磁共振波谱颅内肿瘤中的应用治疗教材.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,*,磁共振波谱（,MRS,）,在诊断,(Duan),颅内肿瘤中的应用,第一页，共七十四页。,一 基,(Ji),础理论,第二页，共七十四页。,磁,(Ci),共振波谱,(Magnetic resonance spectroscopy,，,MRS),概念,可检测出活体组织代谢物的浓度，为,MRI,影像提供定量诊断依据,可反映组织的代谢信息和状态，来确定组织的性质,是目前唯一无创研究人体器官、组织代谢、生,(Sheng),化改变及化合物定量分析的方法,第三页，共七十四页。,磁共,(Gong),振波谱,(Magnetic resonance spectroscopy,，,MRS),历史,20,世纪,40,年代，国外最早开始研究波谱学,1946,年，美,(Mei),国的,Purcell,和,Bloch,发现了核磁共振现象,5,年后，,Proctor,和,Yu,提出核子的“,化学位移,(chemical shift)”,20,世纪,50,年代，国内波谱学研究工作开始,20,世纪,70,年代，提出二维傅立叶变换概念，人体和动物的磁共振研究由此开始,20,世纪,90,年代，开始应用于临床,第四页，共七十四页。,Department of Neurosurgery,Peking University Peoples Hospital,化学,(Xue),位移,(chemical shift),在同一均匀磁场中，不同化合物的同一原子核由于其所处的化学环境不同，共振频率就会有所差别，这种现象就是化学位移,单位,:,采用磁场强度（检测物与参照物共振频率相比得到的相对值）的百万分之一,(ppm),来表示，在,MRS,谱线上，横座标最右边一点即中心频率位置定义为零，其,ppm,值向左依次增加,化学位移可将含有同种原子核的不同化合物根据其化学位移的程,(Cheng),度在频率轴上区别开来,第五页，共七十四页。,磁共振波谱,(Magnetic resonance spectroscopy,，,MRS),原,(Yuan),理,每一带电的原子核自旋即可,(Ke),在其周围产生一微弱磁场，置于外加磁场，其自旋轴就会趋于平行或反方向于这个磁场方向,施加射频脉冲，处于低能状态的原子核因吸收了能量而跃迁到高能状态；射频脉冲停止，高能态的原子核即弛豫,(relaxation),或恢复到低能状态，并以射频脉冲信号的形式释放出吸收的能量,弛豫过程中自由感应衰减,(free induction decay,FID),的射频脉冲信号被检测后，经傅立叶转换，所形成的频率,-,信号强度曲线即磁共振波谱,第六页，共七十四页。,氢质子磁共,(Gong),振波谱,(,1,H-MRS),目前，可用在医学领域波谱研究的原子核有,1,H,、,31,P,、,23,Na,、,13,C,、,19,F,、,7,Li,等,由于氢质子,1,H,较其他原子核在有机物结构中具有高自然丰度和核磁感性，故做波谱分析时多采用,1,H,1,H-MRS,在脑部疾病诊断中的应用最为广泛,如,:,脑肿瘤、脑梗塞、脑脓肿、脑炎、癫痫、家族性精,(Jing),神分裂症、缺血缺氧性脑病、多发性硬化、肝性脑病、脑部的放射性损伤等,第七页，共七十四页。,MRS,的兴,(Xing),趣区,(region of intrest,ROI),先行磁共振检查，在适当的时间里在磁共振上设定波谱磁共振检查的靶区，摈弃周围组织的影响，称为,MRS,的兴趣区,(region of intrest,ROI),对于肿瘤来说，,ROI,多选择瘤内实体区、坏死区、瘤周区等及与相应,(Ying),解剖学部位对应,(Ying),的对侧正常区,瘤周区定义为,T2WI,上显示为高信号而在增强,T1WI,上无强化的肿瘤周围区域，约肿瘤周围的,2cm,左右的区域,目前人体研究,1,H-MRS,的,ROI,为,1-8ml,第八页，共七十四页。,相对定,(Ding),量,不同化合物可根据其,MRS,共振峰位置不同加以区别,MRS,共振峰面积与共振核数目成正比，反映了化合物的浓度,测定绝对浓度会受到许多问题的困扰，如检查条件的不同、共振峰的重叠、涡流导致峰宽增宽等,普遍采用的是两种代谢物波峰下面积的比值，即相对定量的方法,(Fa),来代表代谢物的相对浓度,相对定量的方法有利于自我调整成像仪、定位方法的差异和增益的不稳定性，减少部分容积效应,第九页，共七十四页。,二 各种代,(Dai),谢物,第十页，共七十四页。,目前在大多数颅内肿瘤,1,H-MRS,表现为以下多种代谢物的局部脑组织中,(Zhong),的浓度变化,N-,乙酰天门冬氨酸,(N-aminosuccinic acid,，,NAA),胆碱,(Jian),(choline,，,Cho),肌酸,(creatine,，,Cr),乳酸,(lactic acid,，,Lac),脂质,(lipid,，,Lip),丙氨酸,(alanine,，,Ala),肌醇,(myo-inosito,，,MI),谷氨酸复合物,(glutamine,，,Glk),1,H-MRS,检测颅脑肿瘤的各种代谢物,第十一页，共七十四页。,N-,乙,(Yi),酰天门冬氨酸,(N-aminosuccinic acid,，,NAA),NAA,存,(Cun),在于哺乳动物神经元内，被公认是神经元的内标志物,(endogenous marker),NAA,含量多少可反映神经元的功能状况及脑神经元细胞的完整性，它的降低与神经元缺失及其轴突损伤有关,波谱位于,2.0ppm,处，在正常,1,H-MRS,中是最高的峰,第十二页，共七十四页。,N-,乙酰天门冬氨,(An),酸,(NAA),变化意义,NAA,的减少提示正常神,(Shen),经元被破坏和,/,或被肿瘤细胞替代所致，其减少可能是一个渐进的过程,NAA,在肿瘤中心比肿瘤周围下降更明显，高级别胶质瘤下降更多,Canavan,病是唯一,NAA,浓度增高的疾病,Canavan,病,亦称中枢神经海绵样变性，是一种罕见的常染色体隐性遗传病，致病基因定位于,17p13-pter,。病理特点为中枢神经海绵样变性。生化特点为天冬氨酸酰基转移酶缺陷导致脑内,NAA,堆积和尿,NAA,增多。,MRS,显示脑内,NAA,波升高可作为确诊本病的依据,第十三页，共七十四页。,胆,(Dan),碱,(choline,，,Cho),Cho,主要存在于细胞膜上，是细胞膜磷脂代谢的中间产,(Chan),物，包括胆碱、磷酸甘油胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱，反映脑内总的胆碱量,Cho,与肿瘤转移和细胞的生长活性相关，浓度升高反映肿瘤细胞膜结构增加，细胞增殖，胶质增生,Cho,的波谱位于,3.2ppm,处,第十四页，共七十四页。,胆,(Dan),碱,(Cho),变化意义,Cho,在肿瘤边缘增加比中心高，实体部分比囊性部分高,Cho,与胶质瘤级别有很好相关性。肿瘤的恶性程度越高，生长越快，细胞分裂增殖越活跃，具有越高的,Cho,值,Tedeschi,等在随访的脑胶质瘤患者中，病情进展病例的,Cho,升高率,45%,，而病情稳定病例,Cho,升高率,2.30,1.35,2,时，患者,1,年生存率为,20%,，而,Lac/NAA,值,1.3,即可诊断胶质瘤复发，,1.71,或,/(,和,)Cho/NAA1.71,作为区分复发和坏死的标准,Cho,明显增高及合并,Lac,、,NAA,、,Cr,的异常，提示胶质,细胞瘤治疗后复发；治疗后,Cho,下降或保持稳定者，,则肿瘤生长受到抑制,第四十一页，共七十四页。,胶质瘤,(Liu),放疗,3,个月后,MRS,见依旧明显增高,Cho,峰,(Feng),、下降的,Cr,峰,表明肿瘤细胞仍存在,对应右侧额叶,MRS,Cr,Cr,Cho,Cho,NNA,第四十二页，共七十四页。,级星形细胞瘤术后,(Hou),及放疗后,(Hou),1,年,MRS,见,NNA,、,Cho,、,Cr,峰均消失,(Shi),无复发迹象,对应右侧额叶,MRS,Cr,Cho,NNA,第四十三页，共七十四页。,级星形细胞瘤术,(Shu),后,2,年复发,MRI,提示原手术病灶未见明显,(Xian),异常,MRS,见,Cho,峰增高,提示复发,对应右侧额叶,MRS,Cr,Cho,NNA,Cho,NNA,第四十四页，共七十四页。,四 脑膜瘤,(Liu),的,1,H-MRS,的表现,第四十五页，共七十四页。,脑,(Nao),膜瘤的,1,H-MRS,表现,脑膜瘤无神经元，故理论上无,NAA,峰,胆碱,(Cho),升高,出现特征性丙氨,(An),酸,(Ala),峰,可出现谷氨酸,(Glx),峰,强化区域外没有病理性波谱,Lip,峰出现提示恶性脑膜瘤可能,-,有时可见较低的峰，原因是肿瘤侵犯正常脑组织或部分容积效应所致,-,各型脑膜瘤中没有显著性差异,Cho,Cr2,Cr,Ala,NNA,-,对肿瘤细胞具有化学抵抗作用,-,并非所有脑膜瘤均会出现,-,非侵袭性肿瘤的特征,第四十六页，共七十四页。,左额,(E),顶脑膜瘤,NAA,消失,Cho,升高,出现,(Xian),丙氨酸,Ala,峰,瘤周的,MRS,表现,Cho,Cho,NAA,Cr,Cr,Ala,第四十七页，共七十四页。,左枕,(Zhen),叶脑膜瘤,NAA,下降至消,(Xiao),失,Cho,明显升高,Cr,明显下降,出现丙氨酸,Ala,峰,瘤周的,MRS,表现,Cho,Cho,NAA,Cr,Cr,Ala,NAA,第四十八页，共七十四页。,右颞,(Nie),叶脑膜瘤,Cho,Cr,Cr2,NNA,周边,(Bian),区接近正常,实质区,NAA,峰消失,Cho,峰明显增高,可见特征性的丙氨酸,Ala,峰,Cho,Ala,Cr2,NNA,第四十九页，共七十四页。,右额顶部镰旁纤维细胞型脑膜,(Mo),瘤,实质区,NAA,峰消失,(Shi),Cho,峰增高,可见丙氨酸,Ala,、,乳酸,Lac,、脂质,Lip,、,谷氨酸,GLX,、,峰,Cho,GLx,GLx,Ala,Lip,Lac,GLx,Lac,水肿区,亦可见,GLx,、,Lac,峰,第五十页，共七十四页。,恶性,(Xing),脑膜瘤,MRS,表现,Cho,GLx,GLx,Ala,水肿,(Zhong),区,可见谷氨酸,GLx,峰,可见丙氨酸,Ala,峰,Cho,Lip,GLx,GLx,坏死区,脂质,Lip,为第一高峰,Cho,NNA,Cr,对侧正常区,未见,NAA,峰显示,Cho,峰升高,谷氨酸,GLx,峰呈梯状,谷氨酸,Glx,峰较显著,可见丙氨酸,Ala,峰,可见乳酸,Lac/,脂质,Lip,峰,Cho,GLx,GLx,Ala,Lip,瘤体区,第五十一页，共七十四页。,脑膜瘤,(Liu),术后复发的,MRS,表现,肿瘤复发时，由于进行性生长肿瘤的边缘巨噬细胞吞噬不移,(Yi),动的脑脂质和坏死肿瘤细胞分解代谢，脂质,Lip,明显增加,肿瘤复发常继发正常血管网的破坏，乳酸,Lac,含量增加,Cho/Cr,比值在残留和复发的肿瘤中明显高于术后反应性损伤区,第五十二页，共七十四页。,Department of Neurosurgery,Peking University Peoples Hospital,五 转,(Zhuan),移瘤的,1,H-MRS,的表现,第五十三页，共七十四页。,转移瘤的,(De),1,H-MRS,表现,转移瘤特点：,NAA,消失，,Cho,明显增高,(Gao),，,Cr,下降，,Cho/Cr,比值升高，可出现乳酸,Lac,峰和脂质,Lip,峰,转移瘤和胶质瘤瘤体强化部分各代谢物比值相似,瘤周,Cho/Cr,比值是鉴别胶质瘤和转移瘤的重要手段；转移瘤强化之外区域没有病理性波谱,两种肿瘤瘤周区病理上是不一样的：胶质瘤周围有肿瘤细胞的散在浸润，转移瘤瘤周无肿瘤细胞存在,第五十四页，共七十四页。,胶,(Jiao),质瘤与脑转移瘤瘤周特点的鉴别,分类,胆碱,Cho,峰,肌酸,Cr,峰,肌醇,MI,峰,脂质,Lip,峰,Cho/Cr,值,瘤周波谱形态,胶质瘤,明显,升高,轻度,下降,可见,7.04,8.18,2.28,1.24,较大的,Cho,峰,转移瘤,与正常,相似,明显,下降,无,9.60,8.03,0.76,0.23,与正常相似,P0.05,P0.05,第五十五页，共七十四页。,转移瘤不同部,(Bu),位的,MRS,比较,图,(Tu),对侧正常区,肿瘤周围区,与正常波谱相似,肿瘤强化区,NAA,降低,Cho,升高,Cho,Cr,Cho,Cr,Cho,Cr,NNA,NNA,NNA,ROI,选择,肿瘤强化区,肿瘤周围区,对侧正常区,第五十六页，共七十四页。,右额,(E),叶脑转移瘤,Cho,明显升高,NAA,明显降低,(Di),Cr,明显下降,对侧正常,MRS,Cho,NAA,Cr,Lip,Cho,ROI,选择,在增强部分及对,侧正常脑实质部,分选取感兴趣区,Cr,NAA,第五十七页，共七十四页。,左,(Zuo),顶叶脑转移瘤,Cho,峰略降低,NAA,及,Cr,峰显,(Xian),示不清,出现明显的脂质,Lip,峰,对侧正常,MRS,Cho,NAA,Cr,Lip,Cho,ROI,选择,在增强部分及对,侧正常脑实质部,分选取感兴趣区,第五十八页，共七十四页。,左枕叶转移,(Yi),瘤,NAA,峰显著降低,Cr,峰显著降低,Cho,峰明显增高,可见,(Jian),脂质,Lip,峰,周边水肿区,MRS,与正常,MRS,无显著区别,Cho,NAA,Cr,Lip,Cho,ROI,选择,在肿瘤实质区,和周边水肿区,Cr2,NAA,Cr,Cr2,第五十九页，共七十四页。,转,(Zhuan),移瘤,MRS,的乳酸,Lac,和脂质,Lip,峰,主要表现为向下的乳酸,Lac,双峰,降低非常,(Chang),明显的,Cr,峰和,NAA,峰,可见见高尖的脂质,Lip,峰,NAA,Cr,Cho,峰均减低,Lac,Lip,第六十页，共七十四页。,六,(Liu),淋巴瘤的,1,H-MRS,的表现,第六十一页，共七十四页。,淋巴瘤,(Liu),的,1,H-MRS,表现,中枢神经系统淋巴瘤特点：,NAA,几乎完全丧失，,Cr,降低，,Cho,和乳酸,Lac,升高明显，脂质,Lip,峰出现，肌醇,MI,表现正常,明显升高的脂质,Lip,峰是原发性中枢神经系统淋巴瘤特征表现,与胶质瘤类似，在,增强区域以外仍,(Reng),可,测得病理波谱,Cr2,Cho,Cr,NAA,Lip,第六十二页，共七十四页。,右,(You),额叶淋巴瘤,Cho,NAA,Cr,Lip,NAA,及,Cr,明显消失,(Shi),Cho,明显升高,出现特征的脂质,Lip,峰,第六十三页，共七十四页。,双侧额叶,B,细胞型,(Xing),淋巴瘤,ROI,选择,1,、,2,选择在增强,(Qiang),区；,3,选择在瘤周区；,4,选择在正常区,第六十四页，共七十四页。,双侧额叶,B,细胞型淋,(Lin),巴瘤,强化区可见,NAA,峰降低,Cho,峰升高,脂质,Lip,峰出现,瘤周区,近,(Jin),于正常,Cho,NAA,Cr,Lip,Cho,Cho,Cho,Cr,Cr,Cr,NAA,NAA,NAA,Lip,正常区,瘤周区,肿瘤强化区,第六十五页，共七十四页。,右侧额叶深部,B,细胞型,(Xing),淋巴瘤,ROI,选择,(Ze),1,、,2,选择在增强区；,3,选择在瘤周区；,4,选择在正常区,第六十六页，共七十四页。,双,(Shuang),侧额叶,B,细胞型淋巴瘤,强,(Qiang),化区可见,NAA,峰及,Cr,峰,明显降低,Cho,峰升高,Lip,峰出现,瘤周区,近于正常,Cho,NAA,Lip,Cho,Cho,Cho,Cr,Cr,NAA,NAA,Lip,肿瘤强化区,正常区,瘤周区,第六十七页，共七十四页。,双侧额叶及胼胝体,(Ti),淋巴瘤,Lip,出现特征的脂,(Zhi),质,Lip,峰,第六十八页，共七十四页。,颅内其,(Qi),它病变的,1,H-MRS,表现,第六十九页，共七十四页。,颅内部分肿瘤的,(De),MRS,表现,大脑胶质瘤病,：,显著升高的,Cr,，,NAA,降低，,Cho,中度升高,颅神经瘤,：,脑外肿瘤的表现，即,NAA,消失，,Cho,升高，有时可检测到乳酸,Lac,，但不出现丙氨酸,Ala(,与脑膜瘤鉴别,),表皮样囊肿,：,其特征为,Lac,峰及,(Ji),1ppm,不明确的波峰。用此特征可区别于蛛网膜囊肿（波谱仅有极低的,Lac,峰）以及穿通性囊肿（没有可辨认的波谱）,颅咽管瘤,：,在,1-1.5ppm,处可见明显高的波峰，代表脂质,Lip,及胆固醇,第七十页，共七十四页。,颅内部分非肿瘤病变的,(De),MRS,表现,颞叶癫痫,：,NAA,峰降低，,Cho,和,Cr,增加。根据双侧,NAA/(Cho+Cr),比值的差可以判断患侧,放射性脑坏死,：,NAA/Cr,比值升高而,Cho/Cr,比值无变化；,Lip,峰增高、,Cho,下降或出现一平坦的曲线,痴呆,：,颞叶区的,NAA,峰值比正常人降低,15%,，而在大脑其他区域则降低,10%,。整个大脑区域，肌醇,MI,升高,15%,，乳,(Ru),酸,Lac,无变化,早期缺血性脑卒中,：,MRS,可见缺血区乳酸,Lac,峰,第七十一页，共七十四页。,1,H-MRS,能无创性获得脑肿瘤,(Liu),的生化信息，有助于脑肿瘤,(Liu),的鉴别诊断和胶质瘤,(Liu),的组织学分级,1,H-MRS,检查可受到多种因素的影响：如检测中患者运动、病灶中的血红蛋白、钙化、大面积的出血等,1,H-MRS,还有些问题需要解决：如各类肿瘤波谱间存在一定的重叠；有时出现不易解释的波峰；单体素,1H-MRS,的可重复性较低等,讨,(Tao),论,第七十二页，共七十四页。,谢,(Xie),谢,(Xie),第七十三页，共七十四页。,内容,(Rong),总结,磁共振波谱（MRS）。施加射频脉冲，处于低能状态,(Tai),的原子核因吸收了能量而跃迁到高能状态,(Tai),。由于氢质子1H较其他原子核在有机物结构中具有高自然丰度和核磁感性，故做波谱分析时多采用1H。目前人体研究1H-MRS的ROI为1-8ml。不同化合物可根据其MRS共振峰位置不同加以区别。MRS共振峰面积与共振核数目成正比，反映了化合物的浓度。N-乙酰天门冬氨酸(N-aminosuccinic acid，NAA)。N-乙酰天门冬氨酸(N-aminosuccinic acid，NAA)。NAA存在于哺乳动物神经元内，被公认是神经元的内标志物(endogenous marker)。Cho在肿瘤边缘增加比中心高，实体部分比囊性部分高。Ala增高被认为是脑膜瘤的特征，但并非所有脑膜瘤均会出现,第七十四页，共七十四页。,