MRS及其临床应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第四节、,MRS,及其临床应用,MRS,原理,磁共振波谱（,Magnetic resonance spectroscopy，MRS）,是一种利用磁共振现象和化学位移作用，对一系列特定原子核及其化合物进性分析的方法，是目前对人体唯一无损伤性，用以研究活体组织器官代谢和生化变化以及化合物定量分析的方法。 问题：化学位移？,与,MRS,有关的两个重要的物理现象,（1）,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,磁屏蔽（化学环境）,。,例如：,1,H,在,H,2,O,和脂类具有不同的化学环境，则有不同的进动频率：, = ,B = （1-）B,0,-,屏蔽常数,化学位移,（,chemical shift）,不同，即使在同一,B,0,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变化，共振频率也会有所差别,化学位移,T,主磁场中，,H,2,O,和脂类中的,1,H,的共振频率分别为,Hz,及,210,Hz,（,相差,3,ppm,）。,（2）,J,耦合现象,以共价健相连的原子相互靠近时，其原子核外电子间的间接传递作用，产生能量耦合，,即自旋自旋耦合。,犹如宇宙中的星云间相互作用。,J,耦合现象使谱峰增宽，影响其分辨率。,检查方法,一般先行,MRI,检查，根据图象所提供的病变部位，对兴趣区进行,MRS,检查，每,一个波谱可反映原子核化学位移、波峰高度、波峰半高全宽、,PH,值等。,将,MRS,检出的代谢、生化表现与解剖部位的形态学特点进行综合分析得出结论。实际测量中只能得到化学位移的相对值，单位为赫兹的百万分之一，即,ppm(parts per million)。,目前可用于医学领域波谱研究的原子核有,31,P，,1,H，,23,C，,19,F，,7,Li,等，其中以,31,P,和,1,H,应用最为广泛。, 硬件要求：,高场强、良好的均匀性,线圈：发射并接受,几个关键技术,（1）定位：,多种方法,（2）抑水：,水中氢质子浓度是其它化合10000100000倍,方法：化学位移选择饱和脉冲（,CHESS）,（3）匀场：,磁场的均匀度直接影响谱线的宽度，均匀度,越高，线宽越小，基线越平稳。,用水峰的半高全宽（,FWDH0.1ppm）,来检测均匀度。,MRS,技术要求,一、检测空间定位技术,1、,深部表面线圈波谱分析法,（,depth resolved surface coil spectroscopy，DRESS）,应用：身体表浅部位（如肌肉）,31,P,波谱分析,2、,单体素选择法：,（1）激励回波探测法（,STEAM）：,用三个相互垂直的90度,RF,脉冲,优点：,TE,短，对短,T2,化合物，如,Glx,MI,Lip,等，受,J,耦合影响少,缺点：,信噪比低，对运动敏感，对磁场均匀度等要求严格等,（2）,点分辨波谱法（,PRESS）,：,（两个180度脉冲后，再跟一个90度脉冲）,优点：,适于长,TE,化合物，如,Cho, Cr, NAA,等，信噪比高，对,运动不敏感，对磁场要求相对低。,缺点：,易受,J,耦合影响。,一、检测空间定位技术,常用于,1,H,波谱分析,一、检测空间定位技术,3、多体素选择法,：,用相位编码对检测区域内的每个体素编码，在一次检测中可对一定数量的体素同时检测，获得一定区域的波谱。,优点：,1）可进行2,D、3D,定位，每次检测多个体素,2）化学位移成像（,CSI）-,将某些化合物的共振信,号转换为可视图像，加上伪彩色，反映代谢物的空间分布,3,D,波谱成像,NAA,图,3,D SENSE,二、化合物浓度定量测定,相对值浓度计算方法：,对波谱中不同化合物信号强度（积,分面积）进行比较。,绝对值浓度计算方法：,1、外标准法：同时扫描已知浓度化合物体摸和被检查部位，,比较二者化合物的绝对浓度。,2、内标准法：利用体内已知浓度的化合物（如水、肌酸）,做为参照进行化合物浓度计算。,目前多采用此法,三、,MRS,临床应用,（一）、,1,H-MRS ：,1,H-MRS：,是敏感性最高的检测方法。,主要用于脑,MRS,检测,它可以检测与脂肪代谢、氨基酸代谢以及神经递质有关的化合物，如,肌酸（,Cr）,、,胆碱(,Cho)、,肌醇(,mI)、,-,氨基丁酸（,GA-BA）、,谷氨酸和谷氨酰胺（,Glu+Gln）、,乳酸(,Lac),和,N-,乙酰门冬氨酸(,NAA),等。,与,31,P-MRS,比空间分辨率高。,（一）、,1,H-MRS,1、,NAAN-,乙酰天门冬氨酸,位于,ppm,主要位于神经元上,是公认的,神经元标志物,绝大多数疾病的,NAA,值会降低，只有,Canavan,病时,升高。,2、,Cr,/,PCr,肌酸和磷酸肌酸,位于,ppm,(,少量,ppm),作用:高能磷酸盐的储备形式及,ATP,和,ADP,的缓冲剂;,其含量相对较稳定，常被作为,MRS,相对定量测量,时的,参照物。,Cr,下降可见于创伤、肿瘤、缺氧等疾病。,3、,Cho,胆碱复合物,位于,ppm,，,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；,Cho,升高，反映胶质增生、细胞增殖和膜转运增加，见于除胆脂瘤外的所有肿瘤。,4、乳酸,位于,ppm,PRESS,序列,TE=144ms,时，呈倒置双峰,TE=288ms,时，呈正置双峰,正常情况下检测不到，出现于缺血缺氧时可检测到。,1、囊变 2、肿瘤实质,3、水肿 4、正常实质,胶质瘤,1、肿瘤实质；2、3肿瘤下方水肿区；,4、5、6、7肿瘤内侧水肿区,脑膜瘤,ROI1,肿瘤中心囊变区；,ROI4,对侧正常组织,ROI2、3,肿瘤实质区（巨大双重脂质峰）,转移瘤,三、,MRS,临床应用,（二）、,31,P-MRS ：,31,P-MRS,：,广泛应用于研究组织能量代谢和生化改变。,活体,31,P-MRS,可检测：,磷酸单脂,(,ppm),磷酸二脂,(,ppm),磷酸肌酸,(,PCr,0 ppm),无机磷,(,ppm),和三磷酸腺苷中的,ppm),、,-ATP,（,ppm,）、,-ATP,（,ppm,）,磷原子。,临床应用：,脑：,目前脑的,31,P-MRS,均可检测上述,7,种化合物，主要用于研究脑组织的能量代谢、脑磷脂代谢和,PH,值的测量。,肝：,正常肝,31,P,波谱可检测到,-ATP,、,-ATP,、,-ATP,、,PDE,，,Pi,和,PME,。,正常肝的,PH,值为。肝炎、肝硬化测量化合物绝对浓度，除,PME,外，其它各化合物均下降,13%50%,。肝炎和肝硬化之间无显著差异。肝癌以,PME,、,PME/ATP,升高为特征。,其它：,31,P-MRS,在心肌、冠状动脉狭窄及前列腺病变等方面有广泛的应用,（二）、,31,P-MRS ：,