医学资料 磁共振波谱成像技术及神经系统应用 学习课件

磁共振波谱成像技术及神经系统应用21MRS技术概述2

MRS判读的基本常识3

1HMRS在颅脑常见疾病的应用提纲4

小结2MRS技术概述MagneticResonanceSpectroscopy活体检测人体能量代谢的病理生理改变研究范围：中枢神经系统，体部如前列腺肝脏，乳腺等不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na

31P-MRS最早应用1H-MRS应用最广泛3MRS技术及基本原理射频脉冲原子核激励驰豫信号呈指数衰减（自由感应衰减）

傅立叶变换MRS显示振幅与频率的函数即MRS4MRS技术及基本原理利用原子核化学位移和原子核自旋耦合裂分现象不同化合物的相同原子核，相同的化合物不同原子核之间，由于所处的化学环境不同，其周围磁场强度会有轻微的变化，共振频率会有差别，这种现象称为化学位移不同化合物的相同原子核之间，相同的化合物不同原子核之间，共振频率的差别就是MRS的理论基础5MRS技术及基本原理MRS表示方法在横轴代表化学位移（频率差别），单位百万分子一（ppm）纵轴代表信号强度，峰高和峰值下面积反映某种化合物的存在和化合物的量，与共振原子核的数目成正比。6脑MRS7如何获得MRS选择成像序列：

激励回波法（STEAM）

点波谱分析法（PRESS）选择检查方法：单体素、多体素具体的步骤：扫描参数、定位、饱和带、预扫描匀场、数据采集、后处理分析8MRS检查方法单体素氢质子（Singlevoxel，SV）MRS多体素氢质子（protonmulti-voxelspectroscopyimaging，PMVSI）MRS910单体素与多体素的比较单体素容易实现成像时间相对较短磁场不均匀性易克服谱线定性分析容易谱线的基线不稳定病灶要较大（>1cm）多体素覆盖范围大，一次采集可获得较多信息成像时间长容易受磁场不均匀性的影响谱线基线稳定病变可以较小11不同TE对波谱的影响（PRESS）短TE：检测代谢物种类多，如脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能检出，便于测量短T2的物质。缺点是基线不够稳定。长TE：检测代谢物种类少，基线稳定，常用于肿瘤性病变。因为TE=144ms时易于显示胆碱和乳酸峰，此时乳酸峰反转于基线下。12不同TE对波谱的影响（PRESS）TE=35msTE=144ms13MRS的主要代谢物及其意义ppm3.93.23.02.42.01.314ChoNAACrmI15脑MRS常见成分中文名称英文缩写ppm位置脂质Lipid0.8-1.3乳酸Lac1.3乙酰天门冬NAA2.0谷氨酸Glu/Gln2.1，2.3，3.7胆碱Cho3.2肌酸Cr/Pcr3.03，3.94肌醇Mi/Ins3.616N-乙酰天门冬氨酸(NAA)位于波谱2.02-2.05ppm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。NAA下降见于神经元损害，包括缺血、创伤、感染、肿瘤等，脑外肿瘤无NAA峰NAA升高少见，Cavana病，发育中的儿童，轴索恢复时可升高。正常浓度为6.5-9.7mmol，平均7.8mmol17ChoNAACrmI18肌酸(Cr/Pcr)位于波谱3.03ppm、3.94ppm（PCr）附近;此峰由肌酸、磷酸肌酸、

-氨基丁酸、赖氨酸和谷胱甘肽共同组成；是脑细胞能量代谢的提示物，在低代谢状态下增加，而在高代谢状态下减低；一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物；正常脑波谱中，Cr是第二高波峰Cr/Pcr升高：创伤，高渗状态Cr/Pcr降低：缺氧，中风，肿瘤19ChoNAACrmI20胆碱(Cho)波峰位于3.20ppm处；由磷酸胆碱、磷酸甘油胆碱、磷脂酰胆碱组成，反映脑内的总胆碱量；是细胞膜磷脂代谢的成份之一，是细胞膜转换的标记物，反映了细胞膜的运转，和细胞的增殖，Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志。Cho升高：升高提示细胞膜更新紊乱，见于肿瘤，急性脱髓鞘疾病，炎症、慢性缺氧等Cho降低：中风，肝性脑病Cho峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，肿瘤快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快，Cho峰增高正常浓度0.8-1.6mmol，平均1.3mmol21正常异常22肌醇（mI）波峰的位置3.56ppm和4.06ppm处，胶质细胞的标记物，是最重要的渗透压或细胞容积的调节剂mI升高，新生儿，低级别的胶质瘤，慢性病灶胶质增生mI降低：慢性肝病，梗死，恶性肿瘤23乳酸(Lac)位于1.32ppm，次峰4.1ppm，由两个共振峰组成，称为双重线；正常情况下检测不到Lac峰，此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制，无氧糖酵解过程加强，当TE从短TE变为长TE时，Lac峰会发生翻转。

出现乳酸峰：见于脑肿瘤、脓肿、囊肿、梗塞及炎症，线粒体异常脑肿瘤中，Lac出现提示恶性程度较高24LACLACTE=35TE=14425264/1/202527.28脂质（Lip）波峰位于0.8~1.33ppm之间，共振频率与Lac相似，可以遮蔽Lac峰；脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能检出Lip增高，提示髓鞘的坏死和／或中断。见于坏死肿瘤，炎症，急性中风，多发性硬化急性期29TE=35ms30谷氨酸和谷氨酰胺（Glx）位于2.1-2.55ppm，3.76ppm；谷氨酸是一种兴奋性神经递质，主要的氨摄取途径；谷氨酰胺参与神经递质的灭活和调节活动Glx升高：肝性脑病，缺氧性脑病31TE=3532丙氨酸（Ala）位于1.3-1.44ppm，常被Lac和Lip峰所遮盖，其功能尚不肯定升高：脑膜瘤，脑囊虫Ala33肌醇（mI）：波峰的位置3.56ppm处，胶质细胞的标记物，是最重要的渗透压或细胞容积的调节剂mI升高，提示胶质增生及髓鞘化不良：新生儿，低级别的胶质瘤mI降低：恶性肿瘤，慢性肝病34Lip-脂质：波峰位于0.8~1.33ppm之间，脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能检出Lip增高，提示髓鞘的坏死和／或中断。见于恶性肿瘤，炎症，急性中风35TE=35ms361HMRS在颅脑疾病的应用肿瘤与非肿瘤肿瘤的类型评价肿瘤的治疗效果和复发肿瘤与水肿非肿瘤：感染，梗塞、出血、癫痫等各种变性病变、神经退行性变、脱髓鞘病变、代谢性病变等37（一）MRS鉴别肿瘤与非肿瘤

波谱技术TE=144ms，容易反映Cho水平的增长，即肿瘤病灶中主要代谢物TE=35ms，能检出mI，有助于肿瘤分级静脉注射对比剂前后，均可进行质子波谱成像，但进行随访时应与前一次一致382025/4/139.（一）MRS鉴别肿瘤与非肿瘤肿瘤的波谱形式：NAA及NAA/Cr比率降低，提示神经元数目和生存能力降低Cr降低，是由于肿瘤能量代谢的需要Cho、Cho/NAA和Cho

/Cr比率增加，与细胞膜转换率和细胞的稠密度有关，是源于肿瘤细胞的增殖Lac出现：与成人脑肿瘤的分级直接相关，肿瘤级别越高峰值越高；见于所有儿童脑肿瘤中40（一）MRS鉴别肿瘤与非肿瘤Lip的出现强烈提示组织坏死，见于肿瘤、炎症、急性脱髓鞘病变mI/Cr便于肿瘤分级，低度恶性肿瘤＞高度恶性肿瘤；mI/Cr比率明显增高，提示为非肿瘤性病变Glx高于NAA峰1/3时即认为Glx增高，见于脑膜瘤，明显增高提示非肿瘤性病变：感染，梗死，肝性脑病等41胶质瘤Cho增加，NAA降低42Cho增加43Cho增加、Lip出现44脑脓肿Lac增高45脑脓肿46胶质瘤表现为NAA峰下降、Cho峰升高，Cr峰稍有变化。Cho峰的升高与肿瘤的恶性相关；Cr峰随肿瘤恶性程度的升高有降低趋势；Lip峰出现于大多数高级别的肿瘤中，特别是肿瘤坏死区或邻近坏死区；Lac峰多见于多形胶质母细胞瘤中，低级星形细胞瘤中出现此峰则预示肿瘤进一步恶变的可能；（二）MRS对脑肿瘤的分级47低级胶质瘤(F39haedache)48胶质瘤

m2949（三）MRS辅助肿瘤的定位脑外肿瘤由于没有神经元，所有缺乏NAA峰，MRS可以辨别脑外及脑内肿瘤。50脑膜瘤的波谱表现谷氨酸/谷氨酰氨(Glx)波峰明显升高Cho波峰升高Cr峰下降，Cr2可升高Cho/Cr比率高Lac、lip峰升高NAA峰不显示51脑膜瘤52鞍区肿瘤5331P波谱可见PCr和ATP下降，Pi升高，PCr/Pi下降出现于ATP之前；1H波谱可见NAA下降，Lac增加，Cho和Cr下降；（四）脑梗死54急性期脑梗塞55NAA、Cho、Cr明显下降；Cho升高(脑炎）Lac、Lip增加，有时见aa增加；（五）感染性病变56脑炎2013.5.302013.12.557脑炎58（六）脱髓鞘性病变治疗后的随访急性强化病灶Cho含量升高，NAA含量相对正常；mI含量常升高；慢性非强化病灶NAA，Cho含量均下降，程度不一；mI含量升高，尤其是在慢性继发型MS；59脱髓鞘病变60（七）代谢性疾病的辅助诊断非酮性高甘氨酸血症，脑MRS可见多余甘氨酸信号;线粒体疾病，MRS表现为ＮＡＡ信号减低和异常乳酸信号(氧化磷酸化障碍而致乳酸堆积);Ｃａｎａｖａｎ氏病人可见特异性ＮＡＡ信号升高。61线粒体脑肌病6263（八）癫痫的诊断及随访ＮＡＡ浓度与额叶、颞叶癫痫发作频率呈负相关；

随着发作频率的增加,ＮＡＡ呈逐渐下降的趋势,研究表明癫痫发作越频繁神经元丧失或功能缺失越严重。肌酸(Ｃｒ)和胆碱(Ｃｈｏ)峰值升高；ＮＡＡ与(Ｃｒ+Ｃｈｏ)的比值降低提示海马硬化；1Ｈ-ＭＲＳ还可用于测定与癫痫活动有关的神经递质:ｒ-氨基丁酸(ＧＡＢＡ)、谷氨酸(Ｇｌｕ)和谷胺酰盐(Ｇｌｎ)。64MesialTemporalSclerosis65MesialTemporalSclerosis

F3366颅内常见病变MRS代谢物特征Cho/CrNAA/CrMetabolites胶质瘤

Grade4很高很低脂质/乳酸

Grade3高低脂质/乳酸

Grade2中高中低肌醇大脑胶质瘤病稍高正常肌醇节细胞胶质瘤正常正常淋巴瘤高很低脂质/乳酸转移瘤高很低脂质/乳酸脑膜瘤中高无NAA丙氨酸，谷氨酸放射性坏死很低很低脂质/乳酸肿胀性多发硬化高低脂质/乳酸脓肿中高很低醋酸，丙氨酸，胞浆酸4/1/202567.磁共振波谱成像的应用价值鉴别不强化病灶、囊性病灶是否肿瘤有价值；有利于脑膜瘤与胶质瘤、胶质瘤与转移瘤鉴别诊断，有利于胶质瘤的分级；有助于脑梗死与脑炎鉴别；对线粒体脑肌病MRS有一定特征波谱能给出一些疾病的病理和代谢信息对常规MRI进行补充，有助疑难疾病的诊断，表现不典型时，要结合MRI其他序列的表现68分析MRS时注意点（1）注意病灶区与对侧非病变区对称采集，便于对比两次采集必须采用同样的技术和方案，保持可比性假阴性：由于部分容积效应，体积较小的病灶可能表现为正常减少假阴性的措施：缩小体素，提高分辨率；增加采集次数，提高信噪比69分析MRS时注意点（2）比例因素（病理掩盖）：当一种代谢物占优势时，其他代谢物由于比例的原因，显示为很小的波峰，这并不意味着其他代谢物浓度低，而是由于某种代谢物的病理性增加对比剂的影响：对比剂的注射不影响整个波谱的解释，但可能会影响个别峰的面积70不同区域代谢物的差异（3）１NAA:海马＜皮质及皮质下，小脑＜其他２Cr:灰质＞白质（２０％左右）3Cho：白质＞灰质，在桥脑浓度＞其他部位４基底节区：NAA/Cr和mI/Cr比率较低，Cho/Cr比率较高71不同年龄代谢物的变化