核磁共振波谱诊断脑瘤技术培训课件

1、磁共振波谱(MRS) MRS：是一种新兴的无创性体内观察组织代谢的方法,在脑肿瘤的基础和临床研究中具有重要价值。在提高脑肿瘤诊断准确率、鉴别肿瘤复发与放射治疗后坏死、了解肿瘤的代谢特性及预测肿瘤临床进程等方面具有重要意义,且能为临床制订合理的治疗方案提供帮助。1核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022磁共振波谱(MRS) MRS：是一种新兴的无创性体内观察组织一、基本原理与成像技术1、磁共振波谱（MRS） 一种利用核磁共振现象和化学位移作用对一系列原子核及其化合物进行分析的方法。MRS是目前无损伤性的研究人体器官和组织代谢、生化改变及化合物定量分析的方法之一。2核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/

2、7/2022一、基本原理与成像技术2核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/2/2化学位移（chemical shift） 同一种原子核，在不同的分子中，由于周围电子云的结构、分布和运动状态不同，周围电子云对其产生不同的屏蔽作用磁屏蔽（化学环境）3核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/20223核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/2/2022 1H在H2O和脂类(-CH3)具有不同的化学环境，则有不同的进动频率： = B = （1-）B0 -屏蔽常数 4核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022 1H在H2O和脂类(-CH3)具5核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/20225核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/2/202

3、2 不同，即使在同一B0中，不同的化合物的相同原子核由于其所处的化学环境不同，其周围磁场强度会有细微变化，共振频率也会有所差别化学位移 在1.5T主磁场中， H2O和脂类中的1H的共振频率分别为63.75Hz及210Hz（相差3ppm）化学位移的单位表述赫兹（Hz）相对值（ppm）：频率的百万分之一 6核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022 不同，即使在同一B0中，不同的化合物的相同二、技术方法参考像选取ROI空间定域匀场抑水扫描7核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022二、技术方法参考像选取ROI空间定域匀场抑水扫描7核磁共振波单体素采集（对一个体素的化合物浓度进行分析）多体素采集（计

4、算ROI内所有体素化合物的平均浓度） 2D-CS 3D-CSI激励回波序列点解析波谱基本过程化学位移成像体素采集扫描序列8核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022单体素采集（对一个体素的化合物浓度进行分析） 2D-CS 激NAACrChoLacGlxCr 3.9 3.2 3.0 2.4 2.0 1.3 ppm三、正常图象分析1、常见化合物的化学位移及其作用9核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022NAACrChoLacGlxCr 3.9 位于2.0ppm 主要位于神经元上，是公认的神经元标志物， NAA降低往往提示神经元的脱失或功能障碍。（1）NAA氮-乙酰天门冬氨酸10核磁共振波谱诊断脑

5、瘤技术10/7/2022（1）NAA氮-乙酰天门冬氨酸10核磁共振波谱诊断脑瘤技 位于3.2ppm，与细胞膜磷脂代谢有关，参与细胞膜构成，并且是乙酰胆碱的前体； Cho升高，反映胶质增生、细胞增殖和膜转运增加。 （2）Choline胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）11核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022（2）Choline胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和 位于3.0ppm(少量位于3.94ppm) 作用:高能磷酸盐的储备形式及ATP和ADP的缓冲剂； 其含量相对较稳定，常被作为1H MRS相对定量测量 时的参照物。（3）Creatine肌酸（ Cr ）和磷酸肌酸（ pCr

6、）12核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022（3）Creatine肌酸（ Cr ）和磷酸肌酸（ pC 位于1.3ppm, PRESS序列 TE=144ms时，呈倒置双峰 TE=288ms时，呈正置双峰 正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。 （4）乳酸（Lactic acid）13核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022（4）乳酸（Lactic acid）13核磁共振波谱诊断脑瘤 位于3.6ppm 星形细胞内的一种重要的渗透递质，参与调节渗透压，营养细胞及生成表面活性物质；作为星形细胞的标志物。（5）MI肌醇14核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022（5）MI肌醇14核磁共振波谱诊

7、断脑瘤技术10/2/20 位于2.22.4ppm 一种兴奋性神经递质 在缺氧、肝性脑病或脑肿瘤等时升高（6）Glx谷氨酰胺及谷氨酸复合物15核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022（6）Glx谷氨酰胺及谷氨酸复合物15核磁共振波谱诊断脑2、如何定量 （1）绝对定量： （2）半定量： 直接测代谢峰下的面积 （3）相对定量： 计算比值：NAA/CR CHO/NAA CHO/CR 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。16核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/20222、如何定量16核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/2/2022 在正常人群中，各种代谢物的浓度并非一

8、成不变，具有个体差异，而且随年龄的变化代谢物浓度有规律地变化。32w4y3mon9y17核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022 在正常人群中，各种代谢物的浓度并非一成不变，（一）脑血管病（二）肿瘤及肿瘤样病变（三）颞叶癫痫（四）老年性痴呆：Alzheimer病等（五）一些儿童脑疾病（六）其他： Parkinson病、白质脑病、肝性脑病、 精神分裂症、MS等四 1H MRS在颅脑中的应疾病诊断用原来有那么多用处啊！18核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022四 1H MRS在颅脑中的应疾病诊断用原来有那么多用处啊！1MRS在脑肿瘤中的应用价值 1H MRS对脑肿瘤的临床应用具有广泛的应用前

9、景，主要有几个方面：1、星形细胞瘤与急/亚急性脑梗塞、局灶性炎症的鉴别2、环形增强病变的鉴别3、肿瘤的定性诊断及良、恶性分级4、界定肿瘤界限、指导治疗方案、5、评估肿瘤治疗效果19核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022MRS在脑肿瘤中的应用价值19核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/脑肿瘤的波谱 实质内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。20核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022脑肿瘤的波谱20核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/2/2022TENecrosisnormalNAAChoLipCr21

10、核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022TENecrosisnormalNAAChoLipCr21核 星形细胞瘤、脑梗塞的1H MRS代谢物比值分析表 Cho/NAACho/Cr NAA/Cr (Lac+Lip)/Cr星 形 2.120.31* 2.260.76* 0.910.18 0.450.19梗 塞 0.810.62 0.910.46 0.880.17 0.680.14 P 值 0.023 0.021 0.75 0.621.1、星形细胞瘤与急/亚急性脑梗塞的鉴别 22核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022 星形细胞瘤、脑梗塞的1H MRS代谢物比值分析表 脑梗塞：正常神经元功能障碍

11、或死亡，细胞膜转运减慢或失，能量代谢下降，可以导致NAA，Cho 和Cr降低，但是，由于乏氧造成糖酵解增加，使Lac明显增高。 星形细胞瘤：肿瘤细胞增殖、细胞膜转运增强，而正常神经元被替代，因此Cho明显升高，NAA显著降低，Cho/NAA、Cho/Cr明显增高。23核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022 脑梗塞：正常神经元功能障碍或死亡，细胞膜转运减慢或失NormalNormal24核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022NormalNormal24核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/2 附表：星形细胞瘤和局灶性脑炎的波谱代谢物比值 例数 Cho/NAA Cho/Cr 星形细胞瘤 11 2.

12、120.312.260.76 局灶性脑炎 5 0.850.291.130.95 P值 0.05 0.051.2 星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别25核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/20221.2 星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别25核磁共振波谱诊断脑肿瘤的定性诊断脑膜瘤 脑膜瘤系脑外肿瘤，理论上不包含NAA，但Cho显著增高。 丙氨酸峰Ala（1.47ppm）的出现，是其特征性改变。转移瘤 NAA消失； Cho明显升高；Cr降低； 出现Lac和/或Lip峰。胶质瘤 NAA明显下降（级别越高，下降越明显），Cho显著升高，Cr降低；可出现脂质波及乳酸峰，提示肿瘤的脂性坏死和缺氧程度。2肿瘤的定性诊断及

13、良、恶性分级26核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022肿瘤的定性诊断2肿瘤的定性诊断及良、恶性分级26核磁共振波谱肿瘤良、恶性分级高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物比值分析表例数 Cho/NAACho/Cr NAA/Cr (Lac+Lip)/Cr低级别 102.020.312.260.760.910.18 0.450.19高级别 352.880.492.761.030.830.28 1.381.71P值 0.032 0.285 0.779 0.16827核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022肿瘤良、恶性分级高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物Cho/NAA=3.302

14、8核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022Cho/NAA=3.3028核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/2Cho/NAA=5.1229核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022Cho/NAA=5.1229核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/2 附表：转移瘤与高级别胶质瘤瘤周水肿波谱代谢物比值 例数 Cho/NAA Cho/Cr 转移瘤 10 1.330.33 1.940.61 高级别 35 2.030.63 2.280.74 t值 0.70 0.33 P值 0.006 0.2303、界定肿瘤界限、指导治疗方案30核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022 3、界定肿瘤界限、指导治疗方案30核磁共振波谱

15、诊断脑瘤技术 胶质瘤：高级别胶质瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润，Cho显著增高，NAA、Cr明显下降， Cho/ Cr、 Cho / NAA 增高，尤其Cho / NAA ； 非浸润性肿瘤（良性脑膜瘤、转移瘤等）瘤周没有肿瘤细胞浸润，不出现病理性谱线。31核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022 胶质瘤：高级别胶质瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润，normaltumortumornecrosisedemaedemaedemaedemaedema32核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/2022normaltumortumornecrosisedemae1、肿瘤实质；2、3肿瘤下方水肿区；4、5、6、7肿瘤内侧水肿区脑膜瘤脑浸润33核磁共振波谱诊断脑瘤技术10/7/20221、肿瘤实质；2、3肿瘤下方水肿区；脑膜瘤脑浸润33核磁共振4、对治疗效果的监测 研究表明，系列的MRS对治疗效果监测有帮助： 瘤体缩小者，CHO值下降；