PD
MSA
diagnosis
tNAA
14.000
12.000
10.000
8.000
6.000
control
PD
MSA
diagnosis
tNAA/mI
18 2.500
2.000
1.500
37
1.000
control
PD
MSA
diagnosis
精神疾患的研究
• SARS相关的创伤后应激障碍（PTSD） 1HMRS研究
Succ
+AA
Abscess
BOEL HANSSON, ECR2005 LUND, SWEDEN
8
CSF的乳酸监测
肝性脑病
2016/4/21
Muscle biopsy proved MELAS, Lac in CSF 男/20岁，反复抽搐4年，左侧偏盲1月
57820
男/69岁，肝硬化，血氨水平为 79μmo016.4.22
2016/4/21
磁共振波谱
• 磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy, MRS），可以检测出具有生理及病生理意义的 代谢物 0 在体、直接、无创
• 采集原理：遵循Larmor定律 0 MRI：信号的振幅随时间变化的函数 0 MRS：信号的振幅随频率分布的函数
P TS D Control
NAA/Cr PTSD
Control
AC
1.39±0.08
1.45±0.09
LFWM 1.54±0.14
1.59±0.11
1.6
LOWM 1.63±0.10
1.61±0.14
PC
1.38±0.08
1.40±0.07
Me a n + - 1 S E D ATA
1.5
p<0.05
1.4
P
AC
LFWM
PC
LOWM
总结
• MRS可提供补充的信息 • 在某些疾病的评价上增强诊断信心 • 更好地理解疾病的病生理状态 • 可以进行定量或半定量分析
2016/4/21
Control
PTSD
Anterior cingulate cortex

11
• 胶质瘤的诊断及分级 • 肿瘤边界的评价 • 鉴别原发肿瘤与转移瘤 • 鉴别肿瘤与某些感染性
病变 • 胶质瘤放疗后坏死与复
发的鉴别
2016/4/21
炎性脱髓鞘
57761
对疾病进程的监测
63810
61245
脑脓肿与囊性肿瘤
Cho Cr
NAA Lac
Cho Cr
NAA
Tumour
Normal
Ac
Lac + Lip
• 需要特殊的线圈及软件 0 31P在肌肉及中枢神经系统的应用
• 其他核波谱技术处于临床研究阶段 0 13C 、23Na等处于实验研究阶段 0 依赖于超高场的MRI系统
不同原子核的共振
Chris Boesch MD PhD, Miami, 2005
MRS：虚拟活检
Dr. Brian Ross, HMRI, 2004
不同TE时间的谱线
TR3000ms
TR1500ms
PRESS序列
TE144ms
PRESS序列
TE35ms
4
2016/4/21
回波时间的影响
• 短回波 (TE<50ms)
• 长回波 (TE>50ms)
+ 可看到短T2的代谢物， + 基线平稳
如mI, Glx,
+ @TE=144ms, 有利
+ 信号强度最高
MRS的伪影
• 涡电流伪影
0 常在谱线的1.0~2.0ppm出现一个尖锐的下降
MRS的伪影
• 体素外的磁敏感性物质的干扰，不仅影响 单体素采集也会影响多体素采集
7
1HMRS的临床应用
• 局灶性病变的定性 • 代谢性脑病 • 缺氧脑病(HIE) • 癫痫 • 痴呆 • 精神疾患的研究
大脑胶质瘤病
颅内肿瘤的定性
• 水中的氢质子在 1.5 Tesla的磁场条件下其进 动频率是63.9MHz
• 而长链脂肪酸中的氢质 子在同样磁场中的进动 频率则是63.9MHz224Hz
• 绝对频率差值难以记忆， 实际意义并不直观
MRS谱线
H2O
Fat
以“百万分之”（parts per million, ppm）来表示时，则化合物之间的 频率差别是恒定的（无场强依赖）
空间定位技术
Y Z
X 单体素空间定位技术通常是应用三个互相垂直的层面选择脉冲， 而采集的仅为与三个层面均相交的点(或体素)内的回波信号
空间定位技术
Y Z
X
MRS的序列
活体影像选择波谱 ISIS
激励回波采集模式 STEAM
点分辨波谱 PRESS
3
2016/4/21
1H-MRS的技术考虑
• 不同的系统（1.5T vs 3.0T） • 不同的序列（PRESS vs STEAM） • 不同的参数（如TE时间的不同）
匀的影响
0 谱线的基线稳定 0 谱线定性分析好
• 化学位移成像
0 覆盖的范围大，一次采 集可以获得较多信息
0 成像时间长
0 容易受到磁场不均匀的 影响
0 谱线质量常受影响
选定范围内所有代谢物浓度的总和 要考虑部分容积效应的影响
MRS的伪影
• 运动伪影
0 大部分不易观察，导致线宽增加，分辨率下降 0 代谢物在谱线上呈分裂的峰，多见于患者的头
于观察乳酸峰
+ 有已形成的正常值可 +/- 很少有脂肪信号
参考
- 信号强度弱
+/- 可见脂肪信号 - 基线易不稳
- 丢失所有短T2的代谢 物
Lin A, HMRI, 2004
肌体因素的影响
• 年龄 • 脑内不同部位 • 体温 • 肝、肾参与Cr合成，肝病时Cr下降 • 糖尿病、肾病、渗透压异常、移植后、
MRS采集技术
• 准确采集感兴趣容积（volume of interest, VOI）体素内的信号，而不被VOI以外的信 号污染，是MRS成功的关键前提
0 单体素技术 0 多体素技术
• 波谱采集的空间定位欠准确
MRS的空间定位技术
• 准确采集感兴趣容积（volume of interest, VOI）体 素内的信号，而不被VOI以外的信号污染，是 MRS成功的关键前提 0 单体素技术 0 多体素技术
• 体素位置：明显影响* • 体素大小：有些影响
不同位置的谱线
灰质
白质
不同体素的谱线
Hunter’s angle
5
2016/4/21
NAA：1.73 Cho：0.64 mI：0.49
NAA：1.72 Cho：0.57 mI：0.46
NAA：1.69 Cho：0.58 mI：0.51
NAA：1.63 Cho：0.60 mI：0.54
基本概念
• Larmor equation
ω0=γB0
• 旋磁比（Gyromagnetic Ratio）
Nuclear 1H 19F 31P 23Na 13C
γ (MHz/T) 42.58 40.05 17.23 11.26 10.76
磁共振波谱
• 目前MRS较成熟的技术 0 1H在中枢神经系统及前列腺的应用
9
颞叶的MRS
左侧海马硬化
2016/4/21
Lin A, HMRI, 2004
69139
R
L
女/15岁， 发作性抽搐2年
左侧海马硬化
27 unilateral HS NAA/(Cr+Cho)=0.56±0.06 Contralateral 0.69±0.07, P<0.001
NAA/(Cr+Cho) ↓
1H-MRS的定量
• 绝对定量与相对定量
0 相对定量：以各代谢物峰的高度或峰下面积的 比值来进行定量分析
0 绝对定量：以内源性水或运用独立的外源性的 标准浓度的物质作参照进行计算
0 数据后处理需要校正、截趾、过滤、添零填充、 傅里叶转换、拟合等步骤
0 各有各的问题
绝对定量软件
常规采集参数
• SV： 0 Press序列(Probe-P) 0 TR1500ms， TE35ms 0 Voxel：2*2*2cm 0 NAV：128 0 采集时间：3’48”
• CSI： 0 Press序列(CSI) 0 TR1500ms， TE35ms 0 Voxel：10mm* 0 Matrix：16*16 0 采集时间：4’20”
单体素波谱
2D多体素波谱
6
2016/4/21
SV vs. CSI
• 单体素波谱
0 容易实现 0 成像时间相对短 0 相对容易克服磁场不均
• 谷氨酸类化合物复合峰（Glu+Gln, Glx）2.1~2.4ppm, 3.78ppm
Lipid
• 总肌酸（Cr）3.03ppm
• 总胆碱（Cho）3.22ppm
• 肌醇（mI）3.56ppm
谱线的判读
• 谱线易读
0 信噪比好 (SNR)
0 均匀性好 0 一致性好
SNR通常在频率域定义为最大代谢物的峰高度 除以无信号区噪声的振幅的均方根
在两个不同的位置上来回移动 0 在波谱采集定位后患者头部移动，导致采集的
体素并非设定的体素
MRS的伪影
• 化学位移伪影—通常只影响单体素采集
0 化学位移偏离，发生在谱线后处理时拟和算法 不正确时，标记错误