磁共振波谱技术(讲+全)ppt课件.ppt

磁共振波谱技术 MRS MRS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 原理 Larmorequation旋磁比 不同原子核共振的频率不同 MRS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 23Na MRS可以看到什么 MRS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 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 以 百万分之 partspermillion ppm 来表示化合物之间的频率差别是恒定的 无场强依赖 3T脑白质的MRS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 56 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 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 MRSvsMRI 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 FLAIR MRSvsMRI 基于代谢物的T2弛豫时间信号来源于脑的特定区域PRESS STEAM CSI MRS的空间定位 准确采集感兴趣区容积 volumeofinterest 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 MRS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PRESS 活体影像选择波谱 imageselectin vivospectroscopy 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 激励回波采集模式 stimulateechoacquisitionmode 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 点分辨波谱 pointresolvedspectroscopy 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 TE 50ms 会导致短T2代谢物的丢失 且信噪比下降 MRS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 3 0Tvs1 5T Press TR1500ms TE35ms 3 0Tvs1 5T Press TR1500ms TE35ms 1 5TPRESSvsSTEAM TR1500ms TE35ms 1 5TPRESSvsSTEAM TR1500ms TE35ms 3 0TPRESSvsSTEAM TR1500ms TE35ms TR时间不同的谱线 PRESS 3000ms 1500ms TE时间不同的谱线 PRESS 144ms 35ms 回波时间的影响 短回波 TE 50ms 可看到短T2代谢物 如mI Glx 信号强度最高 有已形成的正常值可参考 可见脂肪信号 基线易不稳 长回波 TE 50ms 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 MRS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 MRS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 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 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 VOI的有效设置 Hunter sangle 白质 灰质 128 96 64 32 常规采集参数 SV PRESS序列TR1500msTE35msVOI2 2 2cmNAV 128采集时间短 CSI PRESS序列TR1500msTE35msVOI10mm Matrix16 16采集时间长 SVvsCSI 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 单体素波谱 多体素波谱 代谢物分布图 MRS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 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 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 涡电流伪影常在谱线的1 0 2 0ppm出现一个尖锐的下降 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 1HMRS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 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 非特定区域病变脑肿瘤脑脓肿脑卒中多发性硬化AIDS病变 国外正常值选择区域 41 60岁组的正常比值 3 0T 前扣带回灰质NAA Cr 1 41 0 09Cho Cr 0 87 0 07mI Cr 0 60 0 24后扣带回灰质NAA Cr 1 40 0 10Cho Cr 0 68 0 06mI Cr 0 56 0 07 左侧脑室前脚旁白质NAA Cr 1 55 0 09Cho Cr 1 04 0 13mI Cr 0 65 0 08左侧脑室后脚旁白质NAA Cr 1 61 0 14Cho Cr 0 96 0 12mI Cr 0 62 0 06 判读较 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 CASE1 胶质瘤 少突胶质细胞瘤 级 CASE2 胶质瘤 级星形细胞瘤 CASE3 肥胖型间变型星形细胞瘤 级 CASE4 胶质瘤病 CSAE5 男55岁AIDS 低热2周 嘴角左偏 CSAE6 MRS提示神经元损伤 出现明显的无氧酵解 无明显胶质增生Cho升高提示肿瘤性病变不除外 建议增强MRI CSAE7 男48岁 左肾癌术后1年 左侧肢体无力1周 CASE8 女39岁 星形细胞瘤术后 CASE9 脑脓肿与脑囊性肿瘤的鉴别 CASE10 脑膜瘤 Cho升高 NAA及Cr几乎消失 提示脑外肿瘤 CASE11 男69岁 癫痫发作半月 有失语 右手抽搐 右侧肢体无力 肺部发现一肿块外院发现颅内多发占位半月 增强多呈环形强化 代谢性脑病 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 CASE12 CASE13 男12岁发作性左侧肢体抽搐伴意识障碍2年 CASE14 女23岁 发作性右上肢无力3年 脑脊液检测 CASE15 男20岁 反复抽搐4年 左侧偏盲1月 CASE16 女9岁 反复抽搐伴肌酶升高20个月 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 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 CASE17 男69岁 肝硬化 血氨水平79 mol L 小儿缺血缺氧性脑病 7月 喂养后无反应 其他 真菌 活检 培养出毛霉菌丝 梗死 假瘤性脱髓鞘 ADEM 男40岁 头晕1月 四肢无力2周 SLE 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 左侧海马硬化