1、GE Signa MR,中樞神經(jīng)系統(tǒng)波譜 GE HealthCare, China,MRS原理 MRS脈沖序列 MRS影響因素 MRS臨床應(yīng)用,氫質(zhì)子MRS,MRI與MRS,MRI與MRS,MRI掃描，一定時域內(nèi)獲得的信號，用于產(chǎn)生一個影像； MRS掃描，一定時域內(nèi)獲得的信號，產(chǎn)生按代謝物頻率分布的波譜圖。,MRS與MRI原理相同，數(shù)據(jù)處理和顯示方法不同,MRI與MRS,MRI研究人體組織器官大體形態(tài)病理生理改變 MRS研究人體能量代謝及生化改變,MRI獲得的信號是由不同體素內(nèi)氫核發(fā)射的，已經(jīng)在不同的空間方向進行頻率和相位編碼的信號。 MRS以質(zhì)和量的方式獲取氫原子核化學(xué)環(huán)境的信息，揭示組成成

2、分。,成像原理,臨床意義,MRS的物理基礎(chǔ),化學(xué)位移現(xiàn)象 質(zhì)子進動頻率取決于外加磁場強度(B)和原子核的旋磁比() = B (Larmor Equation) 由于質(zhì)子周圍電子的磁屏蔽作用，Larmor Equation應(yīng)修正為： = (1- )B 處于不同化合物中的同一種原子核，由于所受磁屏蔽作用的程度不同（即不同），具有不同的共振頻率，這就是所謂的化學(xué)位移現(xiàn)象(CSI)，是磁共振波譜成像的基礎(chǔ)。,J-Coupling現(xiàn)象(J耦合) 兩種原子核及其周圍電子之間的交互作用，比如乳酸雙峰的形成。,化學(xué)位移現(xiàn)象,化學(xué)結(jié)構(gòu),化學(xué)位移波譜,化學(xué)位移的表示方法,化學(xué)位移 (chemical shift)

3、 用于表示不同化合物中的質(zhì)子共振波峰的位置。 化學(xué)位移頻率數(shù)值并非用其絕對值 (Hz，赫茲) 表示，而是用一個相對值ppm (百萬分之一)表示。 =（ f - fr ）/ fr ppm 表示化學(xué)位移 f表示被測原子核的共振頻率 fr表示中心頻率 (1. 5T, 63.86MHz; 3T, 127.72MHz) 是一個相對值，與外加磁場強度的大小無關(guān)，非磁場依賴性。,STEAM，刺激回波 STimulated Echo Acquisition Mode,三個90度RF脈沖產(chǎn)生一個刺激回波 短TE時間，30-35ms 顯示短T2成份的化學(xué)物質(zhì) 僅用于單體素掃描,MRS掃描脈沖序列,PRESS，點分

4、辨法 Point REsolved Spectroscopy Sequence,一個90度脈沖，兩個180度RF脈沖產(chǎn)生一個回波信號 TE時間，35TE，144TE，288TE 對長T2的組織成份敏感 可用于單體素，多體素，三維波譜,MRS掃描脈沖序列,利用頻率連續(xù)的RF脈沖激勵選定區(qū)域的組織，處于不同化學(xué)環(huán)境的同類原子核會接收不同頻率的RF產(chǎn)生共振。 在RF脈沖停止激勵后，組織弛豫過程所產(chǎn)生信號的頻率也是連續(xù)的。,MRS掃描脈沖序列,MRS信號處理,原始信號,傅立葉轉(zhuǎn)換,相位糾正,單體素（SVQ）,激勵回波法(STEAM) 使用三個90射頻脈沖產(chǎn)生激勵回波 對T2弛豫不敏感，常使用短TE=3

5、0 檢測代謝物種類多，對運動敏感，信噪比低， 對勻場和抑水要求嚴格；,點分辨法(PRESS) 使用一個90脈沖、兩個180脈沖 產(chǎn)生自旋回波，對T2弛豫敏感 TE較長，35或144ms，難以發(fā)現(xiàn)短T2物質(zhì)， 對運動不太敏感，信噪比高；,Single Voxel, SVQ,2000/30ms, STEAM 1500/35,144,288ms, PRESS FOV 24 20 x20 x20mm, 8 NEX 自動或預(yù)設(shè)的水抑制,MRS掃描脈沖序列,多體素氫質(zhì)子波譜MRSI,二維波譜，2D PROBE-SI，PRESS 三維波譜，3D Focal PROBE-SI，PRESS 化學(xué)位移成像（CSI

6、） 波譜成像（Spectroscopy Imaging），可顯示代謝物分布圖、代謝物比率圖及多體素波譜矩陣，能對容積內(nèi)任一像素進行波譜重建，并能以顏色的差異表示某代謝物波譜，紅色代表信號最高，代謝物的含量亦高 。,probeSI - Clinical 2D CSI,1000 / 144 PRESS FOV 21 10 mm thick, 1 NEX Acquisition times 12 x 12, 144 voxels, 2:28 16 x 16, 256 voxels, 4:20 24 x 24, 576 voxels, 9:40 自動或預(yù)設(shè)的水抑制,MRS掃描脈沖序列,3D Focal

7、 CSI Brain 3D Phase encoding: 8 * 12 * 8 Long TE, 144, 288 Fully automated VSS飽和帶 SNR高 Small volumes,MRS掃描脈沖序列,MRS掃描注意事項,首選單通道頭線圈（Head，8NV One Receiver），單體素可選 用相控陣線圈 被檢查者的配合和良好的擺位 確定MRS掃描的感興趣區(qū)（ROI），保證局部磁場的絕對均勻 避開干擾組織，如顱骨、空氣、脂肪、硬膜、腦脊液等 保持體素大小的穩(wěn)定性和可比較性 水和脂肪質(zhì)子峰的抑制 待測定代謝物的濃度在毫摩爾數(shù)量級； 水的質(zhì)子濃度約為110摩爾，為前者濃度的

8、104-105倍； 脂肪的質(zhì)子也需要進行抑制； 化學(xué)位移選擇法（Chemical Shift Selective，CHESS） 被檢查病變的大小 脊髓病變一般不適于做MRS檢查（位于延髓者可以考慮）； 腦部病變太小者，所測數(shù)值不準確；,MRS掃描注意事項,MRS掃描注意事項,* 1000,MRS掃描注意事項,MRS掃描注意事項,無飽和帶,飽和帶,MRS脈沖序列的區(qū)別,單體素預(yù)掃描水峰半高線寬要小于7 多體素預(yù)掃描水峰半高線寬要小于10 三維波譜預(yù)掃描水峰半高線寬要小于15,MRS波譜分析,將接收線圈接收到的磁共振信號通過傅立葉轉(zhuǎn)換，描繪成直角坐標(biāo)中按頻率分布的函數(shù)曲線，就得到磁共振波譜圖。 其

9、中，縱坐標(biāo)表示信號強度，橫坐標(biāo)表示共振頻率。 峰下面積與代謝物的含量成正比 定量分析：各種代謝物峰下面積的比值,NAA/Cr Choline/Cr NAA/Choline mI/Cr,中樞神經(jīng)系統(tǒng)波譜 影響譜線的正常因素,TE值對譜線的影響,隨著TE值的增加，SNR下降，能夠顯示的代謝物波峰減少，基線趨于平穩(wěn)。,STEAM 30 PRESS 144,年齡和掃描位置對譜線的影響,中樞神經(jīng)系統(tǒng)波譜 化合物的臨床意義,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS代謝物,N-乙酰基天門冬氨酸（NAA） 正常腦組織1H MRS中的第一大峰，位于2.02-2.05ppm； 與蛋白質(zhì)和脂肪合成，維持細胞內(nèi)陽離子濃度以及鉀、鈉、鈣等陽

10、離子通過細胞和維持神經(jīng)膜的興奮性有關(guān)； 僅存在于神經(jīng)元內(nèi)，而不會出現(xiàn)于膠質(zhì)細胞，是神經(jīng)元密度和生存的標(biāo)志； 含量多少反映神經(jīng)元的功能狀況，降低的程度反映了其受損的大小。,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS譜線,肌酸（Creatine） 正常腦組織1H MRS中的第二大峰，位于3.03ppm附近，有時在3.94ppm 處可見其附加峰（PCr）； 此峰由肌酸、磷酸肌酸、-氨基丁酸、賴氨酸和谷胱甘肽共同組成； 此代謝物是腦細胞能量依賴系統(tǒng)的標(biāo)志； 能量代謝的提示物，在低代謝狀態(tài)下增加，在高代謝狀態(tài)下減低； 峰值一般較穩(wěn)定，常作為其它代謝物信號強度的參照物。,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS代謝物,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS譜線,膽堿（C

11、holine） 位于3. 2 ppm附近； 由磷酸膽堿、磷酸甘油膽堿、磷脂酰膽堿組成，反映腦內(nèi)的總膽堿量； 細胞膜磷脂代謝的成分之一，參與細胞膜的合成和蛻變，從而反映細胞膜的更新； Choline峰是評價腦腫瘤的重要共振峰之一，快速的細胞分裂導(dǎo)致細胞膜轉(zhuǎn)換和細胞增殖加快，使Cho峰增高； Cho峰在幾乎所有的原發(fā)和繼發(fā)性腦腫瘤中都升高； 惡性程度高的腫瘤中，Cho/Cr比值顯示增高。,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS代謝物,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS譜線,乳酸（Lac） 位于1.32ppm，由兩個共振峰組成，稱為雙重線； TE=144，乳酸雙峰向下；TE=288，乳酸雙峰向上； 正常情況下，細胞代謝以有氧代謝為主，

12、檢測不到Lac峰，或只檢測到微量； 此峰出現(xiàn)說明細胞內(nèi)有氧呼吸被抑制，糖酵解過程加強； 腦腫瘤中，Lac出現(xiàn)提示惡性程度較高，常見于多形膠質(zhì)母細胞瘤中； Lac也可以積聚于無代謝的囊腫和壞死區(qū)內(nèi)；,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS代謝物,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS譜線,脂質(zhì)（Lip） 位于1.3、0.9、1.5和6.0 ppm處，分布代表甲基、亞甲基、等位基和不飽和脂肪酸的乙烯基； 共振頻率與Lac相似，可以遮蔽Lac峰； 此峰多見于壞死腦腫瘤中，其出現(xiàn)提示壞死的存在；,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS代謝物,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS譜線,肌醇（mI） 位于3.56 ppm，可以用STEAM技術(shù)顯示； 此代謝物被認為是激素敏感性神經(jīng)受體的代謝物，可能是葡萄糖醛酸的前體； mI含量的升高與病灶內(nèi)（尤其是慢性病灶內(nèi)）的膠質(zhì)增生有關(guān)； 有研究認為，在低高級星形細胞瘤中，此峰隨著腫瘤惡性程度的增加而增高；,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS代謝物,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS譜線,丙氨酸（Ala） 位于1.3-1.44 ppm，常被Lac和Lip峰所遮蓋，功能不肯定； 谷氨酸（Glu）和谷氨酰胺（Gln） 位于2.1-2.5 ppm； Glu是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，在線粒體代謝中有重要功能； Gln參與神經(jīng)遞質(zhì)的滅活和調(diào)節(jié)活動；,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS代謝物,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS譜線,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS 臨床應(yīng)用,星型細胞瘤,A,膠質(zhì)瘤