙酰天门冬谷氨酸（NAA) 存在于神经元和轴突中，是神经元的标志物 在肿瘤、炎症、退行性变等疾病中降低，敏感性高，特异性低。 Cho 胆碱类物质，主要由乙酰胆碱和磷酸胆碱等构成 存在于细胞的膜性结构中，在增生旺盛的细胞和降解的组织中升高明显，是细胞活性的标记物 Cr 肌酸类，包括肌酸和磷酸肌酸，是细胞能量代谢的产物，PCr--Pi+Cr+E 在细胞内含量相对稳定，在没有代谢的组织中降低。 Ins 肌醇，是一种六元环结构，与葡萄糖类似，在细胞的作用尚不甚明晰，可能与细胞的渗透压有关， 在Alzheimer 病中特异性升高，在糖尿病患者中也存在升高现象 Lipid 脂质峰见于一些肿瘤、梗塞和多发硬化急性期的患者，其可能与急性髓鞘脱失有关。 Lac 乳酸：在正常脑组织中不应该存在，是无氧代谢的产物，在急性脑梗塞和增生旺盛的肿瘤中显著升高。乳酸升高的程度，结合Cho的改变，被认为是肿瘤恶性程度的标志。 MRS 在脑疾病中的临床应用 癫痫 肿瘤 脑血管病 脑白质疾病 痴呆 （1）癫痫 近年来，手术治疗成为控制癫痫发作的有效措施，术前癫痫病灶的准确定位是决定手术成败的关键。 颞叶癫痫约占癫痫总数的2/3，其临床多为药物难治性癫痫。约65％－70％的颞叶癫痫患者病理为不同程度海马硬化改变 准确地判断海马硬化成为颞叶癫痫术前定位重要内容 MRS与癫痫病理学的相关性 颞叶癫痫的病理主要为海马硬化，表现为神经元丢失和神经胶质细胞增生。 神经元细胞丢失表现为NAA减低。 神经胶质细胞增生表现为Cho和Cr增高 正常志愿者的两侧海马波谱图及定位像 定位标准及结果 （2）脑肿瘤 肿瘤组织的波谱异常表现为 Cho峰升高，NAA及 Cr浓度减低。 波谱中 Cho峰包括多种具有胆碱的化合物；肿瘤组织中 Cho峰升高，与肿瘤细胞分裂增殖活跃和有丝分裂增加而致肿瘤细胞膜代谢异常增高有关 Cr降低与细胞迅速增殖而致能量衰竭和缺血有关。 胶质瘤 星形胶质瘤是脑内最常见的肿瘤 ,其一般波谱表现为NAA峰降低 ,Cho峰升高 , NAA/Cr、NAA/Cho比值降低及Cho/Cr 比值升高 ,有的病例在1.33ppm处可出现倒置的Lac峰