Cho Cr
NAA
肌酸(Cr/Pcr):包括肌酸和磷酸肌酸，是脑代谢的 标记物,位于波谱3.0ppm和4.1ppm处，参与 体内能量代谢，Cr波峰比较稳定，常用作内 标准。在正常脑波谱中，Cr是第三高波峰。
Cr/Pcr升高：创伤，高渗状态 Cr/Pcr降低：缺氧，中风
Cho Cr
NAA
磁共振波谱(MRS)技术及 临床应用
MRS技术概述
Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS 研究人体能量代谢的病理生理改变 研究范围：中枢神经系统，体部如前列腺肝脏，乳腺等 不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 31P-MRS最早应用 1H-MRS应用最广泛
序列及扫描参数
SV, press TR 1500 ms TE 144/35 ms FOV 24 cm Voxel size 20
mm NEX 8 Scan time 3 min
自动预扫描后获得的参 数：
线宽（Ln）小于10Hz
水抑制大于95%
1H MRS在颅脑疾病的应用
如何获得好的MRS
必要的硬件和软件是基础：静磁场的均匀性，射频脉冲的稳定性， 后处理软件
序列、方法、参数和位置的合理选择，是高信噪比保证
单体素点分辨波谱法（PRESS ）
成像参数 TR 1500ms
TE 35ms或144ms Voxel size 15~20mm NEX 8 Scan time 3‘40“
波谱检查不成功或出现非诊断性 波谱的原因
患者不能配合 匀场不成功 病灶存在大量的坏死、血液成分、钙化和黑
色素 手术金属夹产生磁化率伪影 甘露醇治疗后会在3.8ppm出现波峰 类固醇类药物治疗后影响代谢物的水平
MRS面临的挑战
特定技术抑制水波谱：与水相比，脑内代谢物 的含量非常低
✓单体素氢质子（Single voxel，SV）MRS ✓多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）MRS
SV氢质子MRS特点
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
MV氢质子MRSI
豫不敏感
MRS序列选择
点分辨波谱法 ：用1个90°和2个180°脉 冲产生自旋回波： 900—1800—1800
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
MRS检查方法
长TE：检测代谢物种类少，基线稳定，常用 于肿瘤性病变。因为TE=144ms 时易于显示 胆碱和乳酸峰，此时乳酸峰反转于基线下。
兴趣区定位对MRS的影响
兴趣区大小直接影响波谱曲线的准确性，过小 信号相对较低；过大容易受周围组织的干扰， 产生部分容积效应。依据病灶大小决定，一般 单体素为15~20mm
2D PROBE-SI 3D Focal PROBE-SI Full coverage MRSI和UltroPROBE-SI
MV氢质子脑MRSI的特点
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 一次匀常不能成功
肿瘤与非肿瘤 肿瘤的类型 观察肿瘤的治疗效果和复发 肿瘤与水肿 非肿瘤：感染，梗塞、出血、癫痫等 各种变性病变、神经退行性变、脱髓鞘病
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
➢ 注意病灶区与对侧非病变区对称采集，便于对 比
选择检查方法：单体素和多体素 具体的步骤：扫描参数、定位、饱和带、预扫描匀场、数据
采集、后处理分析
MRS空间定位及序列选择
激励回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM)
点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)
ppm位置 0.8-1.3 1.3 2.0 2.1, 2.3, 3.7 3.2 3.6
Cho Cr
NAA
mI
人脑代谢物测定的意义
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。
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
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。
MRS信噪比的影响因素
磁场均匀性 兴趣区定位 采集平均次数 体素大小 TR、TE时间 组织内原子核的自然浓度和敏感性 磁场强度：MRS敏感性与磁场强度的2/3次
兴趣区定位注意：避开血管、脑脊液、空气、 脂肪、坏死区、金属、钙化区和骨骼。上述区 域易产生磁敏感伪影，降低分辨率和敏感性， 掩盖代谢物的检出
匀场和水、脂抑制
匀场：波谱反映的是局部磁场的瞬间变化，任何 导致磁场均匀性发生改变的因素，都可以引起波 谱峰增宽或重叠，使MRS信噪比和分辨率降低
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
脑功能成像
测量脑内化合物 测量脑局部代谢和血氧变化技术 测量脑内神经元活动的技术
脑功能成像
测量脑内化合物 测量脑局部代谢和血氧变化技术 测量脑内神经元活动的技术

测量脑内化合物
是特殊神经化学研究技术，可定位定量，测量脑内各种生物分子 的分布和代谢。
单光子发射计算机断层显像技术（SPECT） 正电子发射断层成像技术（PET） 磁共振波谱分析（MRS）
脑功能成像
测量脑内化合物 测量脑局部代谢和血氧变化技术 测量脑内神经元活动的技术
测量脑代谢和血氧变化
当脑活动增加时，局部血流，氧代谢和糖代谢 增加，可以功能定位，对脑局部反应特征研究
PET 光学成像技术 功能磁共振成像（fMRI）
灌注成像：外源性灌注成像（PWI） 内源性，血氧水平依赖法（BOLD）
磁共振波谱成像讲解
影像医学的发展前景
更敏感，更特异，更无创 放射学----医学影像学 放射诊断----诊断治疗学 形态解剖----功能、代谢
医学磁共振技术的应用
MRI：研究人体组织器官大体形态病理生理改变 MRS：研究人体能量代谢及生化改变 fMRI：磁共振脑功能成像
提高分辨力和敏感度： MRS反映局部磁场的瞬 间变化，对任何原因引起磁场均一性的微小波 动均较敏感，导致波峰增宽和重迭，从而降低 MRS技术的分辨力和敏感度
定量分析困难：尤其是绝对定量
MRS临床应用
脑部 体部：前列腺、肝脏、乳腺等
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
MRS对硬件的要求
与MRI相同 磁体 RF线圈 RF放大器 RF发射器 接收器和计算器
MRS对硬件的要求
与MRI不同 高场强，1.0T以上 高均匀度，B0的不均匀性必须小于1.0ppm 不需要梯度线圈，但需要一些空间定位的辅助装置 不需要成像装置，但需要必要的硬件和软件，显示波谱，计算化学
采集时间比较长 。
单体素与多体素的比较
单体素
➢ 容易实现 ➢ 成像时间相对较短 ➢ 磁场不均匀性易克服 ➢ 谱线定性分析容易 ➢ 谱线的基线不稳定
多体素
➢ 覆盖范围大，一次采集 可获得较多信息
➢ 成像时间长
➢ 容易受磁场不均匀性的 影响
➢ 谱线基线稳定
MRS具体操作步骤
①成像参数的选择
②兴趣区的选择 ③预扫描：体素匀场、水抑制 ④传导和接收增益，调整中央频率 ⑤资料采集 ⑥资料后处理，显示和储存
方成正比，场强越高，敏感性和分辨率越高
总之
• 兴趣区定位准确，避开可能影响MRS的周围组
织因素
• 恰当的匀场，保证采样区磁场均匀性，提高分
辨力和敏感度
• 充分抑制水、脂信号，避免波谱的脂肪污染和
水信号对代谢物的掩盖
• 增加采集次数、增加体素大小提高信噪比 • 根据不同的病变选择不同参数：TR、TE
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 mI降低：恶性肿瘤，慢性肝病
Lip-脂质：波峰位于0.8~1.33ppm之间， 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。见于恶性肿瘤， 炎症，急性中风
TE=35ms
（1）分析MRS时注意点
位移频率，测定波峰等
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