磁共振新技术应用之1-3篇(来源999脑科医院).doc

磁共振新技术应用之一：磁共振波谱（MRS）影像诊断中心 汪文胜时间：2010-02-17编辑：韩雪媚阅读：3099摘要:磁共振波谱（MRS）是一种新的脑功能检查技术和唯一无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变和特定化合物定量分析的技术。MRS是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步研究。 【MRS的定义与基本原理】 磁共振波谱（MRS）是一种新的脑功能检查技术和唯一无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变和特定化合物定量分析的技术。MRS是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步研究。MRS的原理在某些方面与MRI相同，要求短的射频脉冲以激励原子核，采集到的信号称为自由感应衰减信号，将这种信号通过傅立叶转换变成波谱。MRS成像的基本原理是依据化学位移和J-耦合两种物理现象。由于化学位移不同，不同化合物可以根据其在MRS上共振峰的位置不同加以区别。化学位移采用磁场强度的百万分之一为单位（part per million，ppm）。共振峰的面积与共振核的数目成正比，反映化合物的浓度，因此可用来定量分析。峰值在横轴上的位置代表物质的种类，波峰的高度或波峰下的面积代表物质的数量，化合物的含量亦可用图谱色阶表示。 【人脑常见的代谢物及其意义】 1.N-乙酰天门冬氨酸（NAA） 在正常脑1HMRS中NAA是最高的峰，位于2.02ppm。它主要存在于成熟的神经元内，是神经元的内标物，其含量的多少可反映神经元的功能状态。NAA含量的降低代表神经元的缺失。肿瘤、多发性硬化、梗死、缺氧、神经细胞变性疾病、代谢性疾病及脱髓鞘疾病等均可引起NAA浓度的下降；不含神经元的脑部肿瘤（如脑膜瘤、转移瘤）MRS显示NAA缺失。在婴儿脑发育、成熟过程中以及神经损伤后轴索恢复中NAA会升高。Canavan病（中枢神经系统海绵状变性）是唯一可以引起NAA增高的疾病，是由于该病人体内缺乏NAA水解酶。 2.胆碱（Cho） 包括磷酸胆碱、磷脂酰胆碱及磷酸甘油胆碱，反映脑内总胆碱储备量，波峰位于3.2ppm。Cho是乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的前体，是细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成与代谢，Cho峰的高低可以作为肿瘤细胞增殖的指标。Cho峰是评价脑瘤的重要共振峰之一，在几乎所有的原发性和继发性脑瘤中（除颅咽管瘤外）均升高，是由于细胞膜转换和细胞增加所致。肿瘤增殖的Cho/Cr和Cho/NAA比值随恶性程度的增高而升高。Cho也是髓鞘磷脂崩溃的标志，在急性脱髓鞘疾病中Cho的水平显著升高，反映了磷脂降解产物的堆积。 3.肌酸（Cr） 共振峰位于3.03ppm，包括肌酸、磷酸肌酸，少量-氨基丁酸，赖氨酸及谷胱甘肽。Cr的另一个峰位于3.94ppm。Cr是高能磷酸化合物的储备以及ATP和ADP的缓冲剂。作为脑组织能量代谢的提示物，Cr在能量代谢减退的情况下增加，而在能量代谢增加的情况下降低。Cr在许多疾病的发展过程中维持一定的稳定性，因此常以Cr作为一种参照物，和其他代谢物水平相比，例如Cho/Cr、NAA/Cr。 4.乳酸（Lac） 波峰位于1.32ppm，具有特殊形状的峰“双峰”，是相邻质子J偶联间磁场相互作用所致。第二峰出现在4.1ppm，常被抑制。Lac峰的出现提示正常细胞的有氧呼吸被抑制，是无氧糖酵解的终产物。在脑缺氧、缺血、癫痫和肿瘤等情况下会出现Lac峰。 5.脂质（Lip） 脂质峰出现在0.8、1.2、1.5和6.0ppm处，由甲基、亚甲基和不饱和脂肪酸的乙烯基组成。在高级别星形细胞瘤中，脂质峰升高，可反映坏死存在。来源于肿瘤边缘的巨噬细胞或者坏死组织细胞，将组织结构中的脂肪分解成小分子脂质。 【临床应用】 1.脑肿瘤 NAA：提示神经元受损，但下列情况下可正常：低度恶性胶质病、病灶小于采集范围、浸润肿瘤；Cho：磷脂代谢成分，反映细胞增殖，肿瘤恶性程度高，Cho升高明显，肿瘤坏死区可不高；Cr：组织能量代谢物，代谢升高时Cr；Lac：肿瘤级别越高，峰越高，儿童肿瘤升高明显；MI：MI/Cr低级别肿瘤高于高级别的肿瘤， MI/Cr明显高，应考虑非肿瘤病变；GLX：GLX高于NAA峰值1/3为增高。仅见于脑膜瘤，显著升高提示非肿瘤如脑炎、梗死、肝性脑病等。 2.肿瘤与非肿瘤的鉴别 Cho波改变是脑肿瘤特异性的标志； Cho/NAA诊断肿瘤的敏感性和特异性； Cho/NAA 敏感性 特异性 2.0 96 90 2.5 90 86 3.评价治疗效果（判断肿瘤术后复发、残存与放疗后改变） 肿瘤复发：Cho； 放射性坏死：Cho，出现Lip； 4.肿瘤的分级（鉴别良恶性胶质瘤） Cho越高，恶性越高 Lac越高，恶性越高 Lip越高，恶性越高 MI越高，恶性越低 5.鉴别脑内外肿瘤、区别原发和转移 脑膜瘤、神经鞘膜瘤及转移瘤均属脑外肿瘤，不含神经元，1HMRS检测不到NAA和Cr波。 脑膜瘤：Cho明显，Ala（丙氨酸）峰的出现和升高是其特征，位于1.47ppm。 转移瘤：Cho峰，常可见Lip峰，高级别星形细胞瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润，Cho峰，转移瘤则未见明显显升高。 6.脑脓肿 NAA峰消失，Cho峰无明显升高。出现AA峰、有机酸峰、Suc峰是其特征性表现，AA峰是在0.9ppm的一组氨基酸峰，其特异性较高，原因是脓肿腔内中性粒细胞释放蛋白水解酶、使蛋白质水解成氨基酸的终产物，因此AA峰是鉴别脑脓肿和坏死性肿瘤的重要参数。 大多数脑脓肿均显示Lac峰，说明无氧糖酵解和坏死增加，还可见Lip峰，因坏死性肿瘤也可出现，因此不是脓肿特异性标志物。 7.脑梗死 急性期：NAA显著下降，Cho及Cr下降，Lac升高明显，边缘区Lac上升，缺血带Lac升高区远大于T2WI高信号区。 慢性期：Lac上升，NAA、Cho及Cr下降。 8.癫痫 颞中叶及海马硬化是颞叶癫痫的常见病因。 MRS显示癫痫灶NAA峰降低，Cho及Cr峰升高；NAA的减少说明癫痫灶内神经元的缺失、受损或功能活动异常；Cr和Cho升高反映了胶质细胞的增生。 研究倾向于将NAA/（Cho+Cr）值作为判定异常的指标。正常人NAA/（Cho+Cr）值的低限为0.72，两侧差值超过0.05或双侧较正常对照组明显降低均为异常。 9.脑多发性硬化 活动期：NAA下降，Cho、Lac上升。 非活动期：NAA降低，MI升高，病变周围正常的脑白质NAA降低。 10.代谢性疾病（如线粒体脑肌病） Lac峰出现，NAA下降磁共振新技术应用之二：弥散张量成像DTI广东三九脑科医院影像诊断中心 欧阳兵时间：2010-03-30编辑：韩雪媚阅读：3378摘要:磁共振扩散张量成像(MR-DTI)技术是近年来在MR-DWI基础上发展起来的成像及后处理技术,它利用组织中水分子的自由热运动的各向异性的原理,探测组织的微观结构,达到研究人体功能的目的。目前,DTI是唯一可在活体显示脑白质纤维束的无创性成像方法。 一、原理简介 磁共振扩散张量成像(MR-DTI)技术是近年来在MR-DWI基础上发展起来的成像及后处理技术,它利用组织中水分子的自由热运动的各向异性的原理,探测组织的微观结构,达到研究人体功能的目的。目前,DTI是唯一可在活体显示脑白质纤维束的无创性成像方法。 在自然条件下，质子的弥散很少受到限制，如蓝墨水滴在纯水中的弥散。这时的弥散速度在各个方向上是相等的，称为各向同性。然而，生物体中由于某些屏障的阻碍，如存在的半透性和可通透的细胞膜等，质子的随机运动受到限制，这样就形成了对弥散的限制。 人体组织中的长纤维的存在亦使得质子的弥散在各个方向上不完全相同，一般说来，沿着长纤维走行弥散的质子要明显快于垂直其方向弥散的质子。这就是所谓的各向异性，从而引出弥散张量成像。DTI是在DWI基础上，在6-55个线性方向上施加射频脉冲，多采用单次SE-EPI序列，每个方向上均使用相同的较大b值，计算各个方向上的弥散张量而成像。 用DTI示踪白质纤维的走行，其基本原理是通过一个主本征值，寻找一个与其接近的体素，将这些体素联系起来，达到显示白质纤维的目的。 二、DTI在中枢神经系统的临床应用 1.正常脑白质纤维的显示 多数学者认为DTI能非常准确地显示主要的白质纤维束，与神经解剖学图谱的对照研究也显示了两者之间有良好的相关性。Mamata等研究证实DTI 可获得一系列完整的正常脑白质纤维图像。可显示的纤维束包括：弓状束、上下纵行束、钩回束、视听辐射、前连合、胼胝体、锥体束、薄形束、楔形束、内侧束、红核脊髓束、顶盖脊髓束、中盖束、三叉神经丘脑背侧束、上中下大脑脚、动眼和三叉神经根部纤维等。对于中枢神经系统发育性异常，如胼胝体发育不全等的显示也与以往的解剖学研究相似。 2.脑肿瘤 脑肿瘤是DTI的研究热点之一。肿瘤组织本身排列紊乱和其产生的占位效应致瘤体周围组织水肿及受压移位等，均可引起ADC值和FA值改变。DTI通过测定肿瘤不同部位的参数变化有助于鉴别不同类型和级别的肿瘤。DTI可更精确地反映肿瘤与白质纤维束的位置关系，指导术前方案的制定，避免术中移位纤维的损伤，降低手术并发症，提高患者生活质量，并可观察术后纤维束变化，为评价疗效提供依据。 DTI与纤维束重建的重要性： （1）显示传导纤维的位置以及肿瘤之间的关系； （2）传导纤维的改变与临床神经症状之间的关系； （3）有利于设计手术进路以减少神经纤维的损伤； （4）有助于病人及其家人对手术风险进行评估； （5）神经纤维的完整性与术后神经功能改变之间的关系。 3.脑缺血性病变 DTI可显示纤维束的迂曲、受压、变形，也可显示梗死区与纤维束的关系，如接近、穿行（部分、完全）、中断，对区分灰、白质病变的具体解剖部位，显示与纤维束的关系以及判断临床预后具有较大意义。 4.多发性硬化 DTI 可以充分显示神经纤维脱髓鞘后扩散各向异性的异常，为临床诊断提供更加充足的影像学信息。DTI将有助于MS的诊断，同时还可对MS进行更准确的临床分期，对病情进展及转归进行预测及随访。 三、存在问题与研究展望 DTI是目前惟一能无创绘制活体大脑白质神经纤维通路的方法, 它能够从若干特征性参数变化反映中枢神经系统正常或异常改变, 其在中枢神经系统中的应用得到越来越多的关注。但DTI也有其局限及不足之处，主要表现为以下方面：弥散梯度引起涡流，使纤维束方向确定不可靠；磁场不均匀性使图像扭曲变形，影响DTI定量分析；较小纤维束显示不佳或不能显示；受水肿等因素影响，受压与破坏不确切；只能作为病变诊断与鉴别诊断补充信息。随着技术方法的提高，后处理软件的进展开发，DTI必将在科研和临床中展示更多特殊的应用，其应用前景十分广阔。磁共振新技术应用之三：磁共振弥散加权成像(DWI)广东三九脑科医院 影像诊断中心 汪文胜时间：2010-05-27编辑：韩雪媚阅读：2808 一、原理 利用磁共振成像观察活体组织中水分子的微观扩散运动的一种成像方法。 1.水分子扩散快慢可用表观扩散系数（apparent diffusion coefficient ， ADC）和磁共振弥散加权图像（diffusion weighted imaging，DWI）两种方式表示。 2.ADC图是直接反应水分子扩散速度快慢的指标，如脑脊液扩散速度快，信号高，图像呈白色。 3.DWI图反映信号丢失的多少，如脑脊液，扩散速度快，信号丢失多，信号弱，图像呈黑色。 二、临床应用： 1脑