兰州大学医学影像学课件 MRI波谱成像.PPT

磁共振波谱(MRS)临床应用 医学磁共振技术主要有两大应用：磁共振成像（MRI）研究人体组织器官大体形态的病理、生理改变；磁共振波谱（MRS）研究人体能量代谢的病理、生理改变；二者的物理学基础都是核磁共振现象。 MRS是利用磁共振现象中化学位移作用和J-耦合两种物理现象.对特定原子核及其化合物进行分析，无损伤性研究活体组织生化代谢的一种新技术。 MRS是将一个空间内许多信号分别用不同的峰值曲线显示而成。其原理总的来说主要是通过射频脉冲激励被检物质的原子核，再将获得的磁共振信号经傅立叶转换，在化合物固有的位置上显示其波峰 任何原子核都具有磁矩和自旋的特性并能产生磁共振信号;临床最常用的原子有氢(1H),磷(31P)，碳(13C)，钠(23Na)及氟(19F) 。原子受激发后产生的信号构成了MRI和MRS成像的基础。在MRS分析中，我们可把从单一原子中所获得的信号进一步分解为各种化合物。由于磁场受到被检测的原子核周围的相联结的电子的屏蔽，因此磁场作用于原子核的效果并不是直接的，这就使信号的分解成为可能。不同化学环境中的原子核在不同的频率波段产生信号，这种磁共振频率分离的过程称作化学位移。这主要与磁场的强度有关，我们用极小的每百万单位来表示(PPM)。目前，人体临床研究多采用1.5T及以上场强的MRI和MRS一体化装置。主要设备包括:磁体、射频接收及合成设备、信号放大器和高性能计算机。 MRS面临的挑战 同水相比，脑内代谢物的含量非常低，使用特定技术抑制水波谱； MRS反映局部磁场的瞬间变经，任何原因引起磁场均一性的微小波动均较敏感，导致波峰增宽和重迭，从而降低MRS技术的分辨力和敏感度MRS面临信号定量分析的问题 定量方法 绝对定量：将已知含量的化合物作为标准，内标准多用内生水来计算代谢产物的浓度，很困难； 相对定量即某一化合物与另一相对不变的化合物含量之比； 半定量：直接测峰下面积。 检查方法 PROBE/SV 即单体素氢质子脑MRS检查（Single voxel proton brain exam）是一种自动检测的MRS技术，可在3分钟内得到波谱图，包括以下几个步骤；兴趣区定位；传导和接收增益，调整中央频率；体素匀场；水抑制；资料采集；资料处理，显示和储存。 MRS序列选择 激励回波法 （the Stimulated Echo Acquisition Method,STEAM）： 使用三个90°射频脉冲产生激励回波，对T2弛豫不敏感，常使用短TE，检测代谢物种类多，对运动敏感，信噪比低，对匀场和抑水要求严格； 点分辨法 （the Point Resolved Spectroscopy,PRESS） 使用一个90°脉冲、两个180°脉冲产生自旋回波，对T2驰豫敏感，使用较长TE，难以发现短T2物质，对运动不太敏感，信噪比高 影响MRS信噪比的因素 组织内原子核的自然浓度 磁场强度：MRS敏感性与磁场强度的2/3次方成正比，场强越高，敏感性和分辨率越高 兴趣区 信号采集次数 磁场均匀性 人脑代谢物的测定及意义 N-乙酰天门冬氨酸（NAA）位于波谱2.0ppm处，主要位于成熟神经元内，是神经元的内标记物，是正常波谱中最大的峰。许多脑疾病可起神经元的功能损害而致NAA下降，但Cavana病NAA升高，为一种遗传性脑白质营养不良，NAA升高为髓鞘形成障碍所致。 胆碱（Cho） 反映脑内总胆碱含量，包括磷酸胆碱、磷酯酰胆碱和磷酸甘油胆碱，波峰位于3.2ppm处，是细胞膜磷脂代谢的成份之一，反映了细胞膜的标志，在急性脱髓鞘疾病，Cho水平显著升高 肌酸（Cr）包括肌酸和磷酸肌酸，位于波谱3.0ppm处，参与体内能量代谢，Cr波峰比较稳定，常用作内标准。在正常脑波谱中，Cr是第三高波峰。 乳酸（LAC）乳酸是糖酵解的终产物，它的出现提示有氧呼吸不再有效进行，位于波谱1.32ppm，当TE从短TE变为长TE时，LAC峰会发生翻转。脑肿瘤、脓肿、囊肿及梗塞时会出现乳酸峰。 综上所述，核磁共振波谱是唯一无创伤性的研究活体器官、组织代谢、生化变化及化合物定量分析的方法。目前，MRS研究还处于从实验室向临床的过渡阶段，大量的研究工作正朝着开发临床功能的方向推进，期盼能从机体的代谢及能量变化所反映的病生理改变中发现疾病的早期信息，从而推动医学科学的进步 * * 脑膜瘤 脑膜瘤 脑外肿瘤，其特点为： Cho显著增高，Cr明显降低 NAA消失 GLX peak升高 Ala出现 星形细胞瘤 异常增生星形细胞侵犯正常神经元，典型表现 Cho显著升高，NAA显著下降，Cr中等不下降 NAA/Cr比值下降和Cho/Cr比值升高 利用NAA/Cr，NAA/Cho,Cho/Cr及LAC/Cr比值可对肿瘤进行分级