磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件

Whatdoes1HMRStellus？Notarchitecture,butmetabolites.Whatdoes1HMRStellus？Nota1一、基本原理与成像技术1、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子核及其化合物进行分析的方法。MRS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析的方法之一。一、基本原理与成像技术2化学位移（chemicalshift）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）磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件31H在H2O和脂类(-CH3)具有不同的化学环境，则有不同的进动频率：

=•B=•（1-）B0

---屏蔽常数

1H在H2O和脂类(-CH3)具4

不同，即使在同一B0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——化学位移在1.5T主磁场中，H2O和脂类中的1H的共振频率分别为63.75Hz及210Hz（相差3ppm）化学位移的单位表述①赫兹（Hz）②相对值（ppm）：频率的百万分之一

不同，即使在同一B0中，不同的化合物的相同5磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件6二、技术方法参考像选取ROI空间定域匀场抑水扫描二、技术方法参考像选取ROI空间定域匀场抑水扫描7正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。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。附表：转移瘤与高级别胶质瘤瘤周水肿波谱代谢物比值肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑3ppm75Hz及210Hz（相差3ppm）两个180°脉冲后，再跟一个90°脉冲2850.2缺血性脑血管病：1HMRS的价值NAA明显升高NAA消失；（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）主要位于神经元上，是公认的神经元标志物，3d11d36d---屏蔽常数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。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）脑梗塞：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NAA，Cho和Cr降低，但是，由于乏氧造成糖酵解增加，使Lac明显增高。NAA降低往往提示神经元的脱失或功能障碍。术后改变：CHO、NAA、CR均低；1、扫描序列（1）激励回波序列（STEAM）三个相互垂直的90°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正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。1、扫描序列8

（2）点解析波谱（PRESS）两个180°脉冲后，再跟一个90°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耦合影响磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件92、单体素采集与多体素采集

单体素（SV）仅对一个体素的化合物浓度进行分析多体素（SI）计算ROI内所有体素化合物的平均浓度

PRESS和STEAM序列都可行SV及SI采集2、单体素采集与多体素采集103、化学位移成像（chemicalshiftimaging，CSI）

2D-CSI3D-CSINAA3、化学位移成像（chemicalshiftimagin11NAACrChoLacGlxCr3.93.23.02.42.01.3ppm三、正常图象分析1、常见化合物的化学位移及其作用NAACrChoLacGlxCr3.912（1）NAA——氮-乙酰天门冬氨酸

位于2.0ppm

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。（1）NAA——氮-乙酰天门冬氨酸13（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）

位于3.2ppm，与细胞膜磷脂代谢有关，参与细胞膜构成，并且是乙酰胆碱的前体；

Cho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14（3）Creatine——肌酸（Cr）和磷酸肌酸（pCr）

位于3.0ppm(少量位于3.94ppm)

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1HMRS相对定量测量时的参照物。（3）Creatine——肌酸（Cr）和磷酸肌酸（pC15（4）乳酸（Lacticacid）

位于1.3ppm,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，常出现于缺血缺氧时。

（4）乳酸（Lacticacid）16（5）MI——肌醇

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17（6）Glx——谷氨酰胺及谷氨酸复合物

位于2.2~2.4ppm

一种兴奋性神经递质在缺氧、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182、如何定量

（1）绝对定量：（2）半定量：直接测代谢峰下的面积（3）相对定量：计算比值：NAA/CRCHO/NAACHO/CRNAA/（CHO+CR）等

相对定量可以消除生物体及外磁场等的影响，应用较多。2、如何定量19

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。32w4y3mon9y在正常人群中，各种代谢物的浓度并非一成不变，20四、1HMRS在颅脑疾病诊断中的应用（一）脑血管病（二）肿瘤及肿瘤样病变（三）颞叶癫痫（四）老年性痴呆：Alzheimer病等（五）一些儿童脑疾病（六）其他：Parkinson病、白质脑病、肝性脑病、精神分裂症、MS等四、1HMRS在颅脑疾病诊断中的应用21新生儿、婴儿缺氧脑病（六）其他：Parkinson病、白质脑病、肝性脑病、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。Lac与多伦多中风评分（TSS）、Barthel指数评分（BI）以及梗死灶体积显著相关，Lac浓度预示着损伤程度。出现Lac和/或Lip峰。优点：适于长TE化合物，如Cho、Cr、NAA等术后改变：CHO、NAA、CR均低；（2）点解析波谱（PRESS）AD脑内MI升高有一定特异性,认为MI水平在颞叶皮质的升高与AD的严重程度和病程相关,枕叶MI的升高在AD诊断中可达到83%的敏感性和98%的特异性。在1.实质内NAA消失或降低，Cho显著升高，Cr轻度下降，可有Lac/Lip出现。1HMRS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：3ppm肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。P值0.NAA消失；高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物比值分析表1、常见化合物的化学位移及其作用非浸润性肿瘤（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。CSI（Lac－NAA）的范围

（一）脑血管病1.1出血性脑血管病：1HMRS的作用不大1.2缺血性脑血管病：1HMRS的价值

1HMRS出现异常改变比常规MRI早。临床上脑梗死发生4小时以内的病人,常规MRI常常难以显示缺血区,而MRS改变则很明显。

1HMRS的改变不受模糊效应的影响（3W左右）。新生儿、婴儿缺氧脑病（22缺血性脑血管病的1HMRS表现：出现Lac：

Lac的增高是脑梗死早期的一个敏感指标，2-3小时即可出现；

Federico等认为,Lac升高在脑梗死最初24～48小时与无氧代谢有关,而后期则为梗死区小胶质细胞和巨噬细胞的浸润所致。

Lac与多伦多中风评分（TSS）、Barthel指数评分（BI）以及梗死灶体积显著相关，Lac浓度预示着损伤程度。

缺血性脑血管病的1HMRS表现：23NAA减低：

一般，NAA在脑中风后6~24小时开始明显下降，标志着神经元出现不可逆损伤；

NAA在梗死区分布不均匀,中心区域下降较周围明显。

NAA含量可作为评估脑梗死病人预后的指标。NAA减低：24梗塞

10 0.81±0.62 0.91±0.46 0.88±0.17

0.68±0.14例数 Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr Lac/Cr正常

61 0.87±0.21 1.21±0.25 1.42±0.30 0.20±0.10P值＞0.05＞0.05＜0.05＜0.05梗塞 10 0.81±0.62 0.91±0.46 0.25Case1:发病24小时NAANAANAANAALacLacLac/LipCase1:发病24小时NAANAANAANAALac26Case2:发病3天normalnormalinfactioninfactionCase2:发病3天normalnormalinfact27Lac、NAA等的浓度变化在脑梗塞中是个动态的过程。Lac、NAA等的浓度变化在脑梗塞中是个动态的过程。28NAA明显下降（级别越高，下降越明显），Cho显著升高，Cr降低；NAA/Cr↓Cho/Cr↑mI/NAA↑mI/Cr↑计算比值：NAA/CRCHO/NAA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）脑梗塞：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NAA，Cho和Cr降低，但是，由于乏氧造成糖酵解增加，使Lac明显增高。1HMRS的改变不受模糊效应的影响（3W左右）。2850.各家结论不一。肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑位于1.出现Lac和/或Lip峰。05＜0.Cho升高，反映胶质增生、细胞增殖和膜转运增加。05＜0.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）（二）MRS在脑肿瘤中的应用价值NAA/（Cho+Cr）R=0.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。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。②相对值（ppm）：频率的百万分之一发病5.5h正常侧病侧3d11d36dNAA明显下降（级别越高，下降越明显），Cho显著升高，Cr291HMRS对缺血半暗带的研究PWI－DWImis-match研究发现，在急性期脑梗死后MRS上发现Lac峰,而NAA峰正常或略低,提示脑缺血半暗带存在,仍可进行溶栓治疗。CSI（Lac－NAA）的范围1HMRS对缺血半暗带的研究30（二）MRS在脑肿瘤中的应用价值

1HMRS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：1、星形细胞瘤与急/亚急性脑梗塞、局灶性炎症的鉴别2、环形增强病变的鉴别3、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、5、评估肿瘤治疗效果（二）MRS在脑肿瘤中的应用价值31脑肿瘤的波谱实质内NAA消失或降低，Cho显著升高，Cr轻度下降，可有Lac/Lip出现。坏死囊变区内NAA、Cho、Cr均明显降低，伴Lac峰。脑肿瘤的波谱32TENecrosisnormalNAAChoLipCrTENecrosisnormalNAAChoLipCr33

星形细胞瘤、脑梗塞的1HMRS代谢物比值分析表

Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr (Lac+Lip)/Cr星形

2.12±0.31*

2.26±0.76*0.91±0.18 0.45±0.19梗塞

0.81±0.62

0.91±0.46 0.88±0.17 0.68±0.14

P值0.0230.0210.750.621.1、星形细胞瘤与急/亚急性脑梗塞的鉴别

星形细胞瘤、脑梗塞的1HMRS代谢物比值分析表342D-CSIP值0.对运动敏感两个180°脉冲后，再跟一个90°脉冲05＜0.（二）肿瘤及肿瘤样病变优点：TE短，对短T2化合物，如Glx、MI、Lip等P值0.700.（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）（六）其他：Parkinson病、白质脑病、肝性脑病、两个180°脉冲后，再跟一个90°脉冲（2）点解析波谱（PRESS）②相对值（ppm）：频率的百万分之一对磁场均匀度等要求严格1、磁共振波谱（MRS）mI/Cr↓Cho/Cr↓Glx/Cr↑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。附表：星形细胞瘤和局灶性脑炎的波谱代谢物比值7790.NormalNormal2D-CSINormalNormal35

脑梗塞：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NAA，Cho和Cr降低，但是，由于乏氧造成糖酵解增加，使Lac明显增高。星形细胞瘤：肿瘤细胞增殖、细胞膜转运增强，而正常神经元被替代，因此Cho明显升高，NAA显著降低，Cho/NAA、Cho/Cr明显增高。脑梗塞：正常神经元功能障碍或死亡，细胞膜转运减慢或失36

附表：星形细胞瘤和局灶性脑炎的波谱代谢物比值

例数 Cho/NAACho/Cr

星形细胞瘤

112.12±0.31

2.26±0.76

局灶性脑炎

50.85±0.29

1.13±0.95

P值＜0.05

＞0.051.2星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别1.2星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别37NormalNormal382、环形增强病变的鉴别Tumor?Abcess?2、环形增强病变的鉴别Tumor?39脓肿氨基酸峰（0.9ppm）、乙酸（1.92ppm）、丙氨酸（1.5ppm）等的出现具有特异性脓肿40磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件41AALip/LacASAALip/LacAS42磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件433.1、肿瘤的定性诊断脑膜瘤

脑膜瘤系脑外肿瘤，理论上不包含NAA，但Cho显著增高。

丙氨酸峰Ala（1.47ppm）的出现，是其特征性改变。转移瘤

NAA消失；

Cho明显升高；Cr降低；出现Lac和/或Lip峰。胶质瘤

NAA明显下降（级别越高，下降越明显），Cho显著升高，Cr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。3、肿瘤的定性诊断及良、恶性分级3.1、肿瘤的定性诊断3、肿瘤的定性诊断及良、恶性分级4442.700.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）1HMRS的改变不受模糊效应的影响（3W左右）。4、5、6、7肿瘤内侧水肿区0ppm之间宽大的波峰）；位于3.（2）点解析波谱（PRESS）3d11d36d2缺血性脑血管病：1HMRS的价值各家结论不一。（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）1、磁共振波谱（MRS）正常成人的1HMRS波谱NAA/（Cho+Cr）最低值为0.3ppm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。肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑Lac与多伦多中风评分（TSS）、Barthel指数评分（BI）以及梗死灶体积显著相关，Lac浓度预示着损伤程度。一般，NAA在脑中风后6~24小时开始明显下降，标志着神经元出现不可逆损伤；1HMRS研究发现AD患者的额叶、颞叶、扣带回后部等结构内NAA含量下降，肌醇（MI）含量升高。AlaNAACho42.AlaNAACho45ChoNAALipChoNAALip46ChoNAALipChoNAALip473.2、肿瘤良、恶性分级高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物比值分析表

例数 Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr (Lac+Lip)/Cr

低级别

10 2.02±0.31 2.26±0.76 0.91±0.180.45±0.19 高级别

35 2.88±0.49 2.76±1.03 0.83±0.281.38±1.71P值

0.0320.2850.7790.168 3.2、肿瘤良、恶性分级高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MR48Cho/NAA=3.30Cho/NAA=3.3049Cho/NAA=5.12Cho/NAA=5.1250

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 Cho/NAA Cho/Cr

转移瘤

101.33±0.33 1.94±0.61

高级别

352.03±0.63 2.28±0.74t值

0.70

0.33P值0.0060.2304、界定肿瘤界限、指导治疗方案4、界定肿瘤界限、指导治疗方案51

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（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。胶质瘤：高级别胶质瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润，52normaltumortumornecrosisedemaedemaedemaedemaedemanormaltumortumornecrosisedemae531、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脑浸润1、肿瘤实质；2、3肿瘤下方水肿区；脑膜瘤脑浸润545、对治疗效果的监测

研究表明，系列的MRS对治疗效果监测有帮助：瘤体缩小者，CHO值下降；瘤体增大者，CHO值升高。

MRS是反应肿瘤代谢及发展的可靠指标。5、对治疗效果的监测55

术后改变：CHO、NAA、CR均低；肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑术后改变：CHO、NAA、CR均低；56放射性损伤

MRS具有明显优势：

照射剂量＞40Gy，乳酸峰增高；

放射性坏死者，显示NAA、Cho、Cr均大幅度下降，而出现细胞坏死峰（0~2.0ppm之间宽大的波峰）；肿瘤复发者，Cho/NAA和Cho/Cr增高，乳酸峰出现。放射性损伤57磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件58磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件59（三）颞叶癫痫颞叶癫痫的发生与海马硬化密不可分,海马硬化是指海马区域出现神经细胞丢失和胶质细胞增生的病理改变。

MRI对颞叶癫痫的诊断主要依靠对海马形态学研究以及1HMRS。

1HMRS有助于颞叶癫痫的定性、定侧。（三）颞叶癫痫60

海马硬化出现海马区域神经细胞丢失和胶质细胞增生，导致NAA降低，而Cho和Cr水平没有变化；活动期可以出现Lac峰。正常成人的1HMRS波谱NAA/（Cho+Cr）最低值为0.72,低于0.67则为异常。海马硬化出现海马区域神经细胞丢失和胶质细胞增生，导致61RLNAA/（Cho+Cr）L=0.66NAA/（Cho+Cr）R=0.64RLNAA/（Cho+Cr）L=0.6662（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）Lac与多伦多中风评分（TSS）、Barthel指数评分（BI）以及梗死灶体积显著相关，Lac浓度预示着损伤程度。（一）脑血管病MRI对颞叶癫痫的诊断主要依靠对海马形态学研究以及1HMRS。时的参照物。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。两个180°脉冲后，再跟一个90°脉冲同一种原子核，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）0ppm(少量位于3.Cho升高，反映胶质增生、细胞增殖和膜转运增加。对于1HMRS能否鉴别AD和其他类型痴呆各家意见并不统一，有待于进一步研究。临床上脑梗死发生4小时以内的病人,常规MRI常常难以显示缺血区,而MRS改变则很明显。Case1:发病24小时出现Lac和/或Lip峰。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）高级别 352.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）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）脑膜瘤系脑外肿瘤，理论上不包含NAA，但Cho显著增高。高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物比值分析表=•B=•（1-）B0NAA/（Cho+Cr）L=0.64NAA/（Cho+Cr）R=0.75（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和63（四）老年性痴呆：

Alzheimer病

Alzheimer病(AD)是由于大脑皮层神经元丧失及功能障碍而导致的进行性智能障碍性疾病。神经纤维缠结和老年斑是两个特征性的病理表现。

1HMRS研究发现AD患者的额叶、颞叶、扣带回后部等结构内NAA含量下降，肌醇（MI）含量升高。

（四）老年性痴呆：Alzheimer病(AD)是64磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件65AD脑内MI升高有一定特异性,认为MI水平在颞叶皮质的升高与AD的严重程度和病程相关,枕叶MI的升高在AD诊断中可达到83%的敏感性和98%的特异性。导致AD患者MI聚集的原因和可能的病理生理机制仍然不清。对于1HMRS能否鉴别AD和其他类型痴呆各家意见并不统一，有待于进一步研究。AD脑内MI升高有一定特异性,认为MI水平在颞叶66MIMInormalADMIMInormalAD67(五)MRSinpediatrics儿童代谢性脑病脑白质营养不良

NAA/Cr↓Cho/Cr↑mI/NAA↑mI/Cr↑Canavan’sdiseaseNAA明显升高(五)MRSinpediatrics682.新生儿、婴儿缺氧脑病（1）有无：Lactate（2）程度：NAA（3）预后：NAA2.新生儿、婴儿缺氧脑病69（六）其他1、Parkinson病（PD）

各家结论不一。主要表现为基底节区NAA/Cr降低，提示多巴胺神经元功能障碍或缺失。

1HMRS对于原发性Parkinson与Parkinson

综合征鉴别诊断、评估药物疗效等具有一定的价值。（六）其他702、肝性脑病

mI/Cr↓

Cho/Cr↓Glx/Cr↑3、CO中毒迟发性脑病

NAA↓Lac↑2、肝性脑病71磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件72Thankforyourattetion!Thankforyourattetion!73一、基本原理与成像技术1、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子核及其化合物进行分析的方法。MRS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析的方法之一。一、基本原理与成像技术74（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）

位于3.2ppm，与细胞膜磷脂代谢有关，参与细胞膜构成，并且是乙酰胆碱的前体；

Cho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75

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。32w4y3mon9y在正常人群中，各种代谢物的浓度并非一成不变，76磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件77

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（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。胶质瘤：高级别胶质瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润，78（三）颞叶癫痫颞叶癫痫的发生与海马硬化密不可分,海马硬化是指海马区域出现神经细胞丢失和胶质细胞增生的病理改变。

MRI对颞叶癫痫的诊断主要依靠对海马形态学研究以及1HMRS。

1HMRS有助于颞叶癫痫的定性、定侧。（三）颞叶癫痫79磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件802.新生儿、婴儿缺氧脑病（1）有无：Lactate（2）程度：NAA（3）预后：NAA2.新生儿、婴儿缺氧脑病81Whatdoes1HMRStellus？Notarchitecture,butmetabolites.Whatdoes1HMRStellus？Nota82一、基本原理与成像技术1、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子核及其化合物进行分析的方法。MRS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析的方法之一。一、基本原理与成像技术83化学位移（chemicalshift）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）磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件841H在H2O和脂类(-CH3)具有不同的化学环境，则有不同的进动频率：

=•B=•（1-）B0

---屏蔽常数

1H在H2O和脂类(-CH3)具85

不同，即使在同一B0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——化学位移在1.5T主磁场中，H2O和脂类中的1H的共振频率分别为63.75Hz及210Hz（相差3ppm）化学位移的单位表述①赫兹（Hz）②相对值（ppm）：频率的百万分之一

不同，即使在同一B0中，不同的化合物的相同86磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件87二、技术方法参考像选取ROI空间定域匀场抑水扫描二、技术方法参考像选取ROI空间定域匀场抑水扫描88正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。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。附表：转移瘤与高级别胶质瘤瘤周水肿波谱代谢物比值肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑3ppm75Hz及210Hz（相差3ppm）两个180°脉冲后，再跟一个90°脉冲2850.2缺血性脑血管病：1HMRS的价值NAA明显升高NAA消失；（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）主要位于神经元上，是公认的神经元标志物，3d11d36d---屏蔽常数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。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）脑梗塞：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NAA，Cho和Cr降低，但是，由于乏氧造成糖酵解增加，使Lac明显增高。NAA降低往往提示神经元的脱失或功能障碍。术后改变：CHO、NAA、CR均低；1、扫描序列（1）激励回波序列（STEAM）三个相互垂直的90°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正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。1、扫描序列89

（2）点解析波谱（PRESS）两个180°脉冲后，再跟一个90°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耦合影响磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件902、单体素采集与多体素采集

单体素（SV）仅对一个体素的化合物浓度进行分析多体素（SI）计算ROI内所有体素化合物的平均浓度

PRESS和STEAM序列都可行SV及SI采集2、单体素采集与多体素采集913、化学位移成像（chemicalshiftimaging，CSI）

2D-CSI3D-CSINAA3、化学位移成像（chemicalshiftimagin92NAACrChoLacGlxCr3.93.23.02.42.01.3ppm三、正常图象分析1、常见化合物的化学位移及其作用NAACrChoLacGlxCr3.993（1）NAA——氮-乙酰天门冬氨酸

位于2.0ppm

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。（1）NAA——氮-乙酰天门冬氨酸94（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）

位于3.2ppm，与细胞膜磷脂代谢有关，参与细胞膜构成，并且是乙酰胆碱的前体；

Cho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95（3）Creatine——肌酸（Cr）和磷酸肌酸（pCr）

位于3.0ppm(少量位于3.94ppm)

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1HMRS相对定量测量时的参照物。（3）Creatine——肌酸（Cr）和磷酸肌酸（pC96（4）乳酸（Lacticacid）

位于1.3ppm,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，常出现于缺血缺氧时。

（4）乳酸（Lacticacid）97（5）MI——肌醇

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98（6）Glx——谷氨酰胺及谷氨酸复合物

位于2.2~2.4ppm

一种兴奋性神经递质在缺氧、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992、如何定量

（1）绝对定量：（2）半定量：直接测代谢峰下的面积（3）相对定量：计算比值：NAA/CRCHO/NAACHO/CRNAA/（CHO+CR）等

相对定量可以消除生物体及外磁场等的影响，应用较多。2、如何定量100

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。32w4y3mon9y在正常人群中，各种代谢物的浓度并非一成不变，101四、1HMRS在颅脑疾病诊断中的应用（一）脑血管病（二）肿瘤及肿瘤样病变（三）颞叶癫痫（四）老年性痴呆：Alzheimer病等（五）一些儿童脑疾病（六）其他：Parkinson病、白质脑病、肝性脑病、精神分裂症、MS等四、1HMRS在颅脑疾病诊断中的应用102新生儿、婴儿缺氧脑病（六）其他：Parkinson病、白质脑病、肝性脑病、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。Lac与多伦多中风评分（TSS）、Barthel指数评分（BI）以及梗死灶体积显著相关，Lac浓度预示着损伤程度。出现Lac和/或Lip峰。优点：适于长TE化合物，如Cho、Cr、NAA等术后改变：CHO、NAA、CR均低；（2）点解析波谱（PRESS）AD脑内MI升高有一定特异性,认为MI水平在颞叶皮质的升高与AD的严重程度和病程相关,枕叶MI的升高在AD诊断中可达到83%的敏感性和98%的特异性。在1.实质内NAA消失或降低，Cho显著升高，Cr轻度下降，可有Lac/Lip出现。1HMRS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：3ppm肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑正常情况下检测不到，常出现于缺血缺氧时。P值0.NAA消失；高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物比值分析表1、常见化合物的化学位移及其作用非浸润性肿瘤（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。CSI（Lac－NAA）的范围

（一）脑血管病1.1出血性脑血管病：1HMRS的作用不大1.2缺血性脑血管病：1HMRS的价值

1HMRS出现异常改变比常规MRI早。临床上脑梗死发生4小时以内的病人,常规MRI常常难以显示缺血区,而MRS改变则很明显。

1HMRS的改变不受模糊效应的影响（3W左右）。新生儿、婴儿缺氧脑病（103缺血性脑血管病的1HMRS表现：出现Lac：

Lac的增高是脑梗死早期的一个敏感指标，2-3小时即可出现；

Federico等认为,Lac升高在脑梗死最初24～48小时与无氧代谢有关,而后期则为梗死区小胶质细胞和巨噬细胞的浸润所致。

Lac与多伦多中风评分（TSS）、Barthel指数评分（BI）以及梗死灶体积显著相关，Lac浓度预示着损伤程度。

缺血性脑血管病的1HMRS表现：104NAA减低：

一般，NAA在脑中风后6~24小时开始明显下降，标志着神经元出现不可逆损伤；

NAA在梗死区分布不均匀,中心区域下降较周围明显。

NAA含量可作为评估脑梗死病人预后的指标。NAA减低：105梗塞

10 0.81±0.62 0.91±0.46 0.88±0.17

0.68±0.14例数 Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr Lac/Cr正常

61 0.87±0.21 1.21±0.25 1.42±0.30 0.20±0.10P值＞0.05＞0.05＜0.05＜0.05梗塞 10 0.81±0.62 0.91±0.46 0.106Case1:发病24小时NAANAANAANAALacLacLac/LipCase1:发病24小时NAANAANAANAALac107Case2:发病3天normalnormalinfactioninfactionCase2:发病3天normalnormalinfact108Lac、NAA等的浓度变化在脑梗塞中是个动态的过程。Lac、NAA等的浓度变化在脑梗塞中是个动态的过程。109NAA明显下降（级别越高，下降越明显），Cho显著升高，Cr降低；NAA/Cr↓Cho/Cr↑mI/NAA↑mI/Cr↑计算比值：NAA/CRCHO/NAA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）脑梗塞：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NAA，Cho和Cr降低，但是，由于乏氧造成糖酵解增加，使Lac明显增高。1HMRS的改变不受模糊效应的影响（3W左右）。2850.各家结论不一。肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑位于1.出现Lac和/或Lip峰。05＜0.Cho升高，反映胶质增生、细胞增殖和膜转运增加。05＜0.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）（二）MRS在脑肿瘤中的应用价值NAA/（Cho+Cr）R=0.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。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。②相对值（ppm）：频率的百万分之一发病5.5h正常侧病侧3d11d36dNAA明显下降（级别越高，下降越明显），Cho显著升高，Cr1101HMRS对缺血半暗带的研究PWI－DWImis-match研究发现，在急性期脑梗死后MRS上发现Lac峰,而NAA峰正常或略低,提示脑缺血半暗带存在,仍可进行溶栓治疗。CSI（Lac－NAA）的范围1HMRS对缺血半暗带的研究111（二）MRS在脑肿瘤中的应用价值

1HMRS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：1、星形细胞瘤与急/亚急性脑梗塞、局灶性炎症的鉴别2、环形增强病变的鉴别3、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、5、评估肿瘤治疗效果（二）MRS在脑肿瘤中的应用价值112脑肿瘤的波谱实质内NAA消失或降低，Cho显著升高，Cr轻度下降，可有Lac/Lip出现。坏死囊变区内NAA、Cho、Cr均明显降低，伴Lac峰。脑肿瘤的波谱113TENecrosisnormalNAAChoLipCrTENecrosisnormalNAAChoLipCr114

星形细胞瘤、脑梗塞的1HMRS代谢物比值分析表

Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr (Lac+Lip)/Cr星形

2.12±0.31*

2.26±0.76*0.91±0.18 0.45±0.19梗塞

0.81±0.62

0.91±0.46 0.88±0.17 0.68±0.14

P值0.0230.0210.750.621.1、星形细胞瘤与急/亚急性脑梗塞的鉴别

星形细胞瘤、脑梗塞的1HMRS代谢物比值分析表1152D-CSIP值0.对运动敏感两个180°脉冲后，再跟一个90°脉冲05＜0.（二）肿瘤及肿瘤样病变优点：TE短，对短T2化合物，如Glx、MI、Lip等P值0.700.（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）（六）其他：Parkinson病、白质脑病、肝性脑病、两个180°脉冲后，再跟一个90°脉冲（2）点解析波谱（PRESS）②相对值（ppm）：频率的百万分之一对磁场均匀度等要求严格1、磁共振波谱（MRS）mI/Cr↓Cho/Cr↓Glx/Cr↑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。附表：星形细胞瘤和局灶性脑炎的波谱代谢物比值7790.NormalNormal2D-CSINormalNormal116

脑梗塞：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NAA，Cho和Cr降低，但是，由于乏氧造成糖酵解增加，使Lac明显增高。星形细胞瘤：肿瘤细胞增殖、细胞膜转运增强，而正常神经元被替代，因此Cho明显升高，NAA显著降低，Cho/NAA、Cho/Cr明显增高。脑梗塞：正常神经元功能障碍或死亡，细胞膜转运减慢或失117

附表：星形细胞瘤和局灶性脑炎的波谱代谢物比值

例数 Cho/NAACho/Cr

星形细胞瘤

112.12±0.31

2.26±0.76

局灶性脑炎

50.85±0.29

1.13±0.95

P值＜0.05

＞0.051.2星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别1.2星形细胞瘤与局灶性炎症的鉴别118NormalNormal1192、环形增强病变的鉴别Tumor?Abcess?2、环形增强病变的鉴别Tumor?120脓肿氨基酸峰（0.9ppm）、乙酸（1.92ppm）、丙氨酸（1.5ppm）等的出现具有特异性脓肿121磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件122AALip/LacASAALip/LacAS123磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件1243.1、肿瘤的定性诊断脑膜瘤

脑膜瘤系脑外肿瘤，理论上不包含NAA，但Cho显著增高。

丙氨酸峰Ala（1.47ppm）的出现，是其特征性改变。转移瘤

NAA消失；

Cho明显升高；Cr降低；出现Lac和/或Lip峰。胶质瘤

NAA明显下降（级别越高，下降越明显），Cho显著升高，Cr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。3、肿瘤的定性诊断及良、恶性分级3.1、肿瘤的定性诊断3、肿瘤的定性诊断及良、恶性分级12542.700.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）1HMRS的改变不受模糊效应的影响（3W左右）。4、5、6、7肿瘤内侧水肿区0ppm之间宽大的波峰）；位于3.（2）点解析波谱（PRESS）3d11d36d2缺血性脑血管病：1HMRS的价值各家结论不一。（2）Choline——胆碱复合物（甘油磷酸胆碱、磷酸胆碱和胆碱）1、磁共振波谱（MRS）正常成人的1HMRS波谱NAA/（Cho+Cr）最低值为0.3ppm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。肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑Lac与多伦多中风评分（TSS）、Barthel指数评分（BI）以及梗死灶体积显著相关，Lac浓度预示着损伤程度。一般，NAA在脑中风后6~24小时开始明显下降，标志着神经元出现不可逆损伤；1HMRS研究发现AD患者的额叶、颞叶、扣带回后部等结构内NAA含量下降，肌醇（MI）含量升高。AlaNAACho42.AlaNAACho126ChoNAALipChoNAALip127ChoNAALipChoNAALip1283.2、肿瘤良、恶性分级高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MRS代谢物比值分析表

例数 Cho/NAA Cho/Cr NAA/Cr (Lac+Lip)/Cr

低级别

10 2.02±0.31 2.26±0.76 0.91±0.180.45±0.19 高级别

35 2.88±0.49 2.76±1.03 0.83±0.281.38±1.71P值

0.0320.2850.7790.168 3.2、肿瘤良、恶性分级高、低级别胶质瘤肿瘤实质的1H-MR129Cho/NAA=3.30Cho/NAA=3.30130Cho/NAA=5.12Cho/NAA=5.12131

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 Cho/NAA Cho/Cr

转移瘤

101.33±0.33 1.94±0.61

高级别

352.03±0.63 2.28±0.74t值

0.70

0.33P值0.0060.2304、界定肿瘤界限、指导治疗方案4、界定肿瘤界限、指导治疗方案132

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（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。胶质瘤：高级别胶质瘤瘤周水肿区有肿瘤细胞浸润，133normaltumortumornecrosisedemaedemaedemaedemaedemanormaltumortumornecrosisedemae1341、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脑浸润1、肿瘤实质；2、3肿瘤下方水肿区；脑膜瘤脑浸润1355、对治疗效果的监测

研究表明，系列的MRS对治疗效果监测有帮助：瘤体缩小者，CHO值下降；瘤体增大者，CHO值升高。

MRS是反应肿瘤代谢及发展的可靠指标。5、对治疗效果的监测136

术后改变：CHO、NAA、CR均低；肿瘤复发：CHO↑，NAA↓，CR↑，CHO/NAA↑术后改变：CHO、NAA、CR均低；137放射性损伤

MRS具有明显优势：

照射剂量＞40Gy，乳酸峰增高；

放射性坏死者，显示NAA、Cho、Cr均大幅度下降，而出现细胞坏死峰（0~2.0ppm之间宽大的波峰）；肿瘤复发者，Cho/NAA和Cho/Cr增高，乳酸峰出现。放射性损伤138磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件139磁共振氢质子波谱在颅脑疾病诊断的临床应用课件140（三）颞叶癫痫颞叶癫痫的发生与海马硬化密不可分,海马硬化是指海马区域出现神经细胞丢失和胶质细胞增生的病理改变。

MRI对颞叶癫痫的诊断主要依靠对海马形态学研究以及1HMRS。

1HMRS有助于颞叶癫痫的定性、定侧。（三）颞叶癫痫141

海马硬化出现海马区域神经细胞丢失和胶质细胞增生，导致NAA降低，而Cho和Cr水平没有变化；活动期可以出现Lac峰。正常成人的1HMRS波谱NAA/（Cho+Cr）最低值为0.72,低于0.67则为异常。海马硬化出现海马区域神经细胞丢失和胶质细胞增生，导致142RLNAA/（Cho+Cr）L=0.66NAA/（Cho+Cr