颅内疾病的H1+MRS检查-课件

1、颅内疾病的H1+MRS检查颅内疾病的H1+MRS检查What Can We See into MR spectroscopy? What Can We See into MR spectMRS的原理由于质子空间位置的不同，根据Lamour方程，自旋频率有轻微的差别：化学位移；1H有10ppm=640Hz(1.5T）31P 有30ppm=770Hz13C有200ppm=5000Hz19F有2000ppm=120000Hz空间定位PRESS 或者PRIME，抑制水中的1H信号，MRS的原理由于质子空间位置的不同，根据Lamour方程，自what if the nuclei emit slightl

2、y different frequency energy ?what determines the frequency ?energy differencefield strengthB0 what if the nuclei emit slightB0applied field Larmor frequency magic number for nucleus (gyromagnetic ratio) purely empiricalWhat is the real field that a nucleus sees ?mixture of outside field and local e

3、nvironmentB0blue H is different to green Hso frequency should changeB0applied fieldB0blue H is dA possible toy spectrumfrequencylooks more like real spectroscopydifferent nuclei give different peaksa real spectrum ?A possible toy spectrumfrequenRecording a spetrumexcitemany different frequencessort

4、out frequencies with Fourier transformRecording a spetrumexcitemanySpectrum with splittingdiagram from when do we see splitting ?H-C ? H-C-C-HNHCHCHCH2OCCH3CH3Spectrum with splittingdiagramreal splittingdiagram from real splittingdiagram from MRS的技术和影响因素1、扫描技术： H1+、P31 、13C、19F等；较常见的是1H和31P；2、 H1+ M

5、RS：Single voxel，Multi-voxel,3-D等；3、TE时间影响显示的波峰，如短TE显示的波较多（10、25ms),长TE（144、135ms等）；4、脑的不同部位和年龄影响组织内分子的含量，附近组织的影响。5、最小的Voxel为4mm,实验用甚至达2mm；一般化学物质浓度0.5mM-10mM。MRS的技术和影响因素1、扫描技术： H1+、P31 、13MRS成像技术如何定位：采用三个相互垂直的90度选层剃度； PRESS采用90180180度； 1、STEAM和PRESS的区别:前者不易受周围的信号污染，后者定位不如前者准确但是S/N是前者的2倍；2、CHESS抑制水分子的

6、信号：预饱和；MRS成像技术如何定位：采用三个相互垂直的90度选层剃度； 脑正常H+波谱分析1、NAA（N乙酰天门冬氨酸），2.022.6ppm,在神经细胞内，由神经元的线粒体产生；2、Cr（肌酸/磷酸肌酸Pcr），3.02ppm,能量代谢物；3、Cho(胆碱复合物），3.23ppm，磷酸胆碱(PC)和甘油酸胆碱(GPC)，细胞膜和脂质中，细胞膜的合成和降解；葡萄糖：3.4和3.8ppm,糖尿病可以升高。脑正常H+波谱分析1、NAA（N乙酰天门冬氨酸），2.02 4、Lac（乳酸），1.33ppm,双峰结构，正常脑组织内无；5、MI（肌醇），3.56ppm，少量为氨基乙酸和1-磷酸肌醇，与脑的

7、渗透调节和细胞膜磷脂代谢有关，为胶质细胞的指标；良性者升高，MI/Cr明显升高提示为非肿瘤性病变,短TE更明显，长TE受J-coipling影响；6、Glx(谷氨酸盐/谷氨酰胺/氨基丁酸）脑内活性物质，2.2-2.4ppm和3.6-3.8ppm,Glx高于NAA的1/3，提示升高，Glx明显升高提示为非肿瘤性病变，脑缺氧、肝昏迷、癫痫精神分裂等；7、Lip脂质波，1.4ppm,提示组织坏死，髓鞘发育前可以发现Lip波。 4、Lac（乳酸），1.33ppm,双峰结构，正常脑组织内MRsMRsPROBE-SVPROBE-SV颅内疾病的H1+MRS检查-课件2D MR SPECTROSCOPY2D

8、MR SPECTROSCOPY2D MR SPECTROSCOPY2D MR SPECTROSCOPY2D MR SPECTROSCOPY2D MR SPECTROSCOPY颅内MRS正常值颅内MRS正常值MRSMRSMRSMRS新生儿颅脑MRS特点 MI 和 Cho在新生儿较成熟脑高；MI在最初的的数月下降，Cho随着髓鞘化而下降；NAA和Cho出生时都很低，Cho在4月内持续升高并保持恒定，NAA在第一年保持恒定；成年后金属沉积波增宽；新生儿颅脑MRS特点 MI 和 Cho在新生儿较成熟脑高；颅内疾病的H1+MRS检查-课件颅内疾病的H1+MRS检查-课件颅内病变的MRS肿瘤MRS特点：N

9、AA下降甚至无，Cho升高，Cr可以下降，出现Lac以及Lip波；鉴别肿瘤和炎症：脓肿内出现氨基酸波Aas（0.9ppm),出现在长TE序中，短TE可能与Lip重叠；Cho,Cr和NAA下降，醋酸盐（1.92ppm)、琥珀酸盐（2.4ppm)、 Aas为细菌分解产物；但是在霉菌以及寄生虫感染没有AA；脑囊虫： Cho,Cr和NAA下降，Lac和Aas升高，醋酸盐（1.92ppm)、琥珀酸盐（2.4ppm)和 Aas升高提示非肿瘤；颅内病变的MRS肿瘤MRS特点：NAA下降甚至无，Cho升高 结核瘤：显著特点是Lip,NAA、Cho、Cr和MI减少甚至缺失；脑炎：NAA和NAA/Cr下降，慢性期

10、更加明显，Cr下降，Cho和Cho/ Cr显著升高，尤其疱疹病毒感染，出现MI提示炎症；弓形虫感染和淋巴瘤：淋巴瘤的NAA/Cr、NAA、Cr和MI降低，Cho升高，Lip和Lac升高，前者的Cho下降； 结核瘤：显著特点是Lip,NAA、Cho、Cr和MI减少甚左额叶病灶，长T1长T2信号左额叶病灶，MRS波谱分析MRS波谱分析 Glioblastoma AbscessGlioblastoma MR images of a patient with a brain abscessMR images of a patient with a MR images of a patient with

11、 a brain abscessMR images of a patient with aMRSMRSRepresentative in vivo 1H MR spectra for six cerebral abscesses demonstrate an inverted resonance around 0.9 ppm, which corresponds to amino acids. AA = amino acids, Ac = acetate, Ala = alanine, Lac = lactate, ms = millisecond, Suc = succinate. Repr

12、esentative in vivo 1H MR sMRS-abscessMRS-abscess颅内疾病的H1+MRS检查-课件颅内疾病的H1+MRS检查-课件脑脓肿的MRS1、在强化的脓肿壁、脓腔和周围水肿区内见显著和典型的Lac波，脓腔脓肿壁周围水肿区;2、脓肿壁、脓腔和周围水肿区内NAA下降，但是脓肿壁脓腔;3、随着Lac峰从中心向周围水肿区递减，Cho 和Cr递增。脑脓肿的MRS1、在强化的脓肿壁、脓腔和周围水肿区内见显著和succinate (Succ), acetate (Ac), alanine (Ala), lactate (Lac), and amino acids (AA)

13、. succinate (Succ), acetate (Ac)MRS在良恶性胶质瘤中的意义1、NNA显著降低，Cr中度降低，Cho升高；2、Lip和Lac提示肿瘤缺氧和坏死；3、Cho/NAA值与恶性相关性明显；4、出现Ala、Gly和PEA与恶性程度有关；5、MI以及MI/Cr，良性者较高；MRS在良恶性胶质瘤中的意义1、NNA显著降低，Cr中度降低Headache and epilapsy in a 35 year maleHeadache and epilapsy MRS in 6 and 16 voxelMRS in 6 and 16 voxelMulti-voxel MRS of

14、gliomaMulti-voxel MRS of glioma49 year female patient49 year female patientTIWI ,+C and MRSTIWI ,+C and MRSGliomatosis cerebriGliomatosis cerebri胶质瘤不同区域MRS值比较 胶质瘤不同区域MRS值比较 胶质瘤 NAA/Cho,1肿瘤中心，2肿瘤周边，3周围水肿，4对侧正常区域。胶质瘤 NAA/Cho,1肿瘤中心，2肿瘤周边，3周围水肿，NAA/CrNAA/CrCho/CrCho/Cr 肿瘤中心区、边缘区和周围水肿区 NAA/Cho和NAA/Cr递增；C

15、ho/Cr和乳酸值递减；肿瘤强化区内NAA下降，于强化区可见乳酸峰。 肿瘤中心区、边缘区和周围水肿区 NAA/Cho和NAA/CBrain infarction: NAA降低，出现乳酸峰Brain infarction: Diffusion and MRSDiffusion and MRSAcontrol,B-low grade astroma,C -analplasia,D-GBM,MI decreased with gradingAcontrol,22-year-old man with oligodendroglioma Involving the left temporal lob a

16、nd basal ganglia region. NAA and Cho (NAA/Cho = 0.72)22-year-old man with oligodend25-year-old woman with low-grade astrocytoma in right thalamus and subsequent invasion of the left thalamus via the massa intermedia。NAA/Cho ratio (0.66) with prominent lactate peak25-year-old woman with low-graAD, he

17、althy control subject (A), low-grade tumor (B), an anaplastic astrocytoma (C), GBM (D). 2000/272/128 (TR/TE/excitations) AD, healthy control subject (JPA(Juvenile pilocytic astrocytoma)JPA(Juvenile pilocytic astrocyPNET and ependymomaPNET and ependymomaHarmatoma,tuberous sclerosis and cortical dyspl

18、asiaHarmatoma,tuberous sclerosisCerebral infarctionHIECerebral infarctionHIEnear-drowningnear-drowningTwelve-month-old presenting with pneumonia and seizure episodeTwelve-month-old presenting wi颅内疾病的H1+MRS检查-课件Four-month-old with severe shaking injuryFour-month-old with 颅内疾病的H1+MRS检查-课件脱髓鞘疾病的MRS1、NA

19、A、NAA/Cr降低，Cho、Cho/Cr、MI、MI/Cr升高，出现Lac和Lip;2、假肿瘤样的MS：肿瘤的NAA下降更明显，MI/Cr升高提示为MS；3、PML进行性多发脑白质病： MI、MI/Cr中度升高；与淋巴瘤鉴别；4、其它；脱髓鞘疾病的MRS1、NAA、NAA/Cr降低，Cho、ChMS斑块区域和正常区域MRSMS斑块区域Tumefactive demyelinating lesion.Glioma or not?Glioma or not?脑内和脑外肿瘤1、脑膜瘤和神经鞘瘤：无NAA和Cr；神经鞘瘤在3.6ppm出现磷酸肌醇峰；脑膜瘤出现Ala(1.2-1.4ppm),Cho和

20、Glx升高，Cho显著，Cr和Lip下降，转移性肿瘤：无NAA，Lip和Lac显著，DBM和M均可有显著的Lip峰；脑内和脑外肿瘤1、脑膜瘤和神经鞘瘤：无NAA和Cr； Metastasis tumor Metastasis tumor 颅内疾病的H1+MRS检查-课件 肿瘤复发和放射性脑炎：前者恢复肿瘤特性，后者NAA、Cr、Cho、MI下降或者缺乏，Lip和Lac峰；原始神经外胚层肿瘤（PNET)：除了其它肿瘤特征外有明显的丙氨酸和Glx，Cho升高超过星形细胞瘤和室管膜瘤，3.65ppm处有Gly-Mi的升高；颅咽管瘤：出现Lip峰； 肿瘤复发和放射性脑炎：前者恢复肿瘤特性，后者NAA、

21、Cr、脑膜瘤MRS结果1、除了其它MRI的固有的特征外，MRS显示Cho显著升高，NAA缺乏，Cr明显下降或缺乏。其中1/3于肿块内可见NAA波峰；2、于肿块内部可测到Lac峰，于肿瘤旁白质内未见Lac峰。脑膜瘤MRS结果1、除了其它MRI的固有的特征外，MRS显示MRSMRSMRSMRSMRSMRS脑内转移性肿瘤MRS1、2/3于中心区NAA缺乏，但是在肿瘤边缘可见下降的NAA峰。 Cho升高，Cr明显下降或缺乏。2、肿块内2/3见在1.33ppm左右单峰波，可能为坏死的脂质成份。3、转移性肿瘤的Cho/Cr:5.22,3.58,2.02和1 。脑内转移性肿瘤MRS1、2/3于中心区NAA缺

22、乏，但是在肿瘤转移性肿瘤的Cho/Cr：转移性肿瘤的Cho/Cr：听神经鞘瘤的MRS1、在肿瘤的实性和囊性变区NAA和Cho下降,囊性变区域Cr明显下降或缺乏；2、实性区域或肿块中心可测到Lac,囊性变区域无。3、周围脑组织无Lac，NAA、 Cho 和Cr与对侧相似，NAA甚至略高。听神经鞘瘤的MRS1、在肿瘤的实性和囊性变区NAA和Cho下颅咽管瘤的MRS1、囊性部分NAA、 Cho 和Cr均缺乏；2、无Lac；3、本例（9岁）见阻塞性脑积水，于MR信号表现正常岛叶相对于Cho 和Cr，NAA下降，NAA/Cho、 NAA/Cri、 和Cho/Cri分别为：0.47、0.88和1.92。颅

23、咽管瘤的MRS1、囊性部分NAA、 Cho 和Cr均缺乏；MRSMRSMRS MRS MRSMRSMRSMRSMRSMRS代谢性疾病Leighs Disease:脑组织中出现Lac, NAA、Cho和Cr下降，NAA明显；MELAS 病：在脑实质以及CSF中发现乳酸峰；肝性脑病：myo-inositol (MI)/ (Cr) Cho)/Cr 下降， Glx/Cr 升高，肝移植后可以恢复到正常；代谢性疾病Leighs Disease:脑组织中出现Lac Leighs Syndrome in twin sisters Leighs Syndrome Leighs Disease Leighs Disease 颅内疾病的H1+MRS检查-课件颅内疾病的H1+MRS检查-课件颅内疾病的H1+MRS检查-课件颅内疾病的H1+MRS检查-课件颅内疾病的H1+MRS检