核磁共振波谱诊断脑瘤技术培训ppt课件

磁共振波谱(MRS)MRS：是一种新兴的无创性体内观察组织代谢的方是一种新兴的无创性体内观察组织代谢的方法法,在脑肿瘤的基础和临床研究中具有重要价值在脑肿瘤的基础和临床研究中具有重要价值。在提在提高脑肿瘤诊断准确率、鉴别肿瘤复发与放射治疗后坏高脑肿瘤诊断准确率、鉴别肿瘤复发与放射治疗后坏死、了解肿瘤的代谢特性及预测肿瘤临床进程等方面死、了解肿瘤的代谢特性及预测肿瘤临床进程等方面具有重要意义具有重要意义,且能为临床制订合理的治疗方案提供帮且能为临床制订合理的治疗方案提供帮助助。1核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024磁共振波谱(MRS)MRS：是一种新兴的无创性体内观察组织1一、基本原理与成像技术一、基本原理与成像技术1、磁共振波谱（、磁共振波谱（MRS）一种利用核磁共振现象和化学位移作用对一系列原一种利用核磁共振现象和化学位移作用对一系列原子核及其化合物进行分析的方法。子核及其化合物进行分析的方法。MRS是目前无损伤性是目前无损伤性的研究人体器官和组织代谢、生化改变及化合物定量分的研究人体器官和组织代谢、生化改变及化合物定量分析的方法之一。析的方法之一。2核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024一、基本原理与成像技术2核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/11/22化学位移（化学位移（chemical shift）同一种原子核，在不同的分子中，由于周围电子云同一种原子核，在不同的分子中，由于周围电子云的结构、分布和运动状态不同，周围电子云对其产生不的结构、分布和运动状态不同，周围电子云对其产生不同的屏蔽作用同的屏蔽作用磁屏蔽（化学环境）磁屏蔽（化学环境）3核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/20243核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/11/20233 1H在在H2O和脂类和脂类(-CH3)具有不同的化学环具有不同的化学环境，则有不同的进动频率：境，则有不同的进动频率：=B=（1-）B0 -屏蔽常数屏蔽常数 4核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 1H在H2O和脂类(-CH3)具45核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/20245核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/11/20235 不同，即使在同一不同，即使在同一B0中，不同的化合物的相同原子中，不同的化合物的相同原子核由于其所处的化学环境不同，其周围磁场强度会有细微核由于其所处的化学环境不同，其周围磁场强度会有细微变化，共振频率也会有所差别变化，共振频率也会有所差别化学位移化学位移 在在1.5T主磁场中，主磁场中，H2O和脂类中的和脂类中的1H的共振频率分别的共振频率分别为为63.75Hz及及210Hz（相差（相差3ppm）化学位移的单位表述化学位移的单位表述赫兹（赫兹（Hz）相对值（相对值（ppm）：频率的百万分之一）：频率的百万分之一 6核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 不同，即使在同一B0中，不同的化合物的相同6二、技术方法二、技术方法参考像选取ROI空间定域匀场抑水扫描7核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024二、技术方法参考像选取ROI空间定域匀场抑水扫描7核磁共振波7n单体素采集（对一个体素的化合物浓度进行分析）n多体素采集（计算ROI内所有体素化合物的平均浓度）2D-CS 3D-CSIn激励回波序列n点解析波谱基本过程化学位移成像化学位移成像体素采集体素采集扫描序列扫描序列8核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024单体素采集（对一个体素的化合物浓度进行分析）2D-CS 激8NAACrChoLacGlxCr 3.9 3.2 3.0 2.4 2.0 1.3 ppm三、正常图象分析三、正常图象分析1、常见化合物的化学位移及其作用、常见化合物的化学位移及其作用9核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024NAACrChoLacGlxCr 3.9 9 位于位于2.0ppm 主要位于神经元上，是公认的神经元标志物，主要位于神经元上，是公认的神经元标志物，NAA降低往往提示神经元的脱失或功能障碍。降低往往提示神经元的脱失或功能障碍。（1）NAA氮氮-乙酰天门冬氨酸乙酰天门冬氨酸10核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024（1）NAA氮-乙酰天门冬氨酸10核磁共振波谱诊断脑瘤技10 位于位于3.2ppm，与细胞膜磷脂代谢有关，参与细胞膜构成，并且是乙酰，与细胞膜磷脂代谢有关，参与细胞膜构成，并且是乙酰胆碱的前体；胆碱的前体；Cho升高，反映胶质增生、细胞增殖和膜转运增加。升高，反映胶质增生、细胞增殖和膜转运增加。（2）Choline胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）11核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024（2）Choline胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和11 位于位于3.0ppm(少量位于少量位于3.94ppm)作用作用:高能磷酸盐的储备形式及高能磷酸盐的储备形式及ATP和和ADP的缓冲剂；的缓冲剂；其含量相对较稳定，常被作为其含量相对较稳定，常被作为1H MRS相对定量测量相对定量测量 时的参照物。时的参照物。（3）Creatine肌酸（肌酸（Cr）和磷酸肌酸（）和磷酸肌酸（pCr）12核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024（3）Creatine肌酸（Cr）和磷酸肌酸（pC12 位于位于1.3ppm,PRESS序列序列 TE=144ms时，呈倒置双峰时，呈倒置双峰 TE=288ms时，呈正置双峰时，呈正置双峰 正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。（4）乳酸（）乳酸（Lactic acid）13核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024（4）乳酸（Lactic acid）13核磁共振波谱诊断脑瘤13 位于位于3.6ppm 星形细胞内的一种重要的渗透递质，参与调节渗透压，营养星形细胞内的一种重要的渗透递质，参与调节渗透压，营养细胞及生成表面活性物质；作为星形细胞的标志物。细胞及生成表面活性物质；作为星形细胞的标志物。（5）MI肌醇肌醇14核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024（5）MI肌醇14核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/11/2014 位于位于2.22.4ppm 一种兴奋性神经递质一种兴奋性神经递质 在缺氧、肝性脑病或脑肿瘤等时升高在缺氧、肝性脑病或脑肿瘤等时升高（6）Glx谷氨酰胺及谷氨酸复合物谷氨酰胺及谷氨酸复合物15核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024（6）Glx谷氨酰胺及谷氨酸复合物15核磁共振波谱诊断脑152、如何定量、如何定量 （1）绝对定量：）绝对定量：（2）半定量：）半定量：直接测代谢峰下的面积直接测代谢峰下的面积 （3）相对定量：）相对定量：计算比值：计算比值：NAA/CR CHO/NAA CHO/CR NAA/（CHO+CR）等）等 相对定量可以消除生物体及外磁场等的影响，应用较多。相对定量可以消除生物体及外磁场等的影响，应用较多。16核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/20242、如何定量16核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/11/202316 在正常人群中，各种代谢物的浓度并非一成不变，具有在正常人群中，各种代谢物的浓度并非一成不变，具有个体差异，而且随年龄的变化代谢物浓度有规律地变化。个体差异，而且随年龄的变化代谢物浓度有规律地变化。32w4y3mon9y17核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 在正常人群中，各种代谢物的浓度并非一成不变，17（一）脑血管病（一）脑血管病（二）肿瘤及肿瘤样病变（二）肿瘤及肿瘤样病变（三）颞叶癫痫（三）颞叶癫痫（四）老年性痴呆：（四）老年性痴呆：Alzheimer病等病等（五）一些儿童脑疾病（五）一些儿童脑疾病（六）其他：（六）其他：Parkinson病、白质脑病、肝性脑病、病、白质脑病、肝性脑病、精神分裂症、精神分裂症、MS等等四 1H MRS在颅脑中的应疾病诊断用原来有那原来有那么多用处么多用处啊！啊！18核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024四 1H MRS在颅脑中的应疾病诊断用原来有那么多用处啊！118MRS在脑肿瘤中的应用价值在脑肿瘤中的应用价值 1H MRS对脑肿瘤的临床应用具有广泛的应用前景，对脑肿瘤的临床应用具有广泛的应用前景，主要有几个方面：主要有几个方面：1、星形细胞瘤与急、星形细胞瘤与急/亚急性脑梗塞、局灶性炎症的鉴别亚急性脑梗塞、局灶性炎症的鉴别2、环形增强病变的鉴别、环形增强病变的鉴别3、肿瘤的定性诊断及良、恶性分级、肿瘤的定性诊断及良、恶性分级4、界定肿瘤界限、指导治疗方案、界定肿瘤界限、指导治疗方案、5、评估肿瘤治疗效果、评估肿瘤治疗效果19核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024MRS在脑肿瘤中的应用价值19核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/119脑肿瘤的波谱脑肿瘤的波谱 实质内实质内NAA消失或降低，消失或降低，Cho显著升高，显著升高，Cr轻轻度下降，可有度下降，可有Lac/Lip出现。出现。坏死囊变区内坏死囊变区内NAA、Cho、Cr均明显降低，伴均明显降低，伴Lac 峰。峰。20核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024脑肿瘤的波谱20核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/11/202320TENecrosisnormalNAAChoLipCr21核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024TENecrosisnormalNAAChoLipCr21核21 星形细胞瘤、脑梗塞的星形细胞瘤、脑梗塞的1H MRS代谢物比值分析表代谢物比值分析表 Cho/NAACho/NAACho/Cr Cho/Cr NAA/Cr NAA/Cr (Lac+Lip)/Cr (Lac+Lip)/Cr星星 形形 2.120.31*2.260.76*0.910.18 0.450.19梗梗 塞塞 0.810.62 0.910.46 0.880.17 0.680.14 P P 值值 0.023 0.021 0.75 0.620.023 0.021 0.75 0.621.1、星形细胞瘤与急、星形细胞瘤与急/亚急性脑梗塞的鉴别亚急性脑梗塞的鉴别 22核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 星形细胞瘤、脑梗塞的1H MRS代谢物比值分析表22 脑梗塞：脑梗塞：正常神经元功能障碍或死亡，细胞膜转运减慢正常神经元功能障碍或死亡，细胞膜转运减慢或失，能量代谢下降，可以导致或失，能量代谢下降，可以导致NAA，Cho 和和Cr降低，但是，降低，但是，由于乏氧造成糖酵解增加，使由于乏氧造成糖酵解增加，使Lac明显增高。明显增高。星形细胞瘤星形细胞瘤：肿瘤细胞增殖、细胞膜转运增强，而正常：肿瘤细胞增殖、细胞膜转运增强，而正常神经元被替代，因此神经元被替代，因此Cho明显升高，明显升高，NAA显著降低，显著降低，Cho/NAA、Cho/Cr明显增高。明显增高。23核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 脑梗塞：正常神经元功能障碍或死亡，细胞膜转运减慢或失23NormalNormal24核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024NormalNormal24核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/1124 附表：星形细胞瘤和局灶性脑炎的波谱代谢物比值附表：星形细胞瘤和局灶性脑炎的波谱代谢物比值 例数例数 Cho/NAA Cho/Cr Cho/NAA Cho/Cr 星形细胞瘤星形细胞瘤 11 2.120.312.120.312.260.76 局灶性脑炎局灶性脑炎 5 0.850.290.850.291.130.95 P值 0.050.05 0.051.2 星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别25核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/20241.2 星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别25核磁共振波谱诊断脑25肿瘤的定性诊断肿瘤的定性诊断脑膜瘤脑膜瘤 脑膜瘤系脑外肿瘤，理论上不包含脑膜瘤系脑外肿瘤，理论上不包含NAA，但，但Cho显著增高。显著增高。丙氨酸峰丙氨酸峰Ala（1.47ppm）的出现，是其特征性改变。）的出现，是其特征性改变。转移瘤转移瘤 NAA消失；消失；Cho明显升高；明显升高；Cr降低；降低；出现出现Lac和和/或或Lip峰。峰。胶质瘤胶质瘤 NAA明显下降（级别越高，下降越明显），明显下降（级别越高，下降越明显），Cho显著升高，显著升高，Cr降降低；可出现脂质波及乳酸峰，提示肿瘤的脂性坏死和缺氧程度。低；可出现脂质波及乳酸峰，提示肿瘤的脂性坏死和缺氧程度。2肿瘤的定性诊断及良、恶性分级26核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024肿瘤的定性诊断2肿瘤的定性诊断及良、恶性分级26核磁共振波谱26肿瘤良、恶性分级高、低级别胶质瘤肿瘤实质的高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物比值分析表代谢物比值分析表例数例数 Cho/NAACho/NAACho/Cr Cho/Cr NAA/Cr NAA/Cr (Lac+Lip)/Cr (Lac+Lip)/Cr低级别低级别 102.020.312.020.312.260.760.910.18 0.450.19高级别高级别 352.880.492.880.492.761.030.830.28 1.381.71P值 0.032 0.032 0.285 0.779 0.16827核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024肿瘤良、恶性分级高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物27Cho/NAA=3.3028核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024Cho/NAA=3.3028核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/1128Cho/NAA=5.1229核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024Cho/NAA=5.1229核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/1129 附表：转移瘤与高级别胶质瘤瘤周水肿波谱代谢物比值附表：转移瘤与高级别胶质瘤瘤周水肿波谱代谢物比值 例数例数 Cho/NAA Cho/NAA Cho/Cr Cho/Cr 转移瘤转移瘤 10 1.330.33 1.940.61 高级别高级别 35 2.030.63 2.280.74 t值 0.70 0.33 P值 0.006 0.2303、界定肿瘤界限、指导治疗方案、界定肿瘤界限、指导治疗方案30核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 3、界定肿瘤界限、指导治疗方案30核磁共振波谱诊断脑瘤技术30 胶质瘤胶质瘤：高级别胶质瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润，Cho显著增高，NAA、Cr明显下降，Cho/Cr、Cho/NAA 增高，尤其Cho/NAA；非浸润性肿瘤非浸润性肿瘤（良性脑膜瘤、转移瘤等）瘤周没有肿瘤细胞浸润，不出现病理性谱线。31核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 胶质瘤：高级别胶质瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润，31normaltumortumornecrosisedemaedemaedemaedemaedema32核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024normaltumortumornecrosisedemae321、肿瘤实质；、肿瘤实质；2、3肿瘤下方水肿区；肿瘤下方水肿区；4、5、6、7肿瘤内侧水肿区肿瘤内侧水肿区脑膜瘤脑浸润脑膜瘤脑浸润33核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/20241、肿瘤实质；2、3肿瘤下方水肿区；脑膜瘤脑浸润33核磁共振334、对治疗效果的监测、对治疗效果的监测 研究表明，系列的研究表明，系列的MRS对治疗效果监测有帮助：对治疗效果监测有帮助：瘤体缩小者，瘤体缩小者，CHO值下降；值下降；瘤体增大者，瘤体增大者，CHO值升高。值升高。MRS是反应肿瘤代谢及发展的可靠指标。是反应肿瘤代谢及发展的可靠指标。34核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/20244、对治疗效果的监测34核磁共振波谱诊断脑瘤技术8/11/234 术后改变：术后改变：CHO、NAA、CR均低；均低；肿瘤复发：肿瘤复发：CHO，NAA，CR，CHO/NAA35核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 术后改变：CHO、NAA、CR均低；35核磁共振波谱35 Okay，我们就学到我们就学到这里吧！这里吧！36核磁共振波谱诊断脑瘤技术6/27/2024 Okay，我们就学到这里吧！36核磁共振波谱诊36