MRS磁共振波普成像
认识磁共振：五、磁共振波谱分析（MRS）
认识磁共振：五、磁共振波谱分析（MRS）磁共振波谱分析(MRS)是测定活体内某一特定组织区域化学成分的唯一的无损伤技术，是磁
共振成像和磁共振波谱技术完美结合的产物，是在磁共振成像的基础上又一新型的功能分析诊
断方法。
MRS是目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。
现今磁共振波谱研究较早、较多的是应用于中枢神经系统，其通过组织内化学代谢产物的多少，可以进行对脑肿瘤与非肿瘤性病变鉴别、脑肿瘤良恶性鉴别、恶性肿瘤分级、肿瘤术后复
发与坏死的鉴别、原发与转移瘤的鉴别等等。
在心脏方面的应用主要是在心肌缺血、心肌病等心肌代谢方面的研究。
肝脏主要研究包括代
谢性疾病、肝炎肝硬化及肝肿瘤等。
MRS还能提供前列腺组织的代谢信息，对于鉴别前列腺癌和前列腺增生的鉴别有重大意义。
MRS还能无创性地检测骨骼肌磷脂代谢和能量代谢的代谢产物及细胞内pH值，研究骨及软组织肿瘤的磷脂代谢和能量代谢的异常变化。
牡丹江医学院第二附属医院影像科自引进256排双源双能量CT以来，以影像学博士李为民主任
为首的诊断团队先后开展了双低冠脉成像扫描、双能量成像去伪影、虚拟平扫等技术，填补了
牡丹江地区在此领域的空白，给患者带来了巨大的福祉。
核磁共振波谱分析
磁共振波谱分析
磁共振波谱分析(MRS)是测定活体内某一特定组织区域化学成分的唯一的无损伤技术，是磁共振成像和磁共振波谱技术完美结合的产物，是在磁共振成像的基础上又一新型的功能分析诊断方法。
需要检查的人群：患有脑部、心脏、骨骼肌和肝脏肿瘤的人群。
不合宜人群：
(1)安装人工心脏起博器者及神经刺激器者禁止做检查。
(2)颅内有银夹及眼球内金属异物者禁止做检查。
(3)心电监护仪不能进入MRI检查室。
曾做过动脉病手术、曾做过心脏手术并带有人工心瓣膜者禁止做检查。
(4)各种危重病患者：如外伤或意外发生后的昏迷、烦躁不安、心率失常、呼吸功能不全、不断失血及二便失禁者等等。
(5) 检查部位有金属物(如内固定钢针钉等)不能检查。
(5)妊娠妇女慎做检查，如有可能怀孕者，请告知检查医生。
检查前禁忌：无特殊禁忌。
检查时要求：检查放松心情，听从医生吩咐进行检查。
MRI功能成像MRS（1）
MRI功能成像MRS（1）磁共振波谱（MRS）是利用磁共振中化学位移现象来测定物质组成成份的一种检测方法。
它是目前唯一能在活体内检测人体内特定代谢产物成份含量及分布的一种方法。
作者：王晋君来源：1影1世界王晋君，医学硕士，医学影像副主任医师，美国杜克大学访问学者。
市中心医院医学影像科主任，卫健委CT质控部主任，中华医学会运城放射专委会秘书。
从事医学影像诊断工作20年，熟悉全身各系统尤其是腹部疾病的影像诊断。
作者介绍磁共振波谱成像（MRS）波谱共振频率点，物理状元也发愁。
波谱之难，难于上青天，就是很多影像专业的医生或学生也望而生畏。
但临床医生就是没见过也听说过，尤其是神经内外科，但其具体应用却不一定清楚。
影像教科书所讲波谱？别提了！来看看是怎样一条险途：质子、磁场、频率……入场就晕；成像过程、复杂定位、各项参数……无法入静；耐心等待，精确匀场，喧闹声后，终于好戏出场，推出一波动感曲线，却仍是天人天语，化学位移、半峰宽度、面积积分等等，一晕到底，直接放弃吧。
影像套路长，我要回临床，好吧，今天咱就从一个临床医生的角度来看，从日常工作中的实例出发，从最常用到东西入手，让临床医生朋友们轻松认识磁共振波谱。
病人检查回来，递到我们手上的是一摞片子，神秘好奇焦急地望着我们，想从我们这里得到他想知道的种种困惑，其中就有磁共振波谱，简单，大多数就下面这相样子：大脑MRS图上面的MRS就是磁共振波谱（Magnetic Resnance Spectroscopy，MRS），它是利用磁共振中化学位移现象来测定物质组成成份的一种检测方法。
教科书讲：它是目前唯一能在活体内检测人体内特定代谢产物成份含量及分布的一种方法。
可与MRI相互补充，用于疾病的辅助诊断。
右面三幅是定位图，上面有小方框，是MRS的具体位置，也就是说所检测的是这个位置上的一块脑组织（一般同1-2cm^3的体积）内的各种代谢产物的含量。
下面的曲线，就是所谓的波谱，的确是个谱线，和我们高中时学到的各种谱线是类似的，是一个座标图，其横轴是共振的频率，单位是ppm，不同的位置代表了不同的化学位移（太深奥，没办法，此处略过……个字的描述），也就是不同的代谢产物，也就是说不同代谢产物百万分之一的差异也能显示出来。
医学影像新技术介绍(一)——MRS
肿瘤 1、胶质瘤 2、转移瘤 3、淋巴瘤
共同点：为NAA下降、Cho 上升、 Cho/ Cr 升高, 可出现Lip 、Lac峰。
不同点：
1、胶质瘤NAA随恶性程度的升高而减低。
2、由于缺乏Cr激酶, 转移瘤中Cr较高级别胶 质瘤减低更明显甚至是消失的，Cho/Cr之 间存在显著差异。
医学影像新技术介绍(一)
宋宇
头颅磁共振波谱
磁共振波谱(magnetic resonance spectrum ，MRS)是最典型的分子成像技术——在分 子水平上直接反映代谢变化并用波谱和影 像表达出来。
MRS为研究组织代谢和功能的无创性方法 ，常用的原子核有：1H MRS主要检测胆碱 、肌酸、脂肪、氨基酸、酮体及乳酸等代 谢物质； 31P MRS，主要用于能量代谢的研 究。
MRS在脑部疾病中的应用
癫痫 肿瘤 梗塞
癫痫 磁共振波谱能早期发现癫痫灶及其所
致的细胞损害。 采用NAA/Cho＋Cr值为分析指标。
1、敏感性较高
2、颞叶由于受颅底结构及颞骨的影响 ,体素局部的匀场和水抑制程度受到限 制, 很难实现Cr 和Cho 波峰的完全分 离,这时计算它们的合并强度比较合理 可靠。
4、通常在Lac 峰出现后,脑梗死病灶才 有NAA 峰下降;
5、Cr 和Cho 峰的改变不如Lac 和NAA 那样恒定，急性期胆碱复合物髓鞘的崩解。
脑卒中
NAA降低，Lac明显升高(倒置)
Lac乳酸峰出现在1.33ppm 处, 乳酸在 短TE 时为正立双峰, 在长TE 时为倒置 双峰, 在长TE 时观测最为清晰。乳酸 峰在正常人脑波谱中一般测不到, 在氧 供的下降、糖酵解的加速、线粒体功 能紊乱、炎症、发酵等许多状态下会 引起乳酸峰的升高
头颅磁共振波谱
MRS在脑部疾病中的应用
癫痫 肿瘤 梗塞
癫痫 磁共振波谱能早期发现癫痫灶及其所
致的细胞损害。 采用NAA/Cho＋Cr值为分析指标。
1、敏感性较高
2、颞叶由于受颅底结构及颞骨的影响 ,体素局部的匀场和水抑制程度受到限 制, 很难实现Cr 和Cho 波峰的完全分 离,这时计算它们的合并强度比较合理 可靠。
Cr 峰值位于3.02ppm 处, 另一峰位于 3.94ppm处, 它代表了肌酸(Creatine) 及磷酸肌酸( Phosphocreatine)的总含 量, Cr 是高能磷酸化合物的储备以及 ATP和ADP 的缓冲剂, Cr 的下降常常提 示神经胶质细胞的能量不足, 也表示神 经元的能量供应不足。Cr可以作为细 胞完整性的可靠标志。
6. 病人移动的影响如果在检查过程中病人 的轻微移动,极易造成波谱的不真实性
脑波谱中几种主要的代谢产物有N - 乙 酰天门氡氨酸(NAA) , 胆碱(Cho) ,肌酸 (Cr), 肌醇(MI), 乳酸(Lac),脂质峰(Lip), 丙氨酸(Ala) , 琥珀酸(Suc), 乙酸(Ace), 甘氨酸(Gly), 谷氨酸(Glx)及氨基酸 (AA)
影响因素
1. 匀场 2. 抑水 3. 体素位置和大小
脂肪、脑脊液、骨组织、大血管及颅内含 气的窦道影响很大, 因此体素设置应该尽量 避免这些组织 外部加用饱和带也可以抑制感兴趣区以外 组织的污染
4均匀性造成很大的影 响, 从而造成假象谱线。
肿瘤 1、胶质瘤 2、转移瘤 3、淋巴瘤
共同点：为NAA下降、Cho 上升、 Cho/ Cr 升高, 可出现Lip 、Lac峰。
不同点：
1、胶质瘤NAA随恶性程度的升高而减低。
2、由于缺乏Cr激酶, 转移瘤中Cr较高级别胶 质瘤减低更明显甚至是消失的，Cho/Cr之 间存在显著差异。
磁共振波谱分析
磁共振波谱分析摘要:磁共振波谱（MRS）是一种新的脑功能检查技术和唯一无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变和特定化合物定量分析的技术。
MRS是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步研究。
【MRS的定义与基本原理】磁共振波谱（MRS）是一种新的脑功能检查技术和唯一无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变和特定化合物定量分析的技术。
MRS是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步研究。
MRS的原理在某些方面与MRI相同，要求短的射频脉冲以激励原子核，采集到的信号称为自由感应衰减信号，将这种信号通过傅立叶转换变成波谱。
MRS成像的基本原理是依据化学位移和J-耦合两种物理现象。
由于化学位移不同，不同化合物可以根据其在MRS上共振峰的位置不同加以区别。
化学位移采用磁场强度的百万分之一为单位（part per million，ppm）。
共振峰的面积与共振核的数目成正比，反映化合物的浓度，因此可用来定量分析。
峰值在横轴上的位置代表物质的种类，波峰的高度或波峰下的面积代表物质的数量，化合物的含量亦可用图谱色阶表示。
【人脑常见的代谢物及其意义】1.N-乙酰天门冬氨酸（NAA）在正常脑1HMRS中NAA是最高的峰，位于2.02ppm。
它主要存在于成熟的神经元内，是神经元的内标物，其含量的多少可反映神经元的功能状态。
NAA含量的降低代表神经元的缺失。
肿瘤、多发性硬化、梗死、缺氧、神经细胞变性疾病、代谢性疾病及脱髓鞘疾病等均可引起NAA浓度的下降；不含神经元的脑部肿瘤（如脑膜瘤、转移瘤）MRS显示NAA缺失。
在婴儿脑发育、成熟过程中以及神经损伤后轴索恢复中NAA会升高。
Canavan病（中枢神经系统海绵状变性）是唯一可以引起NAA增高的疾病，是由于该病人体内缺乏NAA水解酶。
2.胆碱（Cho）包括磷酸胆碱、磷脂酰胆碱及磷酸甘油胆碱，反映脑内总胆碱储备量，波峰位于3.2ppm。
Cho是乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的前体，是细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成与代谢，Cho峰的高低可以作为肿瘤细胞增殖的指标。
磁共振波谱成像技术（MRS）02：如何阅读MRS谱线
磁共振波谱成像技术（MRS）02：如何阅读MRS谱线⼀、最最基础的MRS原理在上⼀篇帖⼦我骗了⼤家，在阅读MRS谱线前还是得说MRS的原理的，否则的话没法说下去！当然，我们也可以玩玩⽂字游戏，不说“MRS原理”，⽽说“MRS定义”。
MRS定义：⼈体各种组织的代谢产物不尽相同，MRS就是通过检测感兴趣区（⼀般称为“体素”）代谢产物的类型和浓度，并绘制成曲线，以此判断体素的性质。
各种代谢物在MRS谱线上表现为⼀个个⾼度不同的波峰。
MRS谱线横轴是化学位移频率，单位为ppm，各种代谢产物在横轴上有固定的位置，必须熟记。
MRS谱线纵轴是代谢物的浓度，也就是代谢物波峰的⾼度。
阅读MRS谱线⾸先是识别每⼀个波峰在横轴上的位置，由此判断是哪种代谢产物；然后再研究波峰的⾼度，并与相应正常组织进⾏⽐较，从⽽得出结论。
下⾯这张图⼀定要反复琢磨：⼆、最最重要的代谢物频率、浓度表这是⼀件⾮常痛苦的事情：以下这张代谢物频率、浓度表⼀定要熟记！我已经背了⼀个星期了，再看到MRS谱线还是弄不清楚哪个是哪个。
0.9-1.3ppm：lip 脂质正常脑组织中不可见。
1.33-1.35ppm：Lac 乳酸正常脑组织中不可见。
1.4-1.6ppm：Ala 丙氨酸正常脑组织中不可见。
2.02ppm：NAA N-⼄酰天门冬氨酸正常浓度6.5-9.7mmol，平均7.8mmol。
2.1-2.4ppm：GLx ⾕氨酸类化合物正常浓度Glu 10mmol，Gln 5mmol。
3.05ppm：Cr 肌酸正常浓度3.4-5.5mmol，平均4.5mmol。
3.20ppm：Cho 胆碱化合物正常浓度0.8-1.6mmol，平均1.3mmol。
3.56ppm：mI 肌醇正常浓度2.2-6.8mmol，平均3.8mmol。
3.65-3.8ppm：Glx ⾕氨酸类化合物正常浓度Glu 10mmol，Gln 5mmol。
3.93ppm：Cr 肌酸正常浓度3.4-5.5mmol，平均4.5mmol。
头颅磁共振波谱成像（MRS）基础与临床
头颅磁共振波谱成像（MRS）基础与临床磁共振波谱（magnetic resonance spectrum,MRS）是最典型的分子成像技术之一，能够观察活体组织代谢和生化变化。
波谱成像的基础—化学位移现象在相同的磁场环境下，处于不同化学环境中的同一种原子核，由于受到原子核周围不同电子云的磁屏蔽作用，而具有不同的共振频率。
波谱分析就是利用化学位移研究分子结构。
常用的原子核有：1H MRS主要检测胆碱、肌酸、脂肪、氨基酸、乳酸等代谢物质；31P MRS主要用于能量代谢研究。
原子核的共振动频率与外加磁场强度有很规律的关系，化学位移如果以外加磁场运行频率的百万分之比数（PPM）值来表示，同一原子核在不同的外加磁场下其化学位移PPM值相同，不同的化合物可以根据其在频谱线频率轴上的共振峰的不同加以区别。
氢质子波谱注：上图纵轴代表物质的含量，横轴代表物质共振时的位置，单位为ppm(百万分之几）常见代谢产物的意义及共振峰位置1、NAA: N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志，仅存在神经元内，如其他出现异常，其峰值往往下降。
第一大主峰位于：2.02ppm2、Creatine:Cr肌酸，肌酸和磷酸肌酸的总和，脑组织能量代谢的提示物，峰度相对稳定，常作为波谱分析时的参照物。
第二大主峰位于：3.05ppm3、Choline:Cho胆碱，细胞磷脂代谢成分之一，细胞膜合成的标志，肿瘤细胞中其细胞代谢活跃，其峰值往往升高。
位于：3.20ppm4、Lipid:Lip脂质，细胞坏死提示物。
位于：0.9-1.3ppm5、Lactate:Lac乳酸，两个共振峰组成，TE=144时，双峰向上，TE=288时，双峰向下，正常细胞有氧代谢，检测不到。
缺氧时可出现，是无氧代谢的标志。
位于：1.33-1.35ppm6、Glutamate: Glx谷氨酰氨，脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于：2.1-2.4ppm7、MI:肌醇代表细胞膜稳定性判断肿瘤级别位于：3.8ppm谱线注：峰的位置决定了代谢产物，峰下面积代表相对含量MRS在颅脑疾病中的应用注：正常脑发育波谱一、癫痫磁共振波谱能早期发现癫痫病灶及其导致的细胞损害。
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双侧基底节区及双侧额颞叶进行多体素波
谱分析（3D SCI press 144TE），将感兴 趣区分别置于双侧颞叶、海马、额叶，所 得谱线基线平稳，Hunter角正常、开口向 右，各代谢物峰高、比值未见明显异常。 双侧颞叶，包括海马区三维多体素法MRS 未见明显异常谱线。
1.5T磁共振波谱分析提示双侧颞叶、海马、额叶未见明显异常
磁共振波谱成像（MR天门冬氨酸）：只存在于神经 元中，是神经元活性的标记物，在脑肿瘤、脑梗死及痴呆 中含量降低。 3.02、3.94ppm，Cr（肌酸/磷酸肌酸）：存在于神经元 和神经胶质中，是能量代谢物，在星形细胞瘤中降低，在 脑膜瘤和转移瘤中几乎消失。 3.22ppm，Cho（胆碱）：存在于细胞膜、髓磷脂和脑内 脂质中，其升高反映了细胞膜合成的增加或细胞数的增多 ，是肿瘤的标记。
HUNTER角
MRS谱线图
MRS代谢物图
SVS SE 30
CSI SE 135
解剖定位相显示：左侧额叶、颞叶及岛叶可见不规则形低信号影，左 侧外侧裂池及侧脑室受压变窄，中线结构稍向右移位。双侧筛窦粘膜增厚。 2D多体素（TE=135）：ROI置于病灶实性部分、坏死部分及对侧及同 侧正常区，所得谱线基本平稳，信噪比较好，病灶实性部分、坏死部分 HUNTER角倒置，可见脂峰及倒置的乳酸峰；CHO/NAA值增高，值为1.16， 1.96，3.63，1.92；对侧及同侧正常脑实质区CHO/NAA值约为0.66，0.38。 单体素（TE=30）置于病灶内,所得谱线平稳，信噪比尚好，扫得谱线 HUNTER角倒置，但CHO/NAA峰下面积比值》1，可见脂峰及乳酸峰。
MR意见：左侧额叶、颞叶及岛叶占位，符合肿瘤波谱改变
病理：（左侧额、颞、岛叶）少突胶质细胞瘤（WHOⅡ级）
对双侧海马区进行3.0T双梯度磁共振波谱(单体素 ：TE-30,多体素：TE-135)分析，所得谱线质量良 好，基线平稳；右侧海马区Hunter角轻度倒置， 右侧海马区Cho略升高，NAA轻度减低，测得双 侧海马区NAA/(Cho+Cr)分别约0.46（右）、0.62 （左）。 意见：右侧海马区异常信号，MRS提示双侧海马 区NAA/(Cho+Cr)减低，以右侧为著，符合海马硬 化改变
3.56、4.06ppm，mI(肌醇）：只存在胶质细胞中，是 神经胶质的标志，低级别胶质瘤中含量增高。 1.33ppm，Lac（乳酸盐）：是组织供氧不足的标志 ，脑梗死，脑脓肿及恶性肿瘤可探测此峰，与脑肿瘤 的分级密切相关。（短TE中，正立；长TE中，倒置) 0.9、1.0ppm, lip(脂质）：反映细胞崩解过程中释放 的膜磷脂，可见于高级别胶质瘤、淋巴瘤和转移瘤。