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1、GE Signa MR,中枢神经系统波谱 GE HealthCare, China,MRS原理 MRS脉冲序列 MRS影响因素 MRS临床应用,氢质子MRS,MRI与MRS,MRI与MRS,MRI扫描，一定时域内获得的信号，用于产生一个影像； MRS扫描，一定时域内获得的信号，产生按代谢物频率分布的波谱图。,MRS与MRI原理相同，数据处理和显示方法不同,MRI与MRS,MRI研究人体组织器官大体形态病理生理改变 MRS研究人体能量代谢及生化改变,MRI获得的信号是由不同体素内氢核发射的，已经在不同的空间方向进行频率和相位编码的信号。 MRS以质和量的方式获取氢原子核化学环境的信息，揭示组成成
2、分。,成像原理,临床意义,MRS的物理基础,化学位移现象 质子进动频率取决于外加磁场强度(B)和原子核的旋磁比() = B (Larmor Equation) 由于质子周围电子的磁屏蔽作用，Larmor Equation应修正为： = (1- )B 处于不同化合物中的同一种原子核，由于所受磁屏蔽作用的程度不同（即不同），具有不同的共振频率，这就是所谓的化学位移现象(CSI)，是磁共振波谱成像的基础。,J-Coupling现象(J耦合) 两种原子核及其周围电子之间的交互作用，比如乳酸双峰的形成。,化学位移现象,化学结构,化学位移波谱,化学位移的表示方法,化学位移 (chemical shift)
3、 用于表示不同化合物中的质子共振波峰的位置。 化学位移频率数值并非用其绝对值 (Hz，赫兹) 表示，而是用一个相对值ppm (百万分之一)表示。 =（ f - fr ）/ fr ppm 表示化学位移 f表示被测原子核的共振频率 fr表示中心频率 (1. 5T, 63.86MHz; 3T, 127.72MHz) 是一个相对值，与外加磁场强度的大小无关，非磁场依赖性。,STEAM，刺激回波 STimulated Echo Acquisition Mode,三个90度RF脉冲产生一个刺激回波 短TE时间，30-35ms 显示短T2成份的化学物质 仅用于单体素扫描,MRS扫描脉冲序列,PRESS，点分
4、辨法 Point REsolved Spectroscopy Sequence,一个90度脉冲，两个180度RF脉冲产生一个回波信号 TE时间，35TE，144TE，288TE 对长T2的组织成份敏感 可用于单体素，多体素，三维波谱,MRS扫描脉冲序列,利用频率连续的RF脉冲激励选定区域的组织，处于不同化学环境的同类原子核会接收不同频率的RF产生共振。 在RF脉冲停止激励后，组织弛豫过程所产生信号的频率也是连续的。,MRS扫描脉冲序列,MRS信号处理,原始信号,傅立叶转换,相位纠正,单体素（SVQ）,激励回波法(STEAM) 使用三个90射频脉冲产生激励回波 对T2弛豫不敏感，常使用短TE=3
5、0 检测代谢物种类多，对运动敏感，信噪比低， 对匀场和抑水要求严格；,点分辨法(PRESS) 使用一个90脉冲、两个180脉冲 产生自旋回波，对T2弛豫敏感 TE较长，35或144ms，难以发现短T2物质， 对运动不太敏感，信噪比高；,Single Voxel, SVQ,2000/30ms, STEAM 1500/35,144,288ms, PRESS FOV 24 20x20x20mm, 8 NEX 自动或预设的水抑制,MRS扫描脉冲序列,多体素氢质子波谱MRSI,二维波谱，2D PROBE-SI，PRESS 三维波谱，3D Focal PROBE-SI，PRESS 化学位移成像（CSI）
6、波谱成像（Spectroscopy Imaging），可显示代谢物分布图、代谢物比率图及多体素波谱矩阵，能对容积内任一像素进行波谱重建，并能以颜色的差异表示某代谢物波谱，红色代表信号最高，代谢物的含量亦高 。,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 自动或预设的水抑制,MRS扫描脉冲序列,3D Focal C
7、SI Brain 3D Phase encoding: 8 * 12 * 8 Long TE, 144, 288 Fully automated VSS饱和带 SNR高 Small volumes,MRS扫描脉冲序列,MRS扫描注意事项,首选单通道头线圈（Head，8NV One Receiver），单体素可选 用相控阵线圈 被检查者的配合和良好的摆位 确定MRS扫描的感兴趣区（ROI），保证局部磁场的绝对均匀 避开干扰组织，如颅骨、空气、脂肪、硬膜、脑脊液等 保持体素大小的稳定性和可比较性 水和脂肪质子峰的抑制 待测定代谢物的浓度在毫摩尔数量级； 水的质子浓度约为110摩尔，为前者浓度的10
8、4-105倍； 脂肪的质子也需要进行抑制； 化学位移选择法（Chemical Shift Selective，CHESS） 被检查病变的大小 脊髓病变一般不适于做MRS检查（位于延髓者可以考虑）； 脑部病变太小者，所测数值不准确；,MRS扫描注意事项,MRS扫描注意事项,* 1000,MRS扫描注意事项,MRS扫描注意事项,无饱和带,饱和带,MRS脉冲序列的区别,单体素预扫描水峰半高线宽要小于7 多体素预扫描水峰半高线宽要小于10 三维波谱预扫描水峰半高线宽要小于15,MRS波谱分析,将接收线圈接收到的磁共振信号通过傅立叶转换，描绘成直角坐标中按频率分布的函数曲线，就得到磁共振波谱图。 其中，
9、纵坐标表示信号强度，横坐标表示共振频率。 峰下面积与代谢物的含量成正比 定量分析：各种代谢物峰下面积的比值,NAA/Cr Choline/Cr NAA/Choline mI/Cr,中枢神经系统波谱 影响谱线的正常因素,TE值对谱线的影响,随着TE值的增加，SNR下降，能够显示的代谢物波峰减少，基线趋于平稳。,STEAM 30 PRESS 144,年龄和扫描位置对谱线的影响,中枢神经系统波谱 化合物的临床意义,中枢神经系统MRS代谢物,N-乙酰基天门冬氨酸（NAA） 正常脑组织1H MRS中的第一大峰，位于2.02-2.05ppm； 与蛋白质和脂肪合成，维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子
10、通过细胞和维持神经膜的兴奋性有关； 仅存在于神经元内，而不会出现于胶质细胞，是神经元密度和生存的标志； 含量多少反映神经元的功能状况，降低的程度反映了其受损的大小。,中枢神经系统MRS谱线,肌酸（Creatine） 正常脑组织1H MRS中的第二大峰，位于3.03ppm附近，有时在3.94ppm 处可见其附加峰（PCr）； 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； 此代谢物是脑细胞能量依赖系统的标志； 能量代谢的提示物，在低代谢状态下增加，在高代谢状态下减低； 峰值一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物。,中枢神经系统MRS代谢物,中枢神经系统MRS谱线,胆碱（Cho
11、line） 位于3. 2 ppm附近； 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； 细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成和蜕变，从而反映细胞膜的更新； Choline峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快，使Cho峰增高； Cho峰在几乎所有的原发和继发性脑肿瘤中都升高； 恶性程度高的肿瘤中，Cho/Cr比值显示增高。,中枢神经系统MRS代谢物,中枢神经系统MRS谱线,乳酸（Lac） 位于1.32ppm，由两个共振峰组成，称为双重线； TE=144，乳酸双峰向下；TE=288，乳酸双峰向上； 正常情况下，细胞代谢以有氧代谢为主，检测
12、不到Lac峰，或只检测到微量； 此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制，糖酵解过程加强； 脑肿瘤中，Lac出现提示恶性程度较高，常见于多形胶质母细胞瘤中； Lac也可以积聚于无代谢的囊肿和坏死区内；,中枢神经系统MRS代谢物,中枢神经系统MRS谱线,脂质（Lip） 位于1.3、0.9、1.5和6.0 ppm处，分布代表甲基、亚甲基、等位基和不饱和脂肪酸的乙烯基； 共振频率与Lac相似，可以遮蔽Lac峰； 此峰多见于坏死脑肿瘤中，其出现提示坏死的存在；,中枢神经系统MRS代谢物,中枢神经系统MRS谱线,肌醇（mI） 位于3.56 ppm，可以用STEAM技术显示； 此代谢物被认为是激素敏感性神经受体的
13、代谢物，可能是葡萄糖醛酸的前体； mI含量的升高与病灶内（尤其是慢性病灶内）的胶质增生有关； 有研究认为，在低高级星形细胞瘤中，此峰随着肿瘤恶性程度的增加而增高；,中枢神经系统MRS代谢物,中枢神经系统MRS谱线,丙氨酸（Ala） 位于1.3-1.44 ppm，常被Lac和Lip峰所遮盖，功能不肯定； 谷氨酸（Glu）和谷氨酰胺（Gln） 位于2.1-2.5 ppm； Glu是一种兴奋性神经递质，在线粒体代谢中有重要功能； Gln参与神经递质的灭活和调节活动；,中枢神经系统MRS代谢物,中枢神经系统MRS谱线,中枢神经系统MRS 临床应用,星型细胞瘤,A,胶质瘤,星型细胞瘤,星型细胞瘤,星型细胞瘤,C,转移瘤,转移瘤,淋巴瘤,淋巴瘤,脑膜瘤,B,脑膜瘤,脑膜瘤,炎症,炎症,多发性硬化,脑梗死,脑梗死,F,急性脑梗塞,急性脑梗塞,慢性脑梗塞,寄生虫性脑炎,病毒性脑炎,A,肾上腺白质营养不良,线粒体肌病,早老年痴呆（AD）：mI/Cr0.7,癫痫：NAA/Cho+Cr11%,波谱的生化背景,谢 谢！,感谢 上海华山医院 武汉同济医院 江苏省江阴市人民医院 提供图像,
