GE-Signa-MR-中枢神经系统波谱.ppt

GE Signa MR,中枢神经系统波谱,GE HealthCare,China,MRS,原理,MRS,脉冲序列,MRS,影响因素,MRS,临床应用,氢质子,MRS,MRI,与,MRS,MRI,与,MRS,MR,Spectroscopy,MR,Imaging,MRI扫描，一定时域内获得的信号,，,用于产生一个影像；,MRS扫描，一定时域内获得的信号,，产生按代谢物频率分布的波谱图。,MRS,与,MRI,原理相同，数据处理和显示方法不同,MRI,与,MRS,MRI,研究人体组织器官大体形态病理生理改变,MRS,研究人体能量代谢及生化改变,MRI获得的信号是由不同体素内氢核发射的,，,已经在不同的空间方向进行频率和相位编码的信号。,MRS以质和量的方式获取氢原子核化学环境的信息，揭示,组成成分。,成像原理,临床意义,MRS,的物理基础,化学位移现象,质子进动频率取决于外加磁场强度,(B),和原子核的旋磁比,(),=B,(Larmor Equation),由于质子周围电子的磁屏蔽作用，,Larmor Equation,应修正为：,=(1-,)B,处于不同化合物中的同一种原子核，由于所受磁屏蔽作用的程度不同（即,不同），具有不同的共振频率，这就是所谓的化学位移现象,(CSI),，是磁共振波谱成像的基础。,J-Coupling,现象,(J,耦合,),两种原子核及其周围电子之间的交互作用，比如乳酸双峰,的形成。,化学位移现象,Frequency,Signal,H2O,Fat,Fat Molecule,H,C,C,C,H,H,H,H,H,H,H,O,H,-,-,Water Molecule,化学结构,化学位移波谱,化学位移的表示方法,化学位移,(chemical shift),用于表示不同化合物中的质子共振波峰的位置。,化学位移频率数值并非用其绝对值,(Hz,，赫兹,),表示，而是用一个相对值,ppm(,百万分之一,),表示。,=,（,f-fr,）,/fr,ppm,表示化学位移,f,表示被测原子核的共振频率,fr,表示中心频率,(1.5T,63.86MHz;3T,127.72MHz),是一个相对值，与外加磁场强度的大小无关，非磁场依赖性。,STEAM，刺激回波,ST,imulated,E,cho,A,cquisition,M,ode,三个90度RF脉冲产生一个刺激回波,短TE时间，30-35ms,显示短T2成份的化学物质,仅用于单体素扫描,MRS,扫描脉冲序列,PRESS,，点分辨法,P,oint,RE,solved,S,pectroscopy,S,equence,一个90度脉冲，两个180度RF脉冲产生一个回波信号,TE时间，35TE,，,144TE，288TE,对长T2的组织成份敏感,可用于单体素，多体素，三维波谱,MRS,扫描脉冲序列,利用频率连续的,RF,脉冲激励选定区域的组织，处于不同化学环境的同类原子核会接收不同频率的,RF,产生共振。,在,RF,脉冲停止激励后，组织弛豫过程所产生信号的频率也是连续的。,MRS,扫描脉冲序列,MRS,信号处理,原始信号,傅立叶转换,相位纠正,单体素（,SVQ,）,激励回波法(,STEAM),使用三个90射频脉冲产生激励回波,对,T2,弛豫不敏感，常使用短,TE=30,检测代谢物种类多，对运动敏感，信噪比低，,对匀场和抑水要求严格；,点分辨法(,PRESS),使用一个90脉冲、两个180脉冲,产生自旋回波，对,T2,弛豫敏感,TE较长，35或144ms,，难以发现短,T2,物质，,对运动不太敏感，信噪比高；,Single Voxel,SVQ,2000/30ms,STEAM,1500/35,144,288ms,PRESS,FOV 24,20 x20 x20mm,8 NEX,自动或预设的水抑制,MRS,扫描脉冲序列,多体素氢质子波谱,MRSI,二维波谱，2,D PROBE-SI，PRESS,三维波谱，3D Focal PROBE-SI，PRESS,化学位移成像,（CSI）,波谱成像（,Spectroscopy Imaging），,可显示代谢物分布图、代谢物比率图及多体素波谱矩阵，能对容积内任一像素进行波谱重建，并能以颜色的差异表示某代谢物波谱，红色代表信号最高，代谢物的含量亦高。,probeSI-Clinical 2D CSI,1000/144 PRESS,FOV 21,10 mm thick,1 NEX,Acquisition times,12 x 12,144 voxels,2:28,16 x 16,256 voxels,4:20,24 x 24,576 voxels,9:40,自动或预设的水抑制,MRS,扫描脉冲序列,3D Focal CSI Brain,3D Phase encoding:8*12*8,Long TE,144,288,Fully automated,VSS饱和带,SNR高,Small volumes,MRS,扫描脉冲序列,MRS,扫描注意事项,首选单通道头线圈（,Head，8NV One Receiver,），单体素可选 用相控阵线圈,被检查者的配合和良好的摆位,确定,MRS,扫描的感兴趣区（,ROI,），保证局部磁场的绝对均匀,避开干扰组织，如颅骨、空气、脂肪、硬膜、脑脊液等,保持体素大小的稳定性和可比较性,水和脂肪质子峰的抑制,待测定代谢物的浓度在毫摩尔数量级；,水的质子浓度约为,110,摩尔，为前者浓度的,10,4,-10,5,倍；,脂肪的质子也需要进行抑制；,化学位移选择法（,Chemical Shift Selective,，,CHESS,）,被检查病变的大小,脊髓病变一般不适于做,MRS,检查（位于延髓者可以考虑）；,脑部病变太小者，所测数值不准确；,MRS,扫描注意事项,MRS,扫描注意事项,*1000,MRS,扫描注意事项,MRS,扫描注意事项,无饱和带,饱和带,MRS,脉冲序列的区别,Probe-S,Probe-P,名称,STEAM,PRESS,扫描方式,单体素,单体素，多体素，三维,SNR,低,高,水抑制,好,不如,STEAM,TE,TE=30,TE=35,144,288,饱和带,少,多,单体素预扫描水峰半高线宽要小于,7,多体素预扫描水峰半高线宽要小于,10,三维波谱预扫描水峰半高线宽要小于,15,MRS,波谱分析,将接收线圈接收到的磁共振信号通过傅立叶转换，描绘成直角坐标中按频率分布的函数曲线，就得到磁共振波谱图。,其中，纵坐标表示,信号强度,，横坐标表示,共振频率,。,峰下面积与代谢物的含量成正比,定量分析：各种代谢物峰下面积的比值,N-Acetyl,NA,Lactate,Creatine,Cr,Choline,CHO,NAA/Cr,Choline/Cr,NAA/Choline,mI/Cr,中枢神经系统,波谱,影响谱线的正常因素,TE,值对谱线的影响,随着,TE,值的增加，,SNR,下降，能够显示的代谢物波峰减少，基线趋于平稳。,STEAM 30,PRESS 144,年龄和扫描位置对谱线的影响,中枢神经系统,波谱,化合物的临床意义,中枢神经系统,MRS,代谢物,N-,乙酰基天门冬氨酸（,NAA,）,正常脑组织,1,H MRS,中的第一大峰，位于,2.02-2.05ppm,；,与蛋白质和脂肪合成，维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子通过细胞和维持神经膜的兴奋性有关；,仅存在于神经元内，而不会出现于胶质细胞，,是神经元密度和生存的标志；,含量多少反映神经元的功能状况，降低的程度反映了其受损的大小。,中枢神经系统,MRS,谱线,肌酸（,Creatine,）,正常脑组织,1,H MRS,中的第二大峰，位于,3.03ppm,附近，有时在,3.94ppm,处可见其附加峰（,PCr,）；,此峰由肌酸、磷酸肌酸、,-,氨基丁酸、赖氨酸和谷胱甘肽共同组成；,此代谢物是脑细胞能量依赖系统的标志；,能量代谢的提示物，在低代谢状态下增加，在高代谢状态下减低；,峰值一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物。,中枢神经系统,MRS,代谢物,中枢神经系统,MRS,谱线,胆碱（,Choline,）,位于,3.2 ppm,附近；,由磷酸胆碱、磷酸甘油胆碱、磷脂酰胆碱组成，反映脑内的总胆碱量；,细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成和蜕变，从而反映细胞膜的更新；,Choline,峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快，使,Cho,峰增高；,Cho,峰在几乎所有的原发和继发性脑肿瘤中都升高；,恶性程度高的肿瘤中，,Cho/Cr,比值显示增高。,中枢神经系统,MRS,代谢物,中枢神经系统,MRS,谱线,乳酸（,Lac,）,位于,1.32ppm,，由两个共振峰组成，称为双重线；,TE=144,，乳酸双峰向下；,TE=288,，乳酸双峰向上；,正常情况下，细胞代谢以有氧代谢为主，检测不到,Lac,峰，或只检测到微量；,此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制，糖酵解过程加强；,脑肿瘤中，,Lac,出现提示恶性程度较高，常见于多形胶质母细胞瘤中；,Lac,也可以积聚于无代谢的囊肿和坏死区内；,中枢神经系统,MRS,代谢物,中枢神经系统,MRS,谱线,脂质（,Lip,）,位于,1.3,、,0.9,、,1.5,和,6.0 ppm,处，分布代表甲基、亚甲基、等位基和不饱和脂肪酸的乙烯基；,共振频率与,Lac,相似，可以遮蔽,Lac,峰；,此峰多见于坏死脑肿瘤中，其出现提示坏死的存在；,中枢神经系统,MRS,代谢物,中枢神经系统,MRS,谱线,肌醇（,mI,）,位于,3.56 ppm,，可以用,STEAM,技术显示；,此代谢物被认为是激素敏感性神经受体的代谢物，可能是葡萄糖醛酸的前体；,mI,含量的升高与病灶内（尤其是慢性病灶内）的胶质增生有关；,有研究认为，在低高级星形细胞瘤中，此峰随着肿瘤恶性程度的增加而增高；,中枢神经系统,MRS,代谢物,中枢神经系统,MRS,谱线,丙氨酸（,Ala,）,位于,1.3-1.44 ppm,，常被,Lac,和,Lip,峰所遮盖，功能不肯定；,谷氨酸（,Glu,）和谷氨酰胺（,Gln,）,位于,2.1-2.5 ppm,；,Glu,是一种兴奋性神经递质，在线粒体代谢中有重要功能；,Gln,参与神经递质的灭活和调节活动；,中枢神经系统,MRS,代谢物,中枢神经系统,MRS,谱线,中枢神经系统,MRS,临床应用,星型细胞瘤,A,胶质瘤,瘤区,瘤区,瘤区,瘤区,瘤周,星型细胞瘤,星型细胞瘤,星型细胞瘤,肿瘤,肿瘤,肿瘤,C,转移瘤,转移瘤,淋巴瘤,淋巴瘤,脑膜瘤,B,脑膜瘤,脑膜瘤,强化区,强化区,强化区,强化区,强化区,炎症,炎症,多发性硬化,脑梗死,脑梗死,F,急性脑梗塞,急性脑梗塞,慢性脑梗塞,寄生虫性脑炎,病毒性脑炎,A,B,肾上腺白质营养不良,线粒体肌病,早老年痴呆（,AD,）：,mI/Cr0.7,癫痫：,NAA/Cho+Cr11%,波谱的生化背景,谢 谢！,感谢,上海华山医院,武汉同济医院,江苏省江阴市人民医院,提供图像,