磁共振波譜技術(shù)-課件

磁共振波譜技術(shù)

磁共振波譜技術(shù)1MRSMRS可以檢出具有生理及病生理意義的代謝物在體、直接、無(wú)創(chuàng)采集原理:與MRI相同，遵循Larmor定律MRI：信號(hào)的變化隨時(shí)間變化的函數(shù)MRS：信號(hào)的振幅隨頻率分布的函數(shù)MRSMRS可以檢出具有生理及病生理意義的代謝物2原理Larmorequation旋磁比原理Larmorequation3不同原子核共振的頻率不同不同原子核共振的頻率不同4MRS應(yīng)用MRS較成熟的技術(shù)應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)及前列腺疾病需要特殊的線圈及軟件31P在肌肉中及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用其他核的波譜技術(shù)尚在臨床研究階段13C、23NaMRS應(yīng)用MRS較成熟的技術(shù)5MRS可以看到什么？MRS可以看到什么？6MRS基本概念不同化學(xué)結(jié)構(gòu)中的氫原子，其進(jìn)動(dòng)頻率不同這種由于所處的分子結(jié)構(gòu)不同所致的同一原子核進(jìn)動(dòng)頻率出現(xiàn)差異的現(xiàn)象稱之為化學(xué)位移現(xiàn)象MRS基本概念不同化學(xué)結(jié)構(gòu)中的氫原子，其進(jìn)動(dòng)頻率不同7水中的氫質(zhì)子在1.5T場(chǎng)強(qiáng)條件下的進(jìn)動(dòng)頻率是63.9MHz長(zhǎng)鏈脂肪酸中的氫質(zhì)子在同場(chǎng)強(qiáng)條件下的進(jìn)動(dòng)頻率為63.9MHz-224Hz絕對(duì)頻率差實(shí)際意義較小水中的氫質(zhì)子在1.5T場(chǎng)強(qiáng)條件下的進(jìn)動(dòng)頻率是63.9MHz8以“百萬(wàn)分之”（partspermillion，ppm）來(lái)表示化合物之間的頻率差別是恒定的。（無(wú)場(chǎng)強(qiáng)依賴）以“百萬(wàn)分之”（partspermillion，ppm）93T腦白質(zhì)的MRS譜線移動(dòng)脂肪0.9-1.3ppm乳酸（Lac）1.33ppmN-乙酰天門冬氨酸（NAA）2.02ppm谷氨酸類化合物復(fù)合峰（Glx）2.1-2.4,3.78ppm總肌酸（Cr）3.03總膽堿（Cho）3.02肌醇（mI）3.563T腦白質(zhì)的MRS譜線移動(dòng)脂肪0.9-1.3ppm10譜線的判讀譜線的要求：信噪比好（SNR）均勻性好一致性好SNR通常在頻率域定義為最大代謝物的峰高度除以無(wú)信號(hào)區(qū)噪聲的振幅的均方根譜線的判讀譜線的要求：SNR通常在頻率域定義為最大代謝物的峰11磁共振波譜技術(shù)--課件12波譜的基本概念峰下面積與代謝物濃度呈正比線寬與化合物的T2*弛豫時(shí)間和磁場(chǎng)的均勻度有關(guān)，它決定譜線的頻率分辨率原子核存在共價(jià)鍵，會(huì)形成自旋-自旋偶聯(lián)，則表現(xiàn)為特定形態(tài)的峰波譜的基本概念峰下面積與代謝物濃度呈正比13MRSvsMRI基于組織中水的T2弛豫時(shí)間，及脂肪的信號(hào)信號(hào)來(lái)源于全腦，解剖信息來(lái)自質(zhì)子及分布及其在及其在不同組織中的相對(duì)弛豫率的不同T2WI，T1WI，F(xiàn)LAIRMRSvsMRI基于組織中水的T2弛豫時(shí)間，及脂肪的信號(hào)14MRSvsMRI基于代謝物的T2弛豫時(shí)間信號(hào)來(lái)源于腦的特定區(qū)域PRESS，STEAM，CSIMRSvsMRI基于代謝物的T2弛豫時(shí)間15MRS的空間定位準(zhǔn)確采集感興趣區(qū)容積（volumeofinterest，VOI）體素內(nèi)的信號(hào)，而不被VOI以外的信號(hào)污染，是MRS成功的關(guān)鍵單體素多體素MRS的空間定位準(zhǔn)確采集感興趣區(qū)容積（volumeofi16MRS選用的序列活體影像選擇波譜ISIS激勵(lì)回波采集模式STEAM點(diǎn)分辨波譜PRESSMRS選用的序列活體影像選擇波譜ISIS17活體影像選擇波譜(imageselectin-vivospectroscopy，ISIS)反轉(zhuǎn)脈沖適用于射頻脈沖不均勻的表面線圈，且磁化矢量全部反應(yīng)的Z軸上，T2弛豫丟失很少，有利于短T2的核，常用于31P-MRS缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影敏感活體影像選擇波譜(imageselectin-vivo18激勵(lì)回波采集模式（stimulateechoacquisitionmode，STEAM）優(yōu)點(diǎn)是一次激發(fā)就可采集，不需要相位再循環(huán)；水抑制充分；體素邊緣的銳利度好；空間定位準(zhǔn)確缺點(diǎn)是有近50%的信號(hào)丟失，造成信噪比較低激勵(lì)回波采集模式（stimulateechoacquis19點(diǎn)分辨波譜（pointresolvedspectroscopy，PRESS）主要是運(yùn)用了重聚相位的1800脈沖，減少了信號(hào)的丟失選擇長(zhǎng)回波時(shí)間時(shí)（TE>50ms）會(huì)導(dǎo)致短T2代謝物的丟失，且信噪比下降點(diǎn)分辨波譜（pointresolvedspectrosc20MRS的技術(shù)考慮不同的場(chǎng)強(qiáng)不同的序列（PRESS或STEAM）不同的參數(shù)（TE）

所得的譜線均會(huì)有差別，代謝物比值也有所不同MRS的技術(shù)考慮不同的場(chǎng)強(qiáng)213.0Tvs1.5TPress：TR1500ms，TE35ms3.0Tvs1.5TPress：TR1500ms，TE3223.0Tvs1.5TPress：TR1500ms，TE35ms3.0Tvs1.5TPress：TR1500ms，TE3231.5TPRESSvsSTEAMTR1500ms，TE35ms1.5TPRESSvsSTEAMTR1500ms，TE241.5TPRESSvsSTEAMTR1500ms，TE35ms1.5TPRESSvsSTEAMTR1500ms，TE253.0TPRESSvsSTEAMTR1500ms，TE35ms3.0TPRESSvsSTEAMTR1500ms，TE26TR時(shí)間不同的譜線PRESS3000ms1500msTR時(shí)間不同的譜線PRESS3000ms1500ms27TE時(shí)間不同的譜線PRESS144ms35msTE時(shí)間不同的譜線PRESS144ms35ms28回波時(shí)間的影響短回波（TE<50ms）+可看到短T2代謝物，如mI,Glx+信號(hào)強(qiáng)度最高+有已形成的正常值可參考+可見(jiàn)脂肪信號(hào)-基線易不穩(wěn)長(zhǎng)回波（TE>50ms）+基線平穩(wěn)+TE=144有利于觀察乳酸峰-很少有脂肪信號(hào)-信號(hào)強(qiáng)度弱-丟失所有短T2的代謝物回波時(shí)間的影響短回波（TE<50ms）長(zhǎng)回波（TE>50ms29MRS的技術(shù)選擇開(kāi)始運(yùn)用MRS技術(shù)前，應(yīng)充分評(píng)價(jià)磁共振系統(tǒng)的MRS技術(shù)所能提供的質(zhì)量，根據(jù)所需觀察的代謝物來(lái)確定所用的序列及所有參數(shù)。MRS的技術(shù)選擇開(kāi)始運(yùn)用MRS技術(shù)前，應(yīng)充分評(píng)價(jià)磁共振系統(tǒng)的30MRS的定量計(jì)算絕對(duì)定量與相對(duì)定量相對(duì)定量：以各種代謝物峰的高度或峰下面積的比值進(jìn)行定量分析絕對(duì)定量：以內(nèi)源性的水或獨(dú)立的外源性的標(biāo)準(zhǔn)濃度的物質(zhì)作參照進(jìn)行計(jì)算MRS的定量計(jì)算絕對(duì)定量與相對(duì)定量31機(jī)體對(duì)代謝物濃度的影響因素年齡腦內(nèi)不同部位體溫肝、腎參與Cr合成，肝病時(shí)Cr下降糖尿病、腎病、滲透壓異常、移植腎、輸液均勻影響MRS的結(jié)果機(jī)體對(duì)代謝物濃度的影響因素年齡32影響比值的因素序列：明顯影響TE時(shí)間：明顯影響TR時(shí)間：有些影響體素位置：明顯影響體素大?。河行┯绊懘艌?chǎng)均勻性：有些影響影響比值的因素序列：明顯影響33VOI的有效設(shè)置VOI的有效設(shè)置34磁共振波譜技術(shù)--課件35磁共振波譜技術(shù)--課件36Hunter，sangle白質(zhì)灰質(zhì)Hunter，sangle白質(zhì)灰質(zhì)37磁共振波譜技術(shù)--課件3812896643212896643239常規(guī)采集參數(shù)SV：PRESS序列TR1500msTE35msVOI2*2*2cmNAV：128采集時(shí)間短CSI：PRESS序列TR1500msTE35msVOI10mm*Matrix16*16采集時(shí)間長(zhǎng)常規(guī)采集參數(shù)SV：CSI：40SVvsCSI單體素波譜容易實(shí)現(xiàn)成像時(shí)間相對(duì)短相對(duì)容易克服磁場(chǎng)不均勻的影響譜線的基線穩(wěn)定譜線的定性分析好化學(xué)位移成像覆蓋范圍大，一次采集獲得較多信息成像時(shí)間長(zhǎng)容易受到磁場(chǎng)不均勻的影響譜線質(zhì)量常受影響SVvsCSI單體素波譜化學(xué)位移成像41單體素波譜單體素波譜42多體素波譜多體素波譜43代謝物分布圖代謝物分布圖44MRS的偽影運(yùn)動(dòng)偽影大部分不易觀察，導(dǎo)致線寬增加，頻率分辨力下降代謝物在譜線上呈分裂峰，多見(jiàn)于患者頭在兩個(gè)不同位置上來(lái)回運(yùn)動(dòng)在波譜采集定位后患者頭部移動(dòng)，導(dǎo)致采集的體素并非設(shè)定的體素MRS的偽影運(yùn)動(dòng)偽影45化學(xué)位移偽影—通常只影響單體素采集化學(xué)位移偏離，發(fā)生在譜線后處理是擬合算法不正確時(shí)，標(biāo)記錯(cuò)誤激發(fā)的化學(xué)位移偽影，出現(xiàn)在應(yīng)用選層脈沖或讀出梯度時(shí)化學(xué)位移偽影—通常只影響單體素采集46磁敏感偽影是最易觀察到的MRS偽影，通常出現(xiàn)在3.5-4.0ppm區(qū)域。通常被稱為鬼影（ghost）磁敏感偽影47渦電流偽影常在譜線的1.0-2.0ppm出現(xiàn)一個(gè)尖銳的下降渦電流偽影48體素外的磁敏感物質(zhì)的干擾，不僅影響單體素采集也影響多體素采集體素外的磁敏感物質(zhì)的干擾，不僅影響單體素采集也影響多體素采集491HMRS的臨床應(yīng)用局灶性病變的定性代謝性疾病缺氧腦病（HIE）癲癇（定位、定側(cè)）癡呆精神疾患的輔助檢查1HMRS的臨床應(yīng)用局灶性病變的定性50彌漫或特定區(qū)域病變Alzheimer病代謝性疾病顳葉癲癇肝性腦病胎兒期發(fā)育異常創(chuàng)傷非特定區(qū)域病變腦腫瘤腦膿腫腦卒中多發(fā)性硬化AIDS病變彌漫或特定區(qū)域病變非特定區(qū)域病變51國(guó)外正常值選擇區(qū)域國(guó)外正常值選擇區(qū)域5241-60歲組的正常比值（3.0T）前扣帶回灰質(zhì)NAA/Cr:1.41±0.09Cho/Cr:0.87±0.07 mI/Cr:0.60±0.24后扣帶回灰質(zhì)NAA/Cr:1.40±0.10Cho/Cr:0.68±0.06mI/Cr:0.56±0.07左側(cè)腦室前腳旁白質(zhì)NAA/Cr:1.55±0.09Cho/Cr:1.04±0.13mI/Cr:0.65±0.08左側(cè)腦室后腳旁白質(zhì)NAA/Cr:1.61±0.14Cho/Cr:0.96±0.12mI/Cr:0.62±0.0641-60歲組的正常比值（3.0T）前扣帶回灰質(zhì)左側(cè)腦室前腳53判讀較判讀較54腦內(nèi)腫瘤膠質(zhì)瘤的診斷和分級(jí)腫瘤邊界的評(píng)價(jià)鑒別原發(fā)和轉(zhuǎn)移鑒別腫瘤和某些感染性病變膠質(zhì)瘤放療后壞死與復(fù)發(fā)的鑒別腦內(nèi)腫瘤膠質(zhì)瘤的診斷和分級(jí)55CASE1CASE156膠質(zhì)瘤少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤Ⅱ級(jí)膠質(zhì)瘤少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤Ⅱ級(jí)57CASE2CASE258膠質(zhì)瘤Ⅰ—Ⅱ級(jí)星形細(xì)胞瘤膠質(zhì)瘤Ⅰ—Ⅱ級(jí)星形細(xì)胞瘤59CASE3肥胖型間變型星形細(xì)胞瘤Ⅲ—Ⅳ級(jí)CASE3肥胖型間變型星形細(xì)胞瘤Ⅲ—Ⅳ級(jí)60CASE4CASE461膠質(zhì)瘤病膠質(zhì)瘤病62CSAE5男55歲AIDS，低熱2周，嘴角左偏CSAE5男55歲AIDS，低熱2周，嘴角左偏63CSAE6CSAE664MRS提示神經(jīng)元損傷，出現(xiàn)明顯的無(wú)氧酵解，無(wú)明顯膠質(zhì)增生Cho升高提示腫瘤性病變不除外，建議增強(qiáng)MRIMRS提示神經(jīng)元損傷，出現(xiàn)明顯的無(wú)氧酵解，無(wú)明顯膠質(zhì)增生Ch65CSAE7男48歲，左腎癌術(shù)后1年，左側(cè)肢體無(wú)力1周CSAE7男48歲，左腎癌術(shù)后1年，左側(cè)肢體無(wú)力1周66磁共振波譜技術(shù)--課件67CASE8女39歲，星形細(xì)胞瘤術(shù)后CASE8女39歲，星形細(xì)胞瘤術(shù)后68磁共振波譜技術(shù)--課件69CASE9CASE970磁共振波譜技術(shù)--課件71腦膿腫與腦囊性腫瘤的鑒別腦膿腫與腦囊性腫瘤的鑒別72CASE10CASE1073腦膜瘤：Cho升高，NAA及Cr幾乎消失，提示腦外腫瘤腦膜瘤：Cho升高，NAA及Cr幾乎消失，提示腦外腫瘤74CASE11男69歲，癲癇發(fā)作半月，有失語(yǔ)，右手抽搐，右側(cè)肢體無(wú)力。肺部發(fā)現(xiàn)一腫塊外院發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)多發(fā)占位半月，增強(qiáng)多呈環(huán)形強(qiáng)化CASE11男69歲，癲癇發(fā)作半月，有失語(yǔ)，右手抽搐，右75磁共振波譜技術(shù)--課件76代謝性腦病代謝性腦病77線粒體腦肌病MELAS發(fā)病機(jī)制多由于mtDNA的A3243G點(diǎn)突變，線粒體的結(jié)構(gòu)及功能異常，導(dǎo)致細(xì)胞呼吸鏈?zhǔn)軗p，ATP形成障礙，組織代謝能量不足，出現(xiàn)的無(wú)氧酵解，產(chǎn)生乳酸，易出現(xiàn)在需氧量較多的組織。線粒體腦肌病MELAS發(fā)病機(jī)制78CASE12CASE1279磁共振波譜技術(shù)--課件80CASE13男12歲發(fā)作性左側(cè)肢體抽搐伴意識(shí)障礙2年CASE13男12歲發(fā)作性左側(cè)肢體抽搐伴意識(shí)障礙2年81磁共振波譜技術(shù)--課件82CASE14女23歲，發(fā)作性右上肢無(wú)力3年CASE14女23歲，發(fā)作性右上肢無(wú)力3年83腦脊液檢測(cè)腦脊液檢測(cè)84CASE15男20歲，反復(fù)抽搐4年，左側(cè)偏盲1月CASE15男20歲，反復(fù)抽搐4年，左側(cè)偏盲1月85CASE16女9歲，反復(fù)抽搐伴肌酶升高20個(gè)月CASE16女9歲，反復(fù)抽搐伴肌酶升高20個(gè)月86肝性腦病肝細(xì)胞功能衰竭，或門體循環(huán)分流所致的神經(jīng)精神異常性格改變、行為異常、智能減退、神經(jīng)錯(cuò)亂撲翼樣震顫、肌張力升高、病理征、共濟(jì)失調(diào)繼發(fā)神經(jīng)元功能異常、代謝異常、星形細(xì)胞水腫、腦內(nèi)錳異常沉積、腦水腫、神經(jīng)元脫失致腦萎縮肝性腦病肝細(xì)胞功能衰竭，或門體循環(huán)分流所致的神經(jīng)精神異常87肝性腦病的臨床診斷認(rèn)知功能改變腦電圖節(jié)律減慢大腦神經(jīng)生化/神經(jīng)介質(zhì)動(dòng)態(tài)平衡失常血氨水平異常腦脊液的Glx、氨濃度異常滲透壓的動(dòng)態(tài)平衡改變肝性腦病的臨床診斷認(rèn)知功能改變88CASE17男69歲，肝硬化，血氨水平79μmol/LCASE17男69歲，肝硬化，血氨水平79μmol/L89小兒缺血缺氧性腦病7月，喂養(yǎng)后無(wú)反應(yīng)小兒缺血缺氧性腦病7月，喂養(yǎng)后無(wú)反應(yīng)90其他（真菌）其他（真菌）91活檢：培養(yǎng)出毛