MRS的原理和临床应用
完整版磁共振波谱MRS临床应用
MRS 在脑部临床应用技术
? 点分辨波谱法 PRESS ? 选用SV 或 MV ? 选择成像参数 ? 兴趣区的选择定位 ? 自动预扫描：匀场、水抑制 ? 数据采集后处理和分析
序列及扫描参数
? SV, press ? TR 1500 ms ? TE 144/35 ms ? FOV 24 cm ? Voxel size 20
MRS技术及基本原理
? MRS 表示方法
? 在横轴代表化学位移（频率差别），单位百万分子一 （ppm ）
? 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。
脑 MRS
如何获得MRS
? 选择成像序列：激励回波法 STEAM 、点分辨波 谱法 PRESS 等
变、代谢性病变等
脑MRS 常见成分
中文名称 脂质 乳酸 乙酰天门冬 谷氨酸 胆碱 肌醇
英文缩写 Lipid Lac NAA Glu/Gln Cr/Pcr Mi/Ins
ppm 位置 0.8-1.3 1.3 2.0 2.1, 2.3, 3.7 3.2 3.6
NAA Cho
Cr
mI
人脑代谢物测定的意义
? 水、脂抑制：水、脂浓度是代谢物的几十倍，几 百倍，甚至几千倍，如不抑制，代谢物将被掩盖
? 匀场和水抑制后 : 线宽，头颅小于 10Hz，肝脏小 于20Hz；水抑制大于 95%
MRS 的信噪比
? MRS 的信噪比决定谱 线的质量
? MRS 的信噪比：最大 代谢物的峰高除以无信 号区噪声的平均振幅。 通常大于 3 ，谱线的质 量可以接受。
? N- 乙酰天门冬氨酸(NAA) ：位于波谱2.0ppm 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。
MRS成像技术及临床应用总结
MRS成像技术及临床应用总结<i>MRS成像技术、MRS分析的主要代谢产物、脑肿瘤―鉴别肿瘤和非肿瘤性病变、原发和转移鉴别、胶质瘤分级提示、鉴别放疗后复发和放射性脑坏死、颞叶癫痫-定侧、定量、血管性异常―梗死、脑缺氧、感染性病变--脑炎、脑脓肿</i>一MRS成像技术回波时间应用长、短TE确定的常规代谢物-N-乙酰天门冬氨酸(N-acetyl asparte, NAA)-肌酸（creatine, Cr)-胆碱（choline, Cho)-乳酸（lactate, Lac)仅短TE确定的代谢物-脂质（lipids, Lip)-谷氨酰胺和谷氨酸（glutamine and glutamate, Glx)-肌醇（myo-inositol, mI)如何选择长、短TE中等TE（144ms）PRESS用于肿瘤性病变。
易于显示Cho和Lac 峰，两者是肿瘤性病变的主要代谢改变短TE（30-35ms）PRESS用于其他的病理状态体素的位置和大小为提高1H MRS 敏感性，感兴趣区（ROI）要求有严格的边界，并避免来自邻近组织的干扰：●血管、血液、空气、脑脊液、脂肪、坏死区、金属、钙化● 颅骨，ROI距其至少约5～10mm● 邻近静脉窦体素越小，部分容积效应越小，但信噪比及空间分辨率降低如何确定Lac峰（Lac与Lip 共振频率基本相同）严格匀场后，Lac的共振呈双峰线（doublet)当TE为144ms时，Lac峰反转于基线下当选择长TE（270ms）时，Lip信号不再磁化，只能检测到Lac 二MRS分析的主要代谢产物NAA（N-乙酰门冬氨酸）：主要存在于神经元及其轴突，可作为神经元的内标物，其含量可反映神经元的功能状态。
含量降低表示神经元受损；峰值升高仅见于Canavan病（海绵状脑白质营养不良）。
第一大峰。
主要位于2.02ppm，正常浓度为6.5-9.7mmol，平均7.8mmol胆碱化合物（Cho ）主要是自由胆碱、细胞膜翻转的标志物，反映细胞增殖，其峰值升高见于肿瘤、炎症、慢性缺氧，降低见于卒中、脑病（肝性脑病、AIDS）等位于3.20ppm，正常浓度0.8-1.6mmol，平均1.3mmol肌酸类（Cr）<i>MRS成像技术、MRS分析的主要代谢产物、脑肿瘤―鉴别肿瘤和非肿瘤性病变、原发和转移鉴别、胶质瘤分级提示、鉴别放疗后复发和放射性脑坏死、颞叶癫痫-定侧、定量、血管性异常―梗死、脑缺氧、感染性病变--脑炎、脑脓肿</i>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，在低代谢状态下增加，而在高代谢状态下减低。
MR波谱技术
MR波谱技术MR波谱(MRS)是无创伤、无辐射危害进行活体组织化学物质检测的唯一方法。
研究的是一定体积的组织中化学物质的含量和浓度。
它的扫描单位是体积，称为体素。
根据每次MRS扫描时设置的体素数量，可分为单体素成像和多体素成像(化学位移成像)。
一、MRS的基本原理1.化学位移现象因所处分子结构不同造成同一磁性原子核进动频率差异的现象被称为化学位移。
2.MRS简要原理以1H为例，首先对某目标区域施加带宽较宽的射频脉冲，其频率范围涵盖所要检测代谢产物中质子的进动频率，然后采集该区域发出的MR信号，由于受化学位移的影响，不同的代谢产物质子的进动频率有轻微差别，通过傅立叶转换得一系列谱线代表不同的代谢物质。
其横坐标表示不同物质中质子的进动频率，通常用百万分几(ppm)来标示代谢产物中质子进动频率与标准物质进动频率的差别，波峰下面积与目标区域内某特定代谢产物的含量成正比。
3.MRS的特点：①提供组织的代谢信息；②可用数值或谱线来表示；③对磁场均匀度的要求更高；④其对比分辨力与主磁场强度成正比；⑤信号较弱，常需进行多次平均，检查时间较长；⑥可用两种或两种以上代谢产物含量之比来反映组织的代谢变化；⑦可利用不同的磁性原子核(1H、31P、12C、23Na和19F)进行MRS检查；⑧常选择一种比较稳定的化学物质作为标准参照物。
二、MRS的常用技术临床上1H-MRS多用激励回波采集模式( STEAM)和点解析波谱( PRESS)两种技术STEAM : 通过3个不同方法的层面选择梯度场，将3个90°脉冲分别施加在相互垂直的层面上，三者相交得到一个点状容积信号。
优点是TE较短；缺点是信噪比较低。
PRESS:采用1个90°脉冲和2个180°相位重聚脉冲，其施加层面选择梯度场与STEAM相同，得到的是自旋回波信号。
优点是信噪比较高；缺点是TE较长。
三、MRS的临床应用MRS的临床应用：①脑肿瘤的诊断和鉴别诊断；②代谢性疾病的脑改变；③脑肿瘤治疗后复发与肉芽组织的鉴别；④脑缺血疾病的诊断和鉴别诊断；⑤前列腺癌的诊断和鉴别诊断；⑥弥漫性肝病；⑦肾脏功能检测和肾移植排斥反应等。
MRS的原理和临床应用
MRS的原理和临床应用磁共振声能体系（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）是一种基于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技术的谱学方法，用于研究生物体内各种物质的浓度、代谢水平以及分子结构。
与常见的磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术不同，MRS主要关注的是信号产生者的化学分子本身，它可以提供关于生物体内分子含量和代谢的信息，从而对生物体进行非侵入性的组织和代谢状态评估。
MRS的原理基于核磁共振现象，核磁共振是一种磁共振现象，其基本原理是核自旋在外磁场中被激发并释放能量的过程。
当核自旋受到外磁场的作用时，它具有不同的能级，其中能级之间的跃迁依赖于外加磁场的强度。
通过在外磁场中施加一种特定的脉冲序列，可以使得不同的核自旋产生不同的共振信号，这些信号可以被接收线圈捕捉到并转换成数据。
MRS技术可以在体内测量到许多核的共振信号，主要包括氢原子的共振信号（称为质子磁共振，Proton Magnetic Resonance，1H-MRS），以及磷、碳、氮、硫和氧等原子的共振信号。
这些信号的频率和强度可以提供体内不同物质的含量和分布信息。
MRS的临床应用广泛，主要包括以下几个方面：1.肿瘤诊断和治疗评估：MRS可以提供肿瘤组织内代谢物的浓度和代谢水平信息，从而对肿瘤进行定性和定量分析。
通过测量乳酸、胆碱、肌酸等代谢物的含量，可以实现对肿瘤的定位、分级和预后评估，以及肿瘤治疗的监测和评估。
2.神经代谢疾病诊断和研究：MRS可以用于研究和评估脑部神经疾病的代谢异常。
例如，通过测量谷氨酸和谷氨酸盐的比例，可以评估脑细胞的能量代谢情况，进而判断神经退行性疾病的程度和发展趋势。
3.心脏病诊断和研究：MRS可以用于评估心脏肌肉的代谢状态。
通过测量磷代谢物如磷酸肌酸和磷酸二酯等的含量和代谢速率，可以评估心脏肌肉的功能和损伤程度，提供对心脏病的更准确的诊断和治疗策略。
脑外DWI、MRS临床及原理分享资料
eADC图
38
影响DWI信号的因素
b 值，弥散敏感因子 表观弥散系数
( apparent diffusion coefficient, ADC) 各向异性( anisotropy) T2 WI
39
多发性硬化
40
T2透射效应（T2-shine through）
由于T2延长作用使DWI上出现高信号，但ADC值 增高
10
Myo-Inositol—肌醇
肌醇在肝性脑病、多形胶质母细胞瘤中峰值降低 在胶质增生、高渗状态时增加 振动频率见于3. 56ppm
11
Lactate—乳酸
波峰形态特殊，具有双峰。在TE时间144ms时倒置， 在TE时间288ms时正向。 乳酸峰的出现提示脑内无氧糖酵解增加。也提示肿瘤病 变的恶性程度较高。 振动频率见于1.32ppm
6
MRS的种类
通过特定技术，可以对不同磁性原子核 相关的代谢产物进行MRS分析，目前 研究较多的是1H、31P、13C、23Na及 19F的MRS等
7
脑H-MRS共振峰种类和 意义
NAA--N-乙酰 天冬氨酸
N --乙酰基的特征，化学位移位于 2 .02-2.05ppm，最高峰 神经元的一种标志，存在于神经元细胞核 降低见于生理源性（婴儿和老年人）和病理源性（肿瘤、缺血 缺氧和梗死、癫痫、感染、脱髓鞘等）。 升高仅见于海绵状脑白质营养不良病神经退
一般情况下， Cho浓度越高，肿瘤恶性程度就越高 乳酸水平也常在恶性程度较高的肿瘤时升高 乳酸和脂质水平在转移瘤中比在星型细胞瘤中更高
18
颅内肿瘤
Hunter's angle)
反Hunter's angle
脑白质正常谱线
1H-MRS在颅脑疾病的应用
（三） Cr(肌酸)：波峰在3.0ppm。它的作用是在ATP和ADP之间的缓冲剂，参 与体内能量代谢，低代谢状态时升高而在高代谢状态下降低。Cr在正常脑是 第二高波峰，在同一个体脑内不同代谢条件下，Cr+PCr的总量恒定，因其稳 定而被作为代谢物标准的参照物，如NAA/Cr或Cho/Cr等。在脑肿瘤时，因 为肿瘤对能量代谢需求高可导致Cr降低。
（八）Su(琥珀酸)：2.5ppm；Ac(醋酸、乙酸)1.92ppm；AA(氨基酸)0.9ppm；正 常不可探测，为细菌代谢的产物，见于化脓性病变。 Su和Ac无氧代谢的终产 物，为厌氧性化脓菌非常特异性的代谢产物。
（九）Ala（丙胺酸）：1.47ppm，为双峰，见于脑膜瘤、脓肿。
（十）海藻糖（Tr）：3.6-3.8ppm，海藻糖则为真菌的特异性代谢产物 。
（八）丙氨酸（Ala）：位于1.3~1.44ppm处，不易和Lac峰区别，正常脑内测不 出，在脑膜瘤和某些病变时可增高。
四、脑疾病1H-MRS的变化
(一)颅脑肿瘤
１.胶质瘤：1H-MRS的特点包括NAA下降，Cr峰中等下降和Cho升高， NAA/Cr 增高，Lac和Lip较常见到。高级胶质瘤的Cho/Cr，Cho/NAA明显升 高。瘤周围区代谢物的改变反映了肿瘤向瘤周组织浸润。 参考NAA/Cr，NAA/Cho，Cho/Cr及Lac/Cr，可评价肿瘤级别。
增强
DWI
SWI(ITSS-I)
094241
增强
DWI
SWI(ITSS-I)
ID181931
３.淋巴瘤：Cho峰明显增高，部分病灶见Lac和Lip峰，NAA峰明显降低，相对 半定量分析显示Cho/NAA值明显增高。
ID36639男，43岁。
手术病理：淋巴瘤
MRS技术及在颅脑肿瘤中的应用
新技术介绍
➢脑发育、成熟过程中及神经损伤后轴 索回复中NAA会升高，Canavan(中枢 神经系统海绵状变性)是唯一可致NAA 增高的疾病，由于该病人体内缺乏 NAA水解酶
新技术介绍
➢胆碱化合物（Cho），反应总胆碱储 备量，波峰于3.2ppm，是细胞膜磷脂 代谢成分之一，参与细胞膜的合成、 代谢，Cho峰的高低可作为肿瘤细胞增 殖的指标，是评价脑瘤的重要共振峰 之一
➢在高级别星形细胞瘤中，Lip峰升高， 可反应坏死存在
新技术介绍
MRS在颅脑肿瘤的应用
➢ 胶质瘤：肿瘤细胞增长旺盛致使神经 元破坏，MRS表现为不同程度的NAA 峰下降，Cho峰升高。恶性程度高的胶 质瘤可以出现Lac峰，Cho、Lip峰较高
➢ 病例1：左额叶间变性胶质细 胞瘤WHOⅢ级伴大片状坏死 ，局部进展为胶质母细胞瘤 WHOⅣ级。
➢其横坐标代表共振频率，采用磁场强 度的百万分率（ppm，ppm表示10-6） 为单位，纵坐标表示MR信号强度
新技术介绍
波谱中常用代谢物
➢N-乙酰天门冬氨酸（NAA），正常脑 1H-MRS中最高的峰，位于2.0ppm， 主要存在成熟神经元内，是其内标物
➢肿瘤、多发性硬化、梗死、神经细胞 变性疾病、代谢性疾病等均可致NAA 下降，脑膜瘤、转移瘤NAA缺失
新技术介绍
➢ 病例3：右侧额叶内皮细胞型 脑膜瘤（WHOⅠ级）。
新技术介绍
多体素MRS ：肿瘤区 域谱线， NAA含量 明显减低 ，Cho明 显升高， Cr轻度降 低
新技术介绍
新技术介绍
后处理方法
➢ 运用MR机附带的波谱分析软件自动完 成Ganssian曲线，得到化学位移图、 波谱图，分别测量感兴趣区NAA、 Cho、Cr、Lac、Lip等代谢物浓度，同 时计算Cho/Cr比值
mrs的原理和应用
Mrs的原理和应用1. Mrs的概述Mrs（Mind Reading System）是一种通过脑机接口技术（Brain-Computer Interface，BCI）实现读取人类大脑中思维信息的系统。
通过对脑电信号的分析和处理，Mrs能够解码人类大脑中的思维活动，并将其转化为可理解的形式。
2. Mrs的原理Mrs系统主要基于脑电图（Electroencephalogram，EEG）信号的采集和分析。
在使用Mrs之前，需要在被试者头部安装脑电采集设备，通常是一组电极阵列。
这些电极会记录下被试者大脑中的脑电信号。
Mrs通过对脑电信号进行处理和分析，实现以下几个步骤：2.1 数据采集Mrs系统使用脑电设备采集被试者的脑电信号。
脑电信号是由大脑神经元的电活动产生的微弱电流，可以通过安装在头部的电极阵列记录下来。
2.2 信号处理采集到的脑电信号经过一系列的信号处理操作，包括滤波、放大和去噪等。
这些处理操作旨在提高信号质量，去除噪声和干扰。
2.3 特征提取在信号处理完成后，Mrs系统会从脑电信号中提取出一些特征，比如频谱特征、时域特征等。
这些特征能够反映出被试者的思维活动。
2.4 模式识别提取的特征将被输入到模式识别算法中，用于从中识别和解码被试者的思维活动。
常用的模式识别算法包括支持向量机（Support Vector Machine，SVM）、人工神经网络等。
2.5 可视化输出Mrs系统将解码的思维活动转化为可理解的形式，通常是通过图形界面的方式展示出来。
被试者可以通过观察界面上的反馈信息了解到自己的思维活动。
3. Mrs的应用Mrs系统具有广泛的应用前景，尤其在医学和人机交互领域有着重要的价值。
3.1 医学领域Mrs系统在医学领域具有重要的研究和应用意义。
例如，可以利用Mrs系统帮助研究脑部疾病和神经系统紊乱的机制，如帕金森病、癫痫等。
此外，Mrs系统还可以为脑机接口辅助治疗提供支持，比如帮助瘫痪患者恢复运动能力。
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MRS基本原理
• 5 自旋耦合（spin-spin coupling） • 在分子中，不仅核外的电子会对质子的
共振吸收产生影响，邻近质子之间也会因 互相之间的作用影响对方的的核磁共振吸 收，引起共振谱线增多。这种相邻原子核 之间的相互作用称为自旋偶合。因自旋偶 合而引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 • 所谓自旋裂分是当发生核磁共振时，一 个质子发出的信号被邻近的另一个质子裂 分成了两个，这就是自旋裂分。 • 任何原子核都具有磁距和自旋的特性并 能产生磁共振信号；用于临床最常见的元 素有氢(1H)，磷(31P)，碳(13C)，钠(23Na 及氟(19F)。其受激发后产生的信号构成了 磁共振波谱成像的基础。
MRS基本原理
• •
一、名词解释
1进动：原子核在外加磁场中自 旋的同时，还以一定的角度围绕 外加磁场方向进行旋转运动，这
在一个旋转系统里，力 F 、 力矩 、动量 P 、角动 量 L ，这些物理量之间的关 系
种运动称为进动（precession)。
自旋的進動現象主要出現在核磁
共振與磁振造影上。其中的例子
MRS基本原理
• MRI与MRS的区别： • MRI尽量去除化学位移的作
用，并突出反映组织间T1、T2 的差异，而MRS恰恰要利用化 学位移的作用来确定代谢物的 种类和含量。
MRS基本原理
• 化学位移的表示方法
• 化学位移（chemical shift） 用于表示化合物中各组成成分 的原子核共振的波峰位置。
MRS基本原理
• MRS 临床应用医学领域波谱分析以 31PMRS 及1HMRS 应用研究较多 。
• 31P-MRS：
• 31P 在活体能量代谢中有重要作用， 同时组织31P 的峰值曲线数目不多， 但化学位移值大，易于判断其峰值 结果。生物组织31PMRS 可测出7 条 不同的共振峰：磷酸单脂(PME)、磷 酸二脂(PDE)、磷酸肌酸（PCr）、 无机磷（topicphaphate ， Pi）和 三磷酸腺昔（adenodnetriPbephate， ATP）中的γ β α 、、磷原子。
• (1:3:3:1)，五重峰(1:4:6:4:1)等。在核磁共振谱中
• 常以s(singlet)表示单峰；d(doublet)表示双峰，
• t(triplet)表示三重峰；q(quartet)表示四重峰；
• m(multiplet)表示多重峰。
•
常用耦合常数作为自旋耦合的量度，用符
• 号J表示，单位是赫兹(Hz)。J的大小表示了耦合作用
• 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 • 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
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。
包括了穩定態自由旋進(進動)造
影。
• 2 弛豫（relaxation ）
• 病人检查时被置于磁场中接受 一序列脉冲后，打乱组织内质 子运动，脉冲停止后质子的能 级和相位恢复到激发前状态， 这一过程称为弛豫。纵向弛豫 （T1）和横向弛豫（T2）。
磁共振现象类比
• 玩具小鸡啄米--重力场<->主磁场， 摇晃的手<->脉冲激励磁场，回复平 衡状态<->弛豫
• 的强弱。Jab表示质子a被质子b裂分的耦合常数，它
• 可以通过吸收峰的位置差别来体现，这在图谱上就是
• 裂分峰之间的距离。
MRS基本原理
• MRS检查方法
• MRS 检查前，一般先做MRI，根 据图像提供的病变部位，对感兴趣 区（ROI)进行MRS检查。现最常用下 列几种技术来获取代谢变化信号：1、 表面线圈法：将表面线圈置于被检 测部位的体表，这主要用于周围肌 肉、皮肤和肝脏的检查；2、深部分 辨表面线圈法：应用选择性脉冲激 发距体表一定距离的单一层面，主 要用于心脏的检查；3、选择性激发 技术：利用梯度脉冲激发感兴趣区 的中心点，可用于脑组织的检查。
时，则裂分为一组二重峰，该二重峰强度相等，其总面积正好和未
分裂的单峰的面积相等。峰位则对称分布在未分裂的单峰两侧，一
个在强度较低的外加磁场区，一个在强度较高的外加磁场区。这是
由于受附近质子自旋影响的结果。
• 因此，自旋耦 合的强度与共 价键的多少有 关，而化学位 移则随MR的场 强变化。同种 原子核在不同 化合物中进动 频率的不同在 MRS上具体表现 为频率轴上不 同位置而形成 不同的峰。
• 1H MRS的检查方法
• 单体素1H MRS检查 是一种自动检测MRS 技术，应用较早。可在3~5分钟内直接得到 波谱分析图。常用的脉冲序列为激励回波 法（STEAM）和点分辨法（PRESS）
• 多体素1H MRS检查 该法采用CSI成像， 空间定位由选择性RF及三维梯度在每次扫 描中递增而定，是多维相位编码技术，可 同时编码多个体素。该技术的一大优点是 一次可采集多个感兴趣区的信号，便于比 较正常组织和病变组织，并对容积内任一 像素进行波谱重建 。
MRS基本原理
• 3D 1H MRS检查 即全脑容积 波谱成像。采用螺旋波谱成像 法可得到较大范围的波谱成像， 并得到全脑代谢物分布图。具 体为同时进行连续多个层面的 二维波谱成像，得到多个频率 图像。扫描结果经计算机后处 理分析后可得到波谱图。
• 3 不仅可以用来研究构象而且 可以用来研究构象变化即构象 动力学过程。
MRS技术特点
• 4 可以提供分子中个别基团的 信息，对于比较小的多肽和蛋 白质已经可以通过二维的MRS 获得三维的结构的信息。
• 5 可用来研究活细胞和活组织。
MRS在生物体中研究范围
• MRS在生物体中研究范围很广：
• 1 确定生物分子的成分和浓度，特 别是可不破坏组织细胞而测得其组 分；确定异构体比例；确定分子解 离状态；确定金属离子或配基是否 处于结合状态；以及测定细胞内外 的PH值等。
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。
• 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。
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
•
应用高分辨的现代核磁共振仪，乙醚的谱图（低分辨），原来
的两个峰各分裂成四重峰和三重峰，这种情况叫做峰的裂分现象。
吸收峰为什么会发生裂分
这是因为相邻两个碳上质子之间的自旋偶合（自旋干扰）引起的。
如，一个质子共振峰不受相邻的另一个氢质子的自旋偶合时，表现
为一个单峰。若受其（相邻一个质子，＋1／2，－1／2）自旋偶合
• 3.1H MRS可对神经元的丢失、神经胶质增 生进行定量分析，
• 4 31P磁共振波谱可对心肌梗塞能量代谢变 化进行评价。
• 5 MRS以分子水平了解人体生理上的变化， 从而对疾病的早期诊断、预后及鉴别诊断、 疗效追踪等方面，做出更明确的结论.
MRS基本原理
• 磁共振波谱分析原理（MRS）
• MRS是一种利用核磁共振现象和化 学位移作用，测量脑内有关区域中 各种元素和化合物分子的波谱，借 此了解局部脑神经元的活动信息。 其基本原理与MRI一致，只不过经典 MRI和fMRI技术是检测水质子共振信 号，而MRS是检测其他化学物质分子 的质子或其他原子核(1H、31P、 23Na、13C、19F)的共振信号。其中 在医学领域应用最多的是1H和31P。
•
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(1Байду номын сангаас1)，三重峰(1:2:1)，四重峰
振波谱成像的基础。
MRS基本原理
• 实际上，研究某种样品物质 的磁共振频谱时，常选用一种 物质做参考基准，以它的共振 频率作为频谱图横坐标的原点。 并且，将不同种原子基团中的 核的共振频率相对于坐标原点 的频率之差作为该基团的化学 位移。显然，这种用频率之差 表示的化学位移的大小与磁场 强度高低有关。