腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用課件

1、腦磁共振波譜(bp)成像MR spectroscopy of the brain李向榮廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬(fsh)醫(yī)院放射科第一頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用IntroductionMagnetic Resonance Spectroscopy， MRS研究人體(rnt)能量代謝的病理生理改變，顯示組織生化特征研究范圍：主要中樞神經(jīng)系統(tǒng)，體部如前列腺，肝臟，乳腺等不同波譜：1H、31P、13C、19F、23Na 1H-MRS應(yīng)用最廣泛第二頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS對硬件(yn jin)的要求與MRI不同高場強(qiáng)，1.0T以上（通常1.5或3.0T）高均勻度，B

2、0的不均勻性必須小于1.0ppm不需要梯度線圈，但需要一些空間定位的輔助裝置(zhungzh)不需要成像裝置，但需要必要的硬件和軟件，顯示波譜，計(jì)算化學(xué)位移頻率，測定波峰等第三頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS基本原理利用原子核化學(xué)位移和原子核自旋耦合裂分現(xiàn)象不同化合物的相同原子核，相同的化合物不同原子核之間，由于所處的化學(xué)環(huán)境不同，其周圍磁場強(qiáng)度會(huì)有輕微的變化(binhu)，共振頻率會(huì)有差別，這種現(xiàn)象稱為化學(xué)位移（Chemical Shift ），不同化合物的相同原子核之間，相同的化合物不同原子核之間，共振頻率的差別就是MRS的理論基礎(chǔ)第四頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及

3、應(yīng)用MRS如何(rh)生成射頻脈沖 原子核激勵(lì) 馳豫 信號呈指數(shù)衰減（自由感應(yīng)衰減） 傅立葉變換 以振幅(zhnf)與頻率的函數(shù)曲線顯示，即磁共振波譜圖橫軸代表(dibio)化學(xué)位移（頻率差別），單位百萬分子一（ppm）縱軸代表信號強(qiáng)度峰高和峰值下面積反映某種化合物的存在和化合物的量，與共振原子核的數(shù)目成正比。第五頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS掃描(somio)前的若干問題第六頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS序列(xli)選擇1、激勵(lì)回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM) 優(yōu)點(diǎn)：常使用短TE（35

4、ms）檢測代謝物種類多，如脂質(zhì)、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能(cinng)檢出 缺點(diǎn)：對運(yùn)動(dòng)敏感，信噪比低，對勻場和水抑制要求嚴(yán)格，對T2弛豫不敏感第七頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS序列(xli)選擇2、點(diǎn)分辨波譜(bp)法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)優(yōu)點(diǎn)：信噪比高，是激勵(lì)回波法的2倍 ，可以選擇長、短TE（ 144ms or 35ms ），對T2弛豫敏感，對運(yùn)動(dòng)不太敏感缺點(diǎn)：選擇長TE，不易檢出短T2物質(zhì)，如脂質(zhì)對于在體的臨床評價(jià)，PRESS具有(jyu)高的信噪比且時(shí)效性好，最常用（3.0T）。第八頁，共六十一頁。腦磁

5、共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS檢查(jinch)方法選擇1、單體素氫質(zhì)子(zhz)（Single voxel，SV）MRS覆蓋范圍有限，一次采集只能分析一個(gè)區(qū)域，適用于局限性病變，后顱窩病變采集時(shí)間短，一般35分鐘譜線定性分析容易第九頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用單體(dn t)素SVSTEAM TE=35ms第十頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS檢查(jinch)方法選擇2、多體素氫質(zhì)子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）MRS可以同時(shí)獲取病變側(cè)和未被病變累及的區(qū)域，評價(jià)病灶的范圍大 。勻場比較困難，由于多個(gè)區(qū)

6、域同時(shí)獲得相同的磁場均勻性。對臨近顱骨、鼻竇或后顱窩的病灶，由于磁敏感偽影常常一次勻場不能成功采集(cij)時(shí)間比較長 。第十一頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用多體素MVPRESS TE=144ms第十二頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用不同TE對波譜(bp)的影響（PRESS）短TE：檢測代謝物種類多，如脂質(zhì)、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能(cinng)檢出 ，便于測量短T2的物質(zhì)。缺點(diǎn)是基線不夠穩(wěn)定。長TE：檢測代謝物種類少，基線穩(wěn)定，常用于腫瘤性病變。因?yàn)門E=144ms 時(shí)易于顯示膽堿和乳酸峰，此時(shí)乳酸峰反轉(zhuǎn)于基線下。第十三頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用興

7、趣(xngq)區(qū)對MRS的影響興趣區(qū)大小直接影響波譜曲線的準(zhǔn)確性，過小信號相對(xingdu)較低；過大容易受周圍組織的干擾，產(chǎn)生部分容積效應(yīng)。依據(jù)病灶大小決定，SV而言，對彌散病變，體素通常為2cm2cm2cm，局灶性病變，體素可減小興趣區(qū)定位注意：避開血管、血液成分、腦脊液、空氣、脂肪、壞死區(qū)、金屬、鈣化區(qū)和骨骼。上述區(qū)域易產(chǎn)生磁敏感偽影，降低分辨率和敏感性，掩蓋代謝物的檢出第十四頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用興趣(xngq)區(qū)過小第十五頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用顱骨(lg)偽影第十六頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用勻場和水、脂抑制(yzh)勻場：波譜

8、反映的是局部磁場的瞬間變化，任何導(dǎo)致磁場均勻性發(fā)生改變的因素，都可以引起波譜峰增寬或重疊，使MRS信噪比和分辨率降低水、脂抑制(yzh)：水、脂濃度是代謝物的幾十倍，幾百倍，甚至幾千倍，如不抑制(yzh)，代謝物將被掩蓋勻場和水抑制后: 半高全寬（FWHM)，頭顱小于10Hz，肝臟小于20Hz；水抑制大于95%第十七頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS臨床應(yīng)用(yngyng)技術(shù)腦點(diǎn)分辨波譜(bp)法 PRESS選用SV或 MV選擇成像參數(shù)興趣區(qū)的選擇定位自動(dòng)預(yù)掃描：勻場、水抑制數(shù)據(jù)采集后處理和分析第十八頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用序列(xli)及掃描參數(shù)SV, PR

9、ESSTR 1500 msTE 144/35 msFOV 24 cmVoxel size 8cm3NEX 8Scan time 3 min 40s自動(dòng)(zdng)預(yù)掃描后獲得的參數(shù)：半高全寬小于10Hz水抑制大于95%第十九頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用波譜(bp)評價(jià)具有診斷質(zhì)量的波譜應(yīng)有平直(pn zh)的基線和明確的窄峰。第二十頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用波譜檢查不成功或出現(xiàn)(chxin)非診斷性波譜的原因患者不能配合勻場不成功病灶存在大量的壞死、血液成分、鈣化和黑色素手術(shù)金屬夾產(chǎn)生(chnshng)磁化率偽影甘露醇治療后會(huì)在3.8ppm出現(xiàn)波峰類固醇類藥物治療

10、后影響代謝物的水平第二十一頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用MRS的主要(zhyo)代謝物及其意義第二十二頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用N-乙酰天門冬氨酸(NAA)位于波譜2.02-2.05ppm處，主要位于成熟神經(jīng)元內(nèi)，是神經(jīng)元的內(nèi)標(biāo)記物，是正常波譜中最大的峰。NAA下降見于神經(jīng)元損害(snhi)，包括缺血、創(chuàng)傷、感染、腫瘤等，腦外腫瘤無NAA峰NAA升高少見，Cavana病，發(fā)育中的兒童，軸索恢復(fù)時(shí)可升高。正常濃度(nngd)為6.5-9.7mmol，平均7.8mmol 第二十三頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用肌酸(Cr/Pcr)位于波譜3.03ppm、 3.

11、94ppm（PCr ）附近;此峰由肌酸、磷酸肌酸、-氨基丁酸、賴氨酸和谷胱甘肽共同組成；是腦細(xì)胞能量代謝的提示物，在低代謝狀態(tài)下增加，而在高代謝狀態(tài)下減低；一般較穩(wěn)定，常作為其它代謝物信號強(qiáng)度的參照物；正常(zhngchng)腦波譜中， Cr是第二高波峰Cr/Pcr升高：創(chuàng)傷，高滲狀態(tài)Cr/Pcr降低：缺氧，中風(fēng)，腫瘤第二十四頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用膽堿(dn jin)(Cho)波峰位于3.20ppm處；由磷酸膽堿、磷酸甘油膽堿、磷脂酰膽堿組成，反映腦內(nèi)的總膽堿量；是細(xì)胞膜磷脂代謝的成份之一，是細(xì)胞膜轉(zhuǎn)換的標(biāo)記物，反映了細(xì)胞膜的運(yùn)轉(zhuǎn)，和細(xì)胞的增殖，Cho是髓鞘磷脂崩潰的標(biāo)志。

12、 Cho升高：腫瘤，急性(jxng)脫髓鞘疾病，炎癥、慢性缺氧等 Cho降低：中風(fēng)，肝性腦病Cho峰是評價(jià)腦腫瘤的重要共振峰之一，腫瘤快速的細(xì)胞分裂導(dǎo)致細(xì)胞膜轉(zhuǎn)換和細(xì)胞增殖加快，Cho峰增高正常濃度(nngd)0.8-1.6mmol，平均1.3mmol 第二十五頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用肌醇（mI）波峰的位置3.56ppm和4.06ppm處，膠質(zhì)細(xì)胞(xbo)的標(biāo)記物，是最重要的滲透壓或細(xì)胞(xbo)容積的調(diào)節(jié)劑mI 升高，新生兒，低級別的膠質(zhì)瘤，慢性病灶膠質(zhì)增生mI降低：慢性肝病，梗死，惡性腫瘤第二十六頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用乳酸(r sun)(Lac)位于

13、1.32ppm，次峰4.1ppm，由兩個(gè)共振峰組成，稱為(chn wi)雙重線；TE為144ms時(shí)反轉(zhuǎn)向下；正常情況下檢測不到Lac峰。此峰出現(xiàn)說明細(xì)胞內(nèi)有氧呼吸被抑制，無氧糖酵解過程加強(qiáng) 出現(xiàn)乳酸峰：見于腦腫瘤、膿腫、囊腫、梗塞及炎癥，線粒體異常腦腫瘤中，Lac出現(xiàn)提示惡性程度較高 第二十七頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用LACLACTE=35TE=144第二十八頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用脂質(zhì)（ Lip）波峰位于0.81.33ppm之間，共振頻率與Lac相似，可以(ky)遮蔽Lac峰；脂質(zhì)、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能檢出Lip增高，提示髓鞘的壞死和或中斷。見于壞

14、死腫瘤，炎癥，急性中風(fēng)，多發(fā)性硬化急性期第二十九頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用TE=35ms第三十頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用谷氨酸和谷氨酰胺（Glx）位于2.1-2.55 ppm，3.76ppm； 谷氨酸是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，主要(zhyo)的氨攝取途徑；谷氨酰胺參與神經(jīng)遞質(zhì)的滅活和調(diào)節(jié)活動(dòng)Glx升高：肝性腦病，缺氧性腦病第三十一頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用TE=35第三十二頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用丙氨酸（Ala）位于(wiy)1.3-1.44 ppm，常被Lac和Lip峰所遮蓋，其功能尚不肯定升高：腦膜瘤，腦囊蟲Ala第三十三頁，共

15、六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用波譜(bp)結(jié)果分析第三十四頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用（1）病灶(bngzo)與正常側(cè)對比注意病灶區(qū)與對側(cè)非病變區(qū)對稱采集，便于對比兩次采集必須采用同樣(tngyng)的技術(shù)和方案，保持可比性假陰性：由于部分容積效應(yīng)，體積較小的病灶 可能表現(xiàn)為正常第三十五頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用（2）比例因素(yn s)和對比劑比例因素（病理掩蓋）：當(dāng)一種(y zhn)代謝物占優(yōu)勢時(shí)，其他代謝物由于比例的原因，顯示為很小的波峰，這并不意味著其他代謝物濃度低，而是由于某種代謝物的病理性增加對比劑的影響：對比劑的注射不影響整個(gè)波譜的解釋，但可能

16、會(huì)影響個(gè)別峰的面積第三十六頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用（3）區(qū)域(qy)變化 NAA: 海馬皮質(zhì)及皮質(zhì)下，小腦其他 Cr: 灰質(zhì)白質(zhì)(bizh)（左右） 3 Cho：白質(zhì)灰質(zhì)，在橋腦濃度其他部位 基底節(jié)區(qū)：NAA/Cr和mI/Cr比率較低， Cho/Cr比率較高第三十七頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用（4）年齡(ninlng)變化 新生兒：NAA 及NAA/Cr 比率逐漸增加， 提示出生后神經(jīng)元逐漸成熟 8月：Cho和 mI水平明顯升高 8月至2歲：波譜逐漸趨于正?；?2歲后與成人基本一致老年人： NAA 及NAA/Cr 比率減低，提示神經(jīng)元數(shù)目減少(jinsho)或生

17、存能力減低。 Cho和 Cho/Cr比率升高， 提示細(xì)胞膜退變加劇和膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)目增加第三十八頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用新生兒成人(chng rn)頂葉(dn y)波譜第三十九頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用顱內(nèi)常見(chn jin)臨床疾病的1H MRS表現(xiàn)第四十頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用膠質(zhì)瘤表現(xiàn)為NAA峰下降(xijing)、Cho峰升高，Cr峰稍有變化。Cho峰的升高與腫瘤的惡性相關(guān)；Cr峰隨腫瘤惡性程度的升高有降低趨勢；Lip峰出現(xiàn)于大多數(shù)高級別的腫瘤中，特別是腫瘤壞死區(qū)或鄰近壞死區(qū)；Lac峰多見于多形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，低級星形細(xì)胞瘤中出現(xiàn)此峰則

18、預(yù)示腫瘤進(jìn)一步惡變的可能；腦腫瘤第四十一頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用腦腫瘤第四十二頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用腦腫瘤第四十三頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用鞍區(qū)腫瘤(zhngli)第四十四頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用腦膜瘤第四十五頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用鼻咽癌顱內(nèi)侵犯(qnfn)第四十六頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用31P波譜可見PCr和ATP下降，Pi升高， PCr/ Pi下降出現(xiàn)于ATP之前(zhqin)；1H波譜可見NAA下降，Lac增加，Cho和Cr下降；腦梗死第四十七頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)

19、及應(yīng)用急性期腦梗塞第四十八頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用腔隙性腦梗塞第四十九頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用腦梗塞慢性期第五十頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用NAA、 Cho 、Cr明顯下降； Cho升高(shn o)(腦炎）Lac、Lip增加，有時(shí)見aa增加；感染性病變(bngbin)第五十一頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用腦膿腫(nngzhng)第五十二頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用腦炎(no yn)2013.5.302013.12.5第五十三頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用腦炎(no yn)第五十四頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用脫髓鞘性病變急性(jxng)強(qiáng)化病灶Cho含量升高，NAA含量相對正常；mI含量常升高；慢性非強(qiáng)化病灶NAA，Cho含量均下降，程度不一；mI含量升高，尤其是在慢性繼發(fā)型MS；第五十五頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用脫髓鞘病變(bngbin)第五十六頁，共六十一頁。腦磁共振波譜成像技術(shù)及應(yīng)用代謝性疾病(jbng)非酮性高甘氨酸血癥，腦