磁共振波谱技术--课件

磁共振波谱技术磁共振波谱技术 1ppt课件课件MRSMRSMRS可以检出具有生理及病生理意义的代谢物在体、直接、无创采集原理:与MRI相同，遵循Larmor定律MRI：信号的变化随时间变化的函数MRS：信号的振幅随频率分布的函数2ppt课件课件原理原理Larmor equation旋磁比3ppt课件课件不同原子核共振的频率不同4ppt课件课件MRSMRS应用应用MRS较成熟的技术应用于中枢神经系统及前列腺疾病需要特殊的线圈及软件31P在肌肉中及中枢神经系统的应用其他核的波谱技术尚在临床研究阶段13C、23Na5ppt课件课件MRSMRS可以看到什么？可以看到什么？6ppt课件课件MRSMRS基本概念基本概念不同化学结构中的氢原子，其进动频率不同这种由于所处的分子结构不同所致的同一原子核进动频率出现差异的现象称之为化学位移现象7ppt课件课件水中的氢质子在1.5T场强条件下的进动频率是63.9MHz长链脂肪酸中的氢质子在同场强条件下的进动频率为63.9MHz-224Hz绝对频率差实际意义较小8ppt课件课件以“百万分之”（parts per million，ppm）来表示化合物之间的频率差别是恒定的。（无场强依赖）9ppt课件课件3T3T脑白质的脑白质的MRSMRS谱线谱线移动脂肪0.9-1.3ppm乳酸（Lac）1.33ppmN-乙 酰 天 门 冬 氨 酸（NAA）2.02ppm谷氨酸类化合物复合峰（Glx）2.1-2.4,3.78ppm总肌酸（Cr）3.03总胆碱（Cho）3.02肌醇（mI）3.5610ppt课件课件谱线的判读谱线的判读谱线的要求：信噪比好（SNR）均匀性好 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11ppt课件课件12ppt课件课件波谱的基本概念波谱的基本概念峰下面积与代谢物浓度呈正比线宽与化合物的T2*弛豫时间和磁场的均匀度有关，它决定谱线的频率分辨率原子核存在共价键，会形成自旋-自旋偶联，则表现为特定形态的峰13ppt课件课件MRS vs MRIMRS vs MRI基于组织中水的T2弛豫时间，及脂肪的信号信号来源于全脑，解剖信息来自质子及分布及其在及其在不同组织中的相对弛豫率的不同T2WI，T1WI，FLAIR14ppt课件课件MRS vs MRIMRS vs MRI基于代谢物的T2弛豫时间信号来源于脑的特定区域PRESS，STEAM，CSI15ppt课件课件MRSMRS的空间定位的空间定位准确采集感兴趣区容积（volume of interest，VOI）体素内的信号，而不被VOI以外的信号污染，是MRS成功的关键单体素多体素16ppt课件课件MRSMRS选用的序列选用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PRESS17ppt课件课件活体影像选择波谱(image select in-vivo spectroscopy，ISIS)反转脉冲适用于射频脉冲不均匀的表面线圈，且磁化矢量全部反应的Z轴上，T2弛豫丢失很少，有利于短T2的核，常用于31P-MRS缺点是费时，对运动伪影敏感18ppt课件课件激励回波采集模式（stimulate echo acquisition mode，STEAM）优点是一次激发就可采集，不需要相位再循环；水抑制充分；体素边缘的锐利度好；空间定位准确缺点是有近50%的信号丢失，造成信噪比较低19ppt课件课件点分辨波谱（point resolved spectroscopy，PRESS）主要是运用了重聚相位的1800脉冲，减少了信号的丢失选择长回波时间时（TE50ms）会导致短T2代谢物的丢失，且信噪比下降20ppt课件课件MRSMRS的技术考虑的技术考虑不同的场强不同的序列（PRESS或STEAM）不同的参数（TE）所得的谱线均会有差别，代谢物比值也有所不同21ppt课件课件3.0T vs 1.5T3.0T vs 1.5TPress：TR1500ms，TE35ms22ppt课件课件3.0T vs 1.5T3.0T vs 1.5TPress：TR1500ms，TE35ms23ppt课件课件1.5T PRESS vs STEAM1.5T PRESS vs STEAMTR1500ms，TE35ms24ppt课件课件1.5T PRESS vs STEAM1.5T PRESS vs STEAMTR1500ms，TE35ms25ppt课件课件3.0T PRESS vs STEAM3.0T PRESS vs STEAMTR1500ms，TE35ms26ppt课件课件TRTR时间不同的谱线时间不同的谱线PRESS3000ms1500ms27ppt课件课件TETE时间不同的谱线时间不同的谱线PRESS144ms35ms28ppt课件课件回波时间的影响回波时间的影响短回波（TE50ms）+基线平稳+TE=144有利于观察乳酸峰-很少有脂肪信号-信号强度弱-丢失所有短T2的代谢物29ppt课件课件MRSMRS的技术选择的技术选择开始运用MRS技术前，应充分评价磁共振系统的MRS技术所能提供的质量，根据所需观察的代谢物来确定所用的序列及所有参数。30ppt课件课件MRSMRS的定量计算的定量计算绝对定量与相对定量相对定量：以各种代谢物峰的高度或峰下面积的比值进行定量分析绝对定量：以内源性的水或独立的外源性的标准浓度的物质作参照进行计算31ppt课件课件机体对代谢物浓度的影响因素机体对代谢物浓度的影响因素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、移植肾、输液均匀影响MRS的结果32ppt课件课件影响比值的因素影响比值的因素序列：明显影响TE时间：明显影响TR时间：有些影响体素位置：明显影响体素大小：有些影响磁场均匀性：有些影响33ppt课件课件VOI的有效设置34ppt课件课件35ppt课件课件36ppt课件课件Hunter，s angle白质灰质37ppt课件课件38ppt课件课件12896643239ppt课件课件常规采集参数常规采集参数SV：PRESS序列TR1500msTE35msVOI 2*2*2cmNAV：128采集时间短CSI：PRESS序列TR1500msTE35msVOI 10mm*Matrix 16*16采集时间长40ppt课件课件SV vs CSISV vs CSI单体素波谱容易实现成像时间相对短相对容易克服磁场不均匀的影响谱线的基线稳定谱线的定性分析好化学位移成像覆盖范围大，一次采集获得较多信息成像时间长容易受到磁场不均匀的影响谱线质量常受影响41ppt课件课件单体素波谱单体素波谱42ppt课件课件多体素波谱多体素波谱43ppt课件课件代谢物分布图代谢物分布图44ppt课件课件MRSMRS的伪影的伪影运动伪影大部分不易观察，导致线宽增加，频率分辨力下降代谢物在谱线上呈分裂峰，多见于患者头在两个不同位置上来回运动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45ppt课件课件化学位移伪影通常只影响单体素采集化学位移偏离，发生在谱线后处理是拟合算法不正确时，标记错误激发的化学位移伪影，出现在应用选层脉冲或读出梯度时46ppt课件课件磁敏感伪影是最易观察到的MRS伪影，通常出现在3.5-4.0ppm区域。通常被称为鬼影（ghost）47ppt课件课件涡电流伪影常在谱线的1.0-2.0ppm出现一个尖锐的下降48ppt课件课件体素外的磁敏感物质的干扰，不仅影响单体素采集也影响多体素采集49ppt课件课件1 1HMRSHMRS的临床应用的临床应用局灶性病变的定性代谢性疾病缺氧脑病（HIE）癫痫（定位、定侧）痴呆精神疾患的辅助检查50ppt课件课件弥漫或特定区域病变Alzheimer病代谢性疾病颞叶癫痫肝性脑病胎儿期发育异常创伤n n非特定区域病变n n脑肿瘤脑肿瘤n n脑脓肿脑脓肿n n脑卒中脑卒中n n多发性硬化多发性硬化n nAIDSAIDS病变病变51ppt课件课件国外正常值选择区域国外正常值选择区域52ppt课件课件41-6041-60岁组的正常比值（岁组的正常比值（3.0T3.0T）前扣带回灰质NAA/Cr:1.410.09Cho/Cr:0.870.07mI/Cr:0.600.24后扣带回灰质NAA/Cr:1.400.10Cho/Cr:0.680.06mI/Cr:0.560.07n n左侧脑室前脚旁白质n nNAA/Cr:1.550.09NAA/Cr:1.550.09n nCho/Cr:1.040.13Cho/Cr:1.040.13n nmI/Cr:0.650.08mI/Cr:0.650.08n n左侧脑室后脚旁白质n nNAA/Cr:1.610.14NAA/Cr:1.610.14n nCho/Cr:0.96 0.12Cho/Cr:0.96 0.12n nmI/Cr:0.620.06mI/Cr:0.620.0653ppt课件课件判读较判读较54ppt课件课件脑内肿瘤脑内肿瘤胶质瘤的诊断和分级肿瘤边界的评价鉴别原发和转移鉴别肿瘤和某些感染性病变胶质瘤放疗后坏死与复发的鉴别55ppt课件课件CASE1CASE156ppt课件课件胶质瘤胶质瘤少少突突胶胶质质细细胞胞瘤瘤级级57ppt课件课件CASE2CASE258ppt课件课件胶质瘤胶质瘤 级星形细胞瘤级星形细胞瘤59ppt课件课件CASE3CASE3肥肥胖胖型型间间变变型型星星形形细细胞胞瘤瘤级级60ppt课件课件CASE4CASE461ppt课件课件胶胶质质瘤瘤病病62ppt课件课件CSAE5CSAE5男男 55岁岁 AIDS，低热低热2周，嘴角左偏周，嘴角左偏63ppt课件课件CSAE6CSAE664ppt课件课件MRS提示神经元损伤，出现明显的无氧酵解，无明显胶质增提示神经元损伤，出现明显的无氧酵解，无明显胶质增生生Cho升高提示肿瘤性病变不除外，建议增强升高提示肿瘤性病变不除外，建议增强MRI65ppt课件课件CSAE7CSAE7男男 48岁，岁，左肾癌术后左肾癌术后1年，左侧肢体无力年，左侧肢体无力1周周66ppt课件课件67ppt课件课件CASE8CASE8女女 39岁，岁，星形细胞瘤术后星形细胞瘤术后68ppt课件课件69ppt课件课件CASE9CASE970ppt课件课件71ppt课件课件脑脓肿与脑囊性肿瘤的鉴别脑脓肿与脑囊性肿瘤的鉴别72ppt课件课件CASE10CASE1073ppt课件课件脑膜瘤：脑膜瘤：Cho升高，升高，NAA及及Cr几乎消失，提示脑外肿瘤几乎消失，提示脑外肿瘤74ppt课件课件CASE11CASE11男男 69岁，岁，癫痫发作半月，有失语，右手抽搐，右侧肢体无力。肺部发现一肿块癫痫发作半月，有失语，右手抽搐，右侧肢体无力。肺部发现一肿块外院发现颅内多发占位半月，增强多呈环形强化外院发现颅内多发占位半月，增强多呈环形强化75ppt课件课件76ppt课件课件代谢性脑病代谢性脑病77ppt课件课件线粒体脑肌病线粒体脑肌病MELAS发病机制多由于mtDNA的A3243G点突变，线粒体的结构及功能异常，导致细胞呼吸链受损，ATP形成障碍，组织代谢能量不足，出现的无氧酵解，产生乳酸，易出现在需氧量较多的组织。78ppt课件课件CASE12CASE1279ppt课件课件80ppt课件课件CASE13CASE13男男 12岁岁 发作性左侧肢体抽搐伴意识障碍发作性左侧肢体抽搐伴意识障碍2年年81ppt课件课件82ppt课件课件CASE14CASE14女女 23岁，岁，发作性右上肢无力发作性右上肢无力3年年83ppt课件课件脑脊液检测脑脊液检测84ppt课件课件CASE15CASE15男男 20岁，岁，反复抽搐反复抽搐4年，左侧偏盲年，左侧偏盲1月月85ppt课件课件CASE16CASE16女女 9岁，岁，反复抽搐伴肌酶升高反复抽搐伴肌酶升高20个月个月86ppt课件课件肝性脑病肝性脑病肝细胞功能衰竭，或门体循环分流所致的神经精神异常性格改变、行为异常、智能减退、神经错乱扑翼样震颤、肌张力升高、病理征、共济失调继发神经元功能异常、代谢异常、星形细胞水肿、脑内锰异常沉积、脑水肿、神经元脱失致脑萎缩87ppt课件课件肝性脑病的临床诊断肝性脑病的临床诊断认知功能改变脑电图节律减慢大脑神经生化/神经介质动态平衡失常血氨水平异常脑脊液的Glx、氨浓度异常渗透压的动态平衡改变88ppt课件课件CASE17CASE17男男 69岁，岁，肝硬化，血氨水平肝硬化，血氨水平79mol/L89ppt课件课件小儿缺血缺氧性脑病小儿缺血缺氧性脑病7月，喂养后无反应月，喂养后无反应90ppt课件课件其他（真菌）其他（真菌）91ppt课件课件活检：培养出活检：培养出 毛霉菌丝毛霉菌丝92ppt课件课件梗死梗死93ppt课件课件94ppt课件课件假瘤性脱髓鞘假瘤性脱髓鞘95ppt课件课件96ppt课件课件ADEMADEM男男 40岁，岁，头晕头晕1月，四肢无力月，四肢无力2周周97ppt课件课件98ppt课件课件SLESLE99ppt课件课件100ppt课件课件癫痫癫痫主要用于颞叶的定侧，文献多采用TE=135ms/144ms的序列，计算NAA/Cr、NAA/（Cho+Cr）的比值有 报 道：MRS可 显 示 87%的 海 马 的 NAA浓 度 和NAA/（Cho+Cr）比值异常，其中27%的病例MRI海马结构无异常仍有无法判断的病例，需结合EEG/PET等101ppt课件课件左侧海马硬化左侧海马硬化女女 15岁，发作抽搐岁，发作抽搐2年年102ppt课件课件痴呆的研究痴呆的研究男男 72岁，岁，记忆力障碍记忆力障碍8年，年，阿尔茨海默病阿尔茨海默病103ppt课件课件精神疾患的研究精神疾患的研究国外研究较多精神分裂症情感障碍（抑郁，焦虑多动症等形态学多正常，期望MRS提供有用的代谢物质改变信息104ppt课件课件总结总结MRS可提供补充的信息在某些疾病评价上增强诊断信心更好的理解疾病的病生理状态可以进行定量半定量的分析105ppt课件课件106ppt课件课件