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1、磁共振波谱（ 1H-MRS ）临床技术应用来源：本站原创作者：荣伟良发布时间： 2012-07-13 在过去的 10 年里 MRS 技术及软件逐渐的发展并完善起来，MRS 是一种无创 性的检查方法， 可以提供脑的代谢信息1、2，在显示组织的生化特征方面优于传 统磁共振成像， 由于代谢异常通常早于结构的变化，MRS 还可以检测到常规MRI 不能显示的异常。 但在工作中只有选择了合适的MR 硬件设备、 扫描技术及后处 理方法， MRS 才能获得准确的结果。本文的目的旨在探讨MRS 的基本技术及影 响因素对 MRS 的影响。 一、材料与方法 1. 临床资料： 本组 40 例病例，为 2007 年 7
2、 月至 2008 年 6 月期间在南京医 科大学附属常州二院对已确诊或怀疑颅脑病变进行脑MRS 成像的患者。男， 25 例，女， 15 例，年龄 3076 岁，平均 59 岁。 2.MRS成像方法：应用 Philips 1.5T磁共振扫描仪。定位方法：点分辨波 谱成像（ point resolved spectroscopy,PRESS）；MRS 采用单体素波谱采集 (SVS )或二维波谱化学位移成像(CSI) 。SVS 采用 PRESS 序列:TR = 2000ms, TE =136ms 。体素大小为2cm 2cm 2cm 1cm 1cm 1cm 。扫描时间 : 4: 56ms 。 CSI:
3、TR = 1500ms、TE =136ms ，FOV =250 ，VOI=50 50 2050 60 30。 单体素波谱采样体素定位尽量避开脑脊液，颅骨及液化坏死区。将体素置 于感兴趣区中央部分。取患者正常对侧相应部位为对照组。二维波谱采集体素 设置除尽量遵循上述原则外， 体素应包括实性瘤体部分瘤周水肿区及正常组织。 波谱处理：将得出原始波谱进行高斯、 指数倍增（Gauss multiply、exponential multiply），零填充 (Zero fill)，傅立叶变换 (Fourier transformation ), 频率位移较正（ frequency correction），相
4、位校正 (phasecorrection)，基线 校正（ baseline correction）。对各峰进行单峰分析，记录各代谢物的峰值、 峰下面积、计算比值，包括 N - 乙酰天门冬氨酸（ NAA ）、胆碱复合物 (Cho) 、 肌酸（ Cr）、乳酸 (Lac) 、脂质峰 (Lip) 、肌醇 (mI) 、NAA/Cr 、Cho/Cr 比值等。 二、结果 在肿瘤患者： NAA峰显著降低， Cr 水平可下降； Cho 、Lac、Lip 峰升高； NAA/Cr比率降低， Cho/Cr 比率增加；在脑炎患者： NAA 、NAA/Cr 、Cr 峰降低； Cho 、Cho/Cr、mI 峰升高。在脑梗死
5、患者：急性期，Lac、Lip 峰升高， NAA峰 降低；亚急性或慢性梗死，Lac 峰趋向正常，可见Lip 峰，NAA 、Cr、Cho峰降 低。Cho 、mI 峰可升高。 三：讨论 1. 在同一均匀磁场中，不同化合物的相同原子核所处化学环境不同，其周 围磁场强度会有细微的变化，同一种原子核的共振频率会因此而有差别，这种 现象称为化学位移。化学位移现象是MRS 的理论基础，它就是利用化学位移提 供的磁共振频率上的微小差别采集信息。化学位移通常以百万分率(ppm)为单 位，它是频率范围除以共振频率所得。 2. 单体素波谱与多体素波谱的区别 2.1 单体素波谱 : 单体素波谱的体素大小一般用 15 2
6、0mm3, 体素可以适当 缩小，最好放在肿瘤里面，且放在实性或中央部位，避免非肿瘤组织对MRS 结果的影响3。但是体积很小的肿瘤，因体素缩得太小会使信噪比下降，可包含 部分肿瘤周围组织。临床上应用单体素波谱在各种颅内病变（包括肿瘤）的诊 断和鉴别诊断方面已有不少研究成果4。然而，由于肿瘤组织存在组织在空间 分布中的不均匀，在同一肿瘤内可以有恶性度不同的组织并存，单体素波谱只 是各种成分的总和， 不能准确显示肿瘤活性部分的代谢及各种成分的空间分布， 不利于对肿瘤进行术前分级。 2.2 多体素波谱：多体素波谱可能弥补单体素波谱的不足，近来临床已有 不少学者将它运用于颅内肿瘤的诊断与鉴别诊断5。然而
7、为了多个区域同时产 生相同的磁场均匀性，它比单体素需要更高序的匀场。其次 , 多体素波谱要用 长 TE序列扫描，难以完全避免钆喷酸葡胺对Cho信号的影响。 2.3 对于单体素和多体素技术， MR扫描都需要匀场以缩窄波谱的峰线宽度。 而多体素技术， 为了多个区域同时产生相同的磁场均匀性，需要更高序的匀场， 病变范围较大时，匀场比较困难；单体素匀场均匀、完全，信噪比高，另外， 后颅窝邻近骨结构，单体素技术比较容易获得诊断性波谱。 因此，笔者认为，在常规检查中，以单体素波谱结果较为准确，且扫描时 间短，可以减少化学位移伪影的产生，同时，可于对侧正常实质的波谱作为内 部对照，进一步提高诊断的准确性。
8、当需要进行肿瘤鉴别诊断时, 可以再进行多 体素波谱成像，以完善诊断的准确性。本研究中，单体素成像时，肿瘤组织的 波谱结果与文献结果一致，可以认为，单体素成像有一定的优势。 3. 扫描序列的选择 PRESS 序列是用 2 个 180RF和 1 个 90RF产生 1 个自旋回波从而选择感 兴趣区。断层选择性90RF后跟随 2 个选择性 180RF 。由 90RF激发后， 磁化强度保持在 XY平面内直到数据采集。 此序列的 TE一般较长（TE常为 135 70ms)，但目前的 PRESS 技术的最短可达 40ms以下。其优点在于信噪比较高， 并且扫描时间较短，对于在体的临床评价，PRESS 具有更高
9、的时效性。 另一技术为激励回波探测法 （stimulated echo acquisition mode,STEAM）， 虽然 STEAM 可以获得比 PRESS 更多的代谢波峰，但是STEAM 序列信噪比低，并 且对运动敏感。 4. 参数的影响 : 波谱信号的参数主要有TR 、TE和采集次数。 当 TR相对较短 时，由于磁化矢量还没完全恢复，会导致信号降低。因此，采用较长的TR值能 够减少由 T1信号饱和所引起的系统误差。TR值越长，采集次数越多，代谢物信 噪比越高，但二者都需要延长扫描时间。TE的长短与 T2弛豫效应的影响有关， TE越短， T2弛豫效应引起的信号丢失越少。用长TE时，弛豫
10、效应会更加显著， 只有少数几种代谢物信号能被采集到，但因不包含广泛的信号，基线形态比较 平稳，分析起来比较简单。 Skoch等6提出，与短 TE相比，长 TE所获得的信噪 比要低得多。对于小的梗死或炎性病灶，由于周围正常组织产生的部分容积效 应，体积很小的病灶其波谱可能显示为正常，此时应减小体素的大小，通过增 加采集次数补偿信噪比，使波谱的质量不受影响；对于肿瘤患者，可以采用多 体素中等 TE采集，同时减小体素大小，增加采集时间，这样能理想的反映Cho 的增长，使用 TE时，能检测出 mI，有助于肿瘤的分级。 5. 扫描时间的选择：在颅内肿瘤1H MRS 测定时，要尽量减少磁共振对比剂对波谱信
11、号的影响，扫描时间由TE决定，短 TE序列的1H MRS 扫描可以在增强后立刻进行，而长TE序列的1H MRS 则不宜在增强后 5min 内进行。这是因为，长 TE扫描时，增强后过早扫描会使Cho信号降低，降低诊断的准确性。6.MRS数据处理： MRS 是在时间域作试验 , 其信号是时间的函数，但时间域 谱线不能直观反映感兴趣容积的信息，因此在临床中常常是分析频率域的波谱。 在频率域，其信号为频率的函数。时间域函数可以转换为频率域函数，而频率 域函数通过 DFT可以转换成时间域函数，而频率函数通过逆傅里叶变换(IFT) 可以转换成时间域函数。因此，数据处理可以在两个域分别进行。在数据处理 中，可以利用某些函数或者函数组合模型对信号进行调制、拟和，使处理后的 信号可以更为准确地反映代谢物的组织内的状况。但是，MRS 数据处理并不是 单一不变，而是根据数据的特点选择合适的处理方式。MRS 信息含量多，有许 多干扰因素，准确分析有时较为困难。如果相位、基线或SNR 等存在问题，选 择时间域处理数据更为合适。如果没有，则频率域较为准确。 因此，在临床中，为了获得准确、可靠的MRS 信息，扫描技术的选择及后 处理方法的选择是成像准确、诊断可靠的关键。 （作者：常州市第二人民医院）
