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
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
MRS信噪比的影响因素
磁场均匀性
MV氢质子MRSI
2D 3D
PROBE-SI Focal PROBE-SI coverage MRSI和UltroPROBE-SI
Full
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
磁共振波谱(MRS)技术及 临床应用
MRS技术概述
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

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
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
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。
质细胞的标记物，是最重要的渗透压或细胞 容积的调节剂

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
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
Cho
Cr
NAA
乳酸(Lac)：乳酸是糖酵解的终产物，它的
出现提示无氧呼吸，正常脑组织中不可见，位 于波谱1.32ppm，当TE从短TE变为长TE时，
Lac峰会发生翻转。

出现乳酸峰：见于脑肿瘤、脓肿、囊肿、梗
塞及炎症
TE=144
TE=35
肌醇（mI）：波峰的位置3.56ppm处，胶
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
NAA升高少见，Cavana病，发育中的儿童，轴索恢
复时可升高。
NAA Cho Cr
正常
异常
胆碱(Cho)：脑内总胆碱，波峰位于3.2ppm
处，是细胞膜磷脂代谢的成份之一，是细胞膜 转换的标记物，反映了细胞膜的运转，和细胞 的增殖，Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志。
Magnetic
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，计算化学位移频率，测定 波峰等
磁共振脑功能成像
解放军总医院 张爱莲
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
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
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) (the Point Resolved Spectroscopy
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
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

Cho升高：脑肿瘤，急性脱髓鞘疾病 Cho降低：中风，肝性脑病
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
点分辨波谱法
PRESS)
深部分辨波谱法（DRESS）
空间分辨波谱法（SPARS）
MRS序列选择

激励回波法 ：连续使用三个90°射频脉 冲产生激励回波： 900—900—900 优点：常使用短TE（35ms）检测代谢物 种类多，如脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在 短TE才能检出


缺点：对运动敏感，信噪比低，对匀场和
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
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
参数选择对MRS的影响
SNR Cho/cr Naa/cr Scan time sensitivity 采集次数增加 体素大小 TR延长 TE延长 _ _ _ _ — _ _ —
不同TE对波谱的影响（ PRESS ）
TE=35ms
TE=144ms
不同TE对波谱的影响（PRESS）
短TE：检测代谢物种类多，如脂质、谷氨酰
MRS在脑部临床应用技术
点分辨波谱法
选用SV或
PRESS
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 mm NEX 8 Scan time 3 min
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“
采集时间比较长
。
单体素与多体素的比较
单体素

多体素


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


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
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
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
水抑制要求严格，对T2弛豫不敏感
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
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）
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