MRS磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用幻灯片
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mri的临床应用中枢神经系统及骨骼软组织 ppt课件
颅脑正常MRA—TOF法
正常颅脑静脉窦成像(MRV)
T2WI
MRA原始图像
基底动脉动脉瘤
右 侧 额 叶 动 静 脉 畸 形
MRA示左侧中动脉分支增粗并见 畸形血管团及明显扩张的引流静脉
MRA示左侧大 脑中动脉闭塞
左侧大脑中动 脉供血区脑梗 死-T2WI
T1WI 正常眼眶MRI横断图像
T2WI
A．软组织分辨力高，无骨伪影干扰。 B．多参数成像。 C．多方位直接成像。 D．不使用对比剂即可完成血管成像。 E．由于质子弛豫增强效应，使一些物质，如脱氧
血红蛋白和正铁血红蛋白于MRI上被发现。 F．增强检查效果好，副反应少。 G．无电离辐射，对人体无明显损害。
磁共振的主要缺点
6．脊柱及脊髓感染性病变，包括脊柱结核。 7．脊柱骨原发或转移性肿瘤。 8．脊柱手术后随访观察。
颈椎间盘突出
MRI能清晰显示椎间盘膨出， 突出或髓核游离，同时观察椎体 和椎管内结构，明显优于CT
L4-5,L5-S1椎间盘突出
胸椎压缩性骨折并脊髓损伤
腰骶部脊膜膨出
MRI能清晰显示 椎管内先天性病变
脊髓栓系综合征
上颈段椎管内 神经源肿瘤
脊髓室管膜瘤伴脊髓空洞症
椎管内占位性病变 首选MRI检查
T12－L1水平 脊膜瘤
骨髓病变应首选MRI 胸腰骶椎多发转移癌
腰椎转移癌 MRI对椎体转移癌敏感， 甚至优于ECT
右大腿脂肪维成像病灶范围勾划更清晰
右前臂CT平扫 右前臂X线正侧位片 男，74岁，发现右前臂肿物月余
矢状位T1WI 右前臂脂肪瘤
冠状位 FS－PDWI
横断位 FS－PDWI
冠状位T1WI
女，38岁，发现左前臂肿物3个月
磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用ppt课件
降低, Cho、mI、Lac均增高。 急性斑块 1、 ↑ ↑ Cho， Cho /Cr ——Cho 升高表明髓鞘崩解，通常见于斑块形成的早
期。 2、 ↑ Lip——升高可持续至6个月。 Lip增加是脱髓鞘退变的结果，提示急
性脱髓鞘。 3、 ↑mI， ↑Lac
28
4、↓Cr——大的破坏病灶可见Cr明显一过性降低，于亚急性期和慢性期恢 复正常。
2、多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）1H-MRS 可以同时获取病变侧和未被病变累及的区域，评价病灶的范围大 。
匀场比较困难，由于多个区域同时获得相同的磁场均匀性。对临近颅骨、 鼻窦或后颅窝的病灶，由于磁敏感伪影常常一次匀场不能成功
性期梗死，由于再次髓鞘形成和胶质增生，Cho水平可以升高）
25
临床应用
TIA 研究证明, 在TIA发作后的1天内, 对脑功能异常区和对侧相同脑区进
行MRS检查, 结果发现:功能异常区的NAA/Cr无明显异常改变, 提示 TIA患者一过性局部脑血流低灌注尚不足以影响局部神经元的数量 与功能, 而Lac峰升高, 提示脑局部低灌注可能导致局部无氧代谢Lac 浓度升高, 因此该区是可能发展成脑梗死的高危区域。
NAA——N-乙酰天门冬氨酸
Cr——肌酸
Cho——胆碱
Lac——乳酸
另有一些代谢物只有短TE才能确定：
Lip——脂质
Glx——谷氨酰胺和谷氨酸
mI——肌醇
长TE检测到的代谢产物较少，所以获得的波谱很容易解释。
7
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。横轴代表化学位移（频率差别 ），单位百万分子一（ppm）
期。 2、 ↑ Lip——升高可持续至6个月。 Lip增加是脱髓鞘退变的结果，提示急
性脱髓鞘。 3、 ↑mI， ↑Lac
28
4、↓Cr——大的破坏病灶可见Cr明显一过性降低，于亚急性期和慢性期恢 复正常。
2、多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）1H-MRS 可以同时获取病变侧和未被病变累及的区域，评价病灶的范围大 。
匀场比较困难，由于多个区域同时获得相同的磁场均匀性。对临近颅骨、 鼻窦或后颅窝的病灶，由于磁敏感伪影常常一次匀场不能成功
性期梗死，由于再次髓鞘形成和胶质增生，Cho水平可以升高）
25
临床应用
TIA 研究证明, 在TIA发作后的1天内, 对脑功能异常区和对侧相同脑区进
行MRS检查, 结果发现:功能异常区的NAA/Cr无明显异常改变, 提示 TIA患者一过性局部脑血流低灌注尚不足以影响局部神经元的数量 与功能, 而Lac峰升高, 提示脑局部低灌注可能导致局部无氧代谢Lac 浓度升高, 因此该区是可能发展成脑梗死的高危区域。
NAA——N-乙酰天门冬氨酸
Cr——肌酸
Cho——胆碱
Lac——乳酸
另有一些代谢物只有短TE才能确定：
Lip——脂质
Glx——谷氨酰胺和谷氨酸
mI——肌醇
长TE检测到的代谢产物较少，所以获得的波谱很容易解释。
7
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。横轴代表化学位移（频率差别 ），单位百万分子一（ppm）
磁共振波谱成像技术及神经系统应用PPT课件
TE=35ms
谷氨酸和谷氨酰胺（Glx）
• 位于2.1-2.55 ppm，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
TE=35
丙氨酸（Ala）
• 位于1.3-1.44 ppm，常被Lac和Lip峰所遮 盖，其功能尚不肯定
• 升高：脑膜瘤，脑囊虫
Ala
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
MRS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MRS
MRS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
• Cr/Pcr升高：创伤，高渗状态 • Cr/Pcr降低：缺氧，中风，肿瘤
Cho Cr
NAA
mI
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
磁共振波谱mrs临床应用聂林ppt课件
脑部感染性病变 LAC峰升高明显， NAA，Cr，Cho下降不明显。
病例分析
M，23，临床诊断胶质瘤， 经抗炎缓解
脑膜瘤
脑外肿瘤，其特点为： Cho 显著增高，Cr明显降低 NAA消失 “M” peak Ala出现
病 例 分 析
病
例
分 析
脑梗塞
急性期: 梗塞区 NAA显著降低, Cho及Cr亦降低 LAC升高明显 边缘区LAC升高,其余不明显,为缺血带 LAC升高区远大于T2WI高信号区
二者结合有利于癫痫灶术前准确定位
多发性硬化(MS)
以前认为MS是由于轴突脱髓鞘致 传导通路阻断是MS引起神经损害的主 要原因。现通过MRS研究认为轴突功 能损害是主要原因。
病理生理
活动期
Cho↑ Lipid↑ (markers of demyelination)
Lac ↑
(marker of acute inflammatory reaction)
钙等阳离子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代谢物
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
HIE
NAA的降低在LAC升高后数天才出现， 提示乳酸过多积聚引起的神经元自身溶解 ，是不可逆性损伤的标志
Glx升高，是由于缺血缺氧引起神经递质 释放进入突触间隙所致
病例分析
M，23，临床诊断胶质瘤， 经抗炎缓解
脑膜瘤
脑外肿瘤，其特点为： Cho 显著增高，Cr明显降低 NAA消失 “M” peak Ala出现
病 例 分 析
病
例
分 析
脑梗塞
急性期: 梗塞区 NAA显著降低, Cho及Cr亦降低 LAC升高明显 边缘区LAC升高,其余不明显,为缺血带 LAC升高区远大于T2WI高信号区
二者结合有利于癫痫灶术前准确定位
多发性硬化(MS)
以前认为MS是由于轴突脱髓鞘致 传导通路阻断是MS引起神经损害的主 要原因。现通过MRS研究认为轴突功 能损害是主要原因。
病理生理
活动期
Cho↑ Lipid↑ (markers of demyelination)
Lac ↑
(marker of acute inflammatory reaction)
钙等阳离子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代谢物
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
HIE
NAA的降低在LAC升高后数天才出现， 提示乳酸过多积聚引起的神经元自身溶解 ，是不可逆性损伤的标志
Glx升高，是由于缺血缺氧引起神经递质 释放进入突触间隙所致
MRI在中枢神经系统的应用PPT课件
abscess after radiosurgery of pontine glioblastoma
2021/4/13
精选PPT课件
41
磁共振灌注成像 PWI
2021/4/13
缺容彩 枕
彩
损量色 区图编
叶
色 编
域显码 脑
码
增示的 大灌脑
梗
的 瞬
注血 塞
行
时
精选PPT课件
间
DWMRI
42
灌注成像
Oncologist, Sep 2004; 9: 528 - 537. Diego J.
2021/4/13
Axial T1WI elevated CBV high-grade neoplasm.
灌精注选PP成T课像件
FLAIR CBV maps. 2/4 astrocytoma,
普通增强
动态增强
2021/4/13
精选PPT课件
水、脂肪抑制
MRA 水成像 功能性MRI
9
常规MR平扫和增强扫描
2021/4/13
精选PPT课件
10
T1WI
T2WI
2021/4/13
精选PPT课件
11
颅脑正常MRI
2021/4/13
T2WI 1. 脑脊液、眼球玻璃体 为高信号
精选PPT课件
TR TE 脑脊液 眼球玻璃体 脂肪
12
2021/4/13
精选PPT课件
13
Figure. Lesion morphology of NMOSD vs MS lesions
精选PPT课件
14
Tim Sinnecker et al. Neurol Neuroimmunol Neuroinflamm 2016;3:e259
2021/4/13
精选PPT课件
41
磁共振灌注成像 PWI
2021/4/13
缺容彩 枕
彩
损量色 区图编
叶
色 编
域显码 脑
码
增示的 大灌脑
梗
的 瞬
注血 塞
行
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灌注成像
Oncologist, Sep 2004; 9: 528 - 537. Diego J.
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FLAIR CBV maps. 2/4 astrocytoma,
普通增强
动态增强
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水、脂肪抑制
MRA 水成像 功能性MRI
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常规MR平扫和增强扫描
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T1WI
T2WI
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2021/4/13
T2WI 1. 脑脊液、眼球玻璃体 为高信号
精选PPT课件
TR TE 脑脊液 眼球玻璃体 脂肪
12
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13
Figure. Lesion morphology of NMOSD vs MS lesions
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14
Tim Sinnecker et al. Neurol Neuroimmunol Neuroinflamm 2016;3:e259
磁共振中枢神经系统PPT课件
2
MRI弥散加权成像的主要指标弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC值）作为最常用的参数 用来描述细胞分布、细胞膜渗透性、细胞内外弥 散和组织结构。 ADC值表示水分子扩散速率（0-1 mm2/s ）， ADC值越大，水分子扩散速度快，DWI表现为低 信号，ADC值越小，水分子扩散速度慢，DWI表 现为高信号。 自由水扩散不受限，速度快，DWI呈低信号。 结合水及肿瘤细胞增多导致水分子扩散受限程度 增加，速度慢，DWI呈高信号。
肿瘤内 胆碱cho峰
正常组织内 胆碱cho峰
脑干肿瘤：肿瘤标志物cho明显升高
21
22
23
磁共振灌注加权成像(PWI)
灌注加权成像(Perfusion-Weighted Imaging) PWI 是基 于血管密度的一项新成像技术。主要反映了肿瘤的血供情 况，与常规增强不同的是，常规增强反映的是血脑屏障破 坏程度，PWI反映的是肿瘤的微血管丰富程度。局部相对 脑血容量最大的区域是肿瘤恶性程度最高、生长最活跃的 部位。
层内分辨率0.5*0.5 层厚2.5mm A524
三叉神经半月节 内三支神经
30
面神经
上下前庭神经
耳蜗神经
31
高分辨率颈部血管成像 透视跟踪启动扫描
901:PCA法定位图 1201：团注造影剂跟踪 1101：3D血管采集T1W FFE技术 1103:三维重建
32
高分辨率颈部血管成像 透视跟踪启动扫描
27
脱氧/含氧血红蛋白含量变 化
BOLD 通过测量神经元活动引起的的血氧反应间接测量脑活动 神经元放电->代谢需要能量->输入氧->含氧血红蛋白增多->引发信号增强
MRI弥散加权成像的主要指标弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC值）作为最常用的参数 用来描述细胞分布、细胞膜渗透性、细胞内外弥 散和组织结构。 ADC值表示水分子扩散速率（0-1 mm2/s ）， ADC值越大，水分子扩散速度快，DWI表现为低 信号，ADC值越小，水分子扩散速度慢，DWI表 现为高信号。 自由水扩散不受限，速度快，DWI呈低信号。 结合水及肿瘤细胞增多导致水分子扩散受限程度 增加，速度慢，DWI呈高信号。
肿瘤内 胆碱cho峰
正常组织内 胆碱cho峰
脑干肿瘤：肿瘤标志物cho明显升高
21
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磁共振灌注加权成像(PWI)
灌注加权成像(Perfusion-Weighted Imaging) PWI 是基 于血管密度的一项新成像技术。主要反映了肿瘤的血供情 况，与常规增强不同的是，常规增强反映的是血脑屏障破 坏程度，PWI反映的是肿瘤的微血管丰富程度。局部相对 脑血容量最大的区域是肿瘤恶性程度最高、生长最活跃的 部位。
层内分辨率0.5*0.5 层厚2.5mm A524
三叉神经半月节 内三支神经
30
面神经
上下前庭神经
耳蜗神经
31
高分辨率颈部血管成像 透视跟踪启动扫描
901:PCA法定位图 1201：团注造影剂跟踪 1101：3D血管采集T1W FFE技术 1103:三维重建
32
高分辨率颈部血管成像 透视跟踪启动扫描
27
脱氧/含氧血红蛋白含量变 化
BOLD 通过测量神经元活动引起的的血氧反应间接测量脑活动 神经元放电->代谢需要能量->输入氧->含氧血红蛋白增多->引发信号增强
MRS的原理和临床应用PPT精选课件
24
•
如果对两组峰做积分，则积分曲线所代表的两组
• 峰的总面积比为1:2。质子的自旋裂分是有规律的，
• 若一组化学等价的质子，它只有一组数目为n的相邻
• 碳原子上的等价质子，那么它的吸收峰裂分为
• （n+1）个，这就是（n+1）规律。
• 裂分峰的相对峰面积，基本上满足二项展开式的各项
• 系数比，即双峰(1:1)，三重峰(1:2:1)，四重峰
27
MRS基本原理
• 这7 条共振峰在不同组织、不同 代谢状态时的峰值是不同的，与正 常标准对照，可判断每一个化合物 的含量。另外，Pi 的化学位移受细 胞内pH 值的影响，根据它的化学位 移相对于PCr 的改变可测定细胞内 的PH 值。但磷在人体内自然丰度及 灵敏度较低，而氢是人体最丰富的 原子核，自然丰度和灵敏度均高， 最易被检测到，检测设备要求相对 简单，故近年来1H MRS 研究较多。
16
MRS基本原理
•
化学环境指的是，原子核所在
的分子结构。同一种原子核处在不
同的分子结构中，甚至同一个分子
结构的不同位置或者不同的基团中，
其周围的电子数和电子分布都将有
所不同，因而受到的磁屏蔽作用也
不同。处于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，将具有不同的共振频率，这就
是所谓的化学位移现象，也是磁共
MRS的原理和临床应用
1
什么叫核磁共振？
• 原子核在自旋中会产生磁 场，所以这样的原子核可以看 成微小的磁铁．如果把这样带 有磁性的核放到外磁场中，核 自旋对外磁可以有2I+1种取 向．氢原子核的I=1/2,因此只 有两种取向，+1/2，-1/2，即 与外磁场同向和与外磁场反 向．前者能量低，后者能量 高．
•
如果对两组峰做积分，则积分曲线所代表的两组
• 峰的总面积比为1:2。质子的自旋裂分是有规律的，
• 若一组化学等价的质子，它只有一组数目为n的相邻
• 碳原子上的等价质子，那么它的吸收峰裂分为
• （n+1）个，这就是（n+1）规律。
• 裂分峰的相对峰面积，基本上满足二项展开式的各项
• 系数比，即双峰(1:1)，三重峰(1:2:1)，四重峰
27
MRS基本原理
• 这7 条共振峰在不同组织、不同 代谢状态时的峰值是不同的，与正 常标准对照，可判断每一个化合物 的含量。另外，Pi 的化学位移受细 胞内pH 值的影响，根据它的化学位 移相对于PCr 的改变可测定细胞内 的PH 值。但磷在人体内自然丰度及 灵敏度较低，而氢是人体最丰富的 原子核，自然丰度和灵敏度均高， 最易被检测到，检测设备要求相对 简单，故近年来1H MRS 研究较多。
16
MRS基本原理
•
化学环境指的是，原子核所在
的分子结构。同一种原子核处在不
同的分子结构中，甚至同一个分子
结构的不同位置或者不同的基团中，
其周围的电子数和电子分布都将有
所不同，因而受到的磁屏蔽作用也
不同。处于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，将具有不同的共振频率，这就
是所谓的化学位移现象，也是磁共
MRS的原理和临床应用
1
什么叫核磁共振？
• 原子核在自旋中会产生磁 场，所以这样的原子核可以看 成微小的磁铁．如果把这样带 有磁性的核放到外磁场中，核 自旋对外磁可以有2I+1种取 向．氢原子核的I=1/2,因此只 有两种取向，+1/2，-1/2，即 与外磁场同向和与外磁场反 向．前者能量低，后者能量 高．
M R S的原理和临床应用ppt课件
MRS基本原理
•
化学环境指的是，原子核所在
的分子结构。同一种原子核处在不
同的分子结构中，甚至同一个分子
结构的不同位置或者不同的基团中，
其周围的电子数和电子分布都将有
所不同，因而受到的磁屏蔽作用也
不同。处于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，将具有不同的共振频率，这就
是所谓的化学位移现象，也是磁共
什么叫核磁共振？
• 若质子受到一定频率的电磁波辐射， 辐射所提供的能量恰好等于质子两 种取向的能量差，质子就吸收电磁 辐射的能量，从低能级跃迁至高能 级。这种现象即称核磁共振。
MRS发展历史
• 1 1946年美国斯坦福F.布洛克 和哈弗大学E.M.帕塞尔小组均 同时记录到液体样品和固体样 品的磁共振信号。
• 2 热力学的研究：测定酶与底物、 配基、抑制剂的结合常数；测定可 解离基团的PK值，特别是生物大分 子中处于不同微环境的同类残基的 同类基团的不同PK值。
MRS在生物体中研究范围
• 3 动力学研究 பைடு நூலகம் 监测反应进程测定各组分随时
间的变化等。 • 4 分子运动研究:如生物膜的
流动性等。 • 5 分子构象及构象变化研究 • 6 活体研究 • 7二维MRS研究:20世纪70-80年
• 2 20世纪50年代桑德斯和柯克 伍德首次成功的利用MRS直接 观测生物大分子40MHz的核糖 核酸酶的MRS。此后，又连续 测到其他蛋白质、核酸、磷脂 等相应组分。
MRS技术特点
• 在研究生物大分子时，MRS有 以下技术特点：
• 1 不破坏生物高分子的结构 （包括空间结构）
• 2 在溶液中测定符合生物体的 常态，也可测定固体样品，比 较晶态和溶液态构象的异同。
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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
MRS的主要代谢物及其意义
区域变化 １ NAA: 海马＜皮质及皮质下，小脑＜其他 ２ Cr: 灰质＞白质（２０％左右） 3 Cho：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
振频率的差别就是MRS的理论基础
技术原理
感兴趣区（体素）——用于数据分析和采集的区域 病灶 对照
方法选择
1、单体素氢质子（Single voxel，SV）1H-MRS 覆盖范围有限，一次采集只能分析一个区域，适用于局限性病变，后颅窝
病变 采集时间短，一般3~5分钟 谱线定性分析容易 2、多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）1H-MRS 可以同时获取病变侧和未被病变累及的区域，评价病灶的范围大 。 匀场比较困难，由于多个区域同时获得相同的磁场均匀性。对临近颅骨、
鼻窦或后颅窝的病灶，由于磁敏感伪影常常一次匀场不能成功 采集时间比较长
序列选择——定位方法
1、受激回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM) 优点：常使用短TE（35ms）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 缺点：对运动敏感，信噪比低，对匀场和水抑制要求严格，对T2弛豫
细胞膜转换和细胞增殖加快，Cho峰增高
MRS的主要代谢物及其意义
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
MRS的主要代谢物及其意义
MRS的主要代谢物及其意义
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：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
MRS的主要代谢物及其意义
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
MRS的主要代谢物及其意义
谷氨酸和谷氨酰胺（Glx） 位于2.1-2.55 ppm，3.76ppm； 谷氨酸是一种兴奋性神经递质，主要
MRS磁共振波谱成 像在中枢神经系统
中的应用幻灯片
MRS磁共振波谱成像在中枢神经系统中的 应用
概述
磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectrum, MRS）成像是迄今为止 惟一能够进行活体组织代谢定量分析的一种无创检测手段。
主要应用于中枢神经系统疾病的诊断和鉴别，如脑缺血性病变、脱 髓鞘病变、脑肿瘤及变性疾病等疾病的病理生理变化及代谢物浓度 的检测，以及检测早期海马硬化。
不敏感 2、点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS) 优点：信噪比高，是激励回波法的2倍 ，可以选择长、短TE（ 144ms
or 35ms ），对T2弛豫敏感，对运动不太敏感 缺点：选择长TE，不易检出短T2物质，如脂质
回波时间（TE）
应用长、短TE可确定的代谢产物如下：
MRS的主要代谢物及其意义
N-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，Canavan病，发育中的儿童，轴索恢复时可升高。
MRS的主要代谢物及其意义
肌酸(Cr)
位于波谱3.03ppm、 3.94ppm（Cr ）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；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升高：创伤，高渗状态
Cr降低：缺氧，中风，肿瘤
NAA——N-乙酰天门冬氨酸
Cr——肌酸
Cho——胆碱
Lac——乳酸
另有一些代谢物只有短TE才氨酸
mI——肌醇
长TE检测到的代谢产物较少，所以获得的波谱很容易解释。
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。横轴代表化学位移（频率差别 ），单位百万分子一（ppm）
MRS的主要代谢物及其意义
年龄变化 新生儿：NAA 及NAA/Cr 比率逐渐增加， 提示出生后神经元逐渐
成熟 ＜8月：Cho和 mI水平明显升高 8月至2岁：波谱逐渐趋于正常化 2岁后与成人基本一致 老年人： NAA 及NAA/Cr 比率减低，提示神经元数目减少或生存能 力减低。 Cho和 Cho/Cr比率升高， 提示细胞膜退变加剧和胶质细胞数目增加
不但可以反映脑组织神经元的损伤、胶质细胞的增生及能量代谢等 变化，还可以动态观察各种疾病的转化及评估其预后。
技术原理
不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 1H-MRS应用最广泛 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之间，相同的化合物不同原子核之间，共
乳酸(Lac) 位于1.32ppm，次峰4.1ppm，由两个共振峰组成，称为双重线；TE
为144ms时反转向下；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 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
MRS的主要代谢物及其意义
区域变化 １ NAA: 海马＜皮质及皮质下，小脑＜其他 ２ Cr: 灰质＞白质（２０％左右） 3 Cho：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
振频率的差别就是MRS的理论基础
技术原理
感兴趣区（体素）——用于数据分析和采集的区域 病灶 对照
方法选择
1、单体素氢质子（Single voxel，SV）1H-MRS 覆盖范围有限，一次采集只能分析一个区域，适用于局限性病变，后颅窝
病变 采集时间短，一般3~5分钟 谱线定性分析容易 2、多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）1H-MRS 可以同时获取病变侧和未被病变累及的区域，评价病灶的范围大 。 匀场比较困难，由于多个区域同时获得相同的磁场均匀性。对临近颅骨、
鼻窦或后颅窝的病灶，由于磁敏感伪影常常一次匀场不能成功 采集时间比较长
序列选择——定位方法
1、受激回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM) 优点：常使用短TE（35ms）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 缺点：对运动敏感，信噪比低，对匀场和水抑制要求严格，对T2弛豫
细胞膜转换和细胞增殖加快，Cho峰增高
MRS的主要代谢物及其意义
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
MRS的主要代谢物及其意义
MRS的主要代谢物及其意义
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：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
MRS的主要代谢物及其意义
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
MRS的主要代谢物及其意义
谷氨酸和谷氨酰胺（Glx） 位于2.1-2.55 ppm，3.76ppm； 谷氨酸是一种兴奋性神经递质，主要
MRS磁共振波谱成 像在中枢神经系统
中的应用幻灯片
MRS磁共振波谱成像在中枢神经系统中的 应用
概述
磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectrum, MRS）成像是迄今为止 惟一能够进行活体组织代谢定量分析的一种无创检测手段。
主要应用于中枢神经系统疾病的诊断和鉴别，如脑缺血性病变、脱 髓鞘病变、脑肿瘤及变性疾病等疾病的病理生理变化及代谢物浓度 的检测，以及检测早期海马硬化。
不敏感 2、点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS) 优点：信噪比高，是激励回波法的2倍 ，可以选择长、短TE（ 144ms
or 35ms ），对T2弛豫敏感，对运动不太敏感 缺点：选择长TE，不易检出短T2物质，如脂质
回波时间（TE）
应用长、短TE可确定的代谢产物如下：
MRS的主要代谢物及其意义
N-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，Canavan病，发育中的儿童，轴索恢复时可升高。
MRS的主要代谢物及其意义
肌酸(Cr)
位于波谱3.03ppm、 3.94ppm（Cr ）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；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升高：创伤，高渗状态
Cr降低：缺氧，中风，肿瘤
NAA——N-乙酰天门冬氨酸
Cr——肌酸
Cho——胆碱
Lac——乳酸
另有一些代谢物只有短TE才氨酸
mI——肌醇
长TE检测到的代谢产物较少，所以获得的波谱很容易解释。
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。横轴代表化学位移（频率差别 ），单位百万分子一（ppm）
MRS的主要代谢物及其意义
年龄变化 新生儿：NAA 及NAA/Cr 比率逐渐增加， 提示出生后神经元逐渐
成熟 ＜8月：Cho和 mI水平明显升高 8月至2岁：波谱逐渐趋于正常化 2岁后与成人基本一致 老年人： NAA 及NAA/Cr 比率减低，提示神经元数目减少或生存能 力减低。 Cho和 Cho/Cr比率升高， 提示细胞膜退变加剧和胶质细胞数目增加
不但可以反映脑组织神经元的损伤、胶质细胞的增生及能量代谢等 变化，还可以动态观察各种疾病的转化及评估其预后。
技术原理
不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 1H-MRS应用最广泛 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之间，相同的化合物不同原子核之间，共
乳酸(Lac) 位于1.32ppm，次峰4.1ppm，由两个共振峰组成，称为双重线；TE
为144ms时反转向下；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 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