国际医学放射学杂志Int J Med Radiol 2010Jul ;33(4)*
作者单位：610041成都，四川大学华西医院放射科*审校者
DOI ：10.3784/j.issn.1674-1897.2010.04.Z0409
【摘要】
磁共振成像是分子影像学的重要研究手段。磁共振分子成像能够对肿瘤进行早期及特异性的诊断，并
能监测抗肿瘤治疗的效果。就磁共振肿瘤分子成像在MR 分子探针、血管成像、报告基因及肿瘤内其他分子成像方面的研究进展进行综述。
【关键词】
分子成像；磁共振成像；肿瘤；探针
磁共振肿瘤分子成像研究进展
Progress of magnetic resonance molecular imaging for tumors
廖继春郜发宝分子成像
恶性肿瘤严重威胁着人类的健康，来自国际癌症研究机构新一期“世界癌症报告”的报道，2010年，肿瘤将跃居为全球的首要死因。肿瘤的早期诊断与治疗是提高其治愈率及改善病人生存质量的关键。分子影像学从生理、生化水平认识疾病,是无创性地对在体参与的生理和病理过程的分子进行定性或定量可视化的一种全新的科学手段。目前已有多种影像学技术应用于分子影像学研究，如光学成像、MRI 和核素显像。光学成像敏感性高但不能检测深部病变；核素显像敏感性、特异性高，但空间分辨力较低，且有辐射损害[1]；MRI 具有极高的空间分辨力和组织分辨力，但是敏感性较差[2]。因此常需要信号扩增系统来提高其敏感性。MR 肿瘤分子成像以分子生物学为基础，利用MRI 技术在活体状态下从分子、基因水平对肿瘤进行更早期、更特异性地诊断以及监测治疗效果。广义的磁共振分子成像范畴除包括标记靶分子成像、报告基因成像外尚包括DWI 、PWI 及MRS 。本文主要介绍标记靶分子成像、报告基因成像方面的进展。MR 肿瘤分子成像研究尚处于基础与临床前阶段，但随着MRI 技术的发展，相信MR 分子成像将成为临床工作中早期诊断肿瘤，评价治疗效果，以及研究肿瘤的病理机制、基因治疗等方面的一种重要手段。
1MR 肿瘤分子成像纳米探针
分子影像学的目标是在活体内对疾病相关的靶标分子进行分子水平的成像，研发针对不同疾病靶标的新的探针是实现这一目标的基础和关键。分子影像学中，对分子探针的要求是：分子质量要小；
与靶目标有高度的亲和力；能迅速穿过细胞膜；半衰期长，不能被机体迅速代谢等[3]。将传统MRI 对比剂做成分子探针的信号组件，可以通过转运体与靶向性亲和组件相连，从而靶向性导入表达特异性靶分子的组织和细胞中，达到对比增强的效果。转运体可以是微粒（脂质体和乳剂）、纳米高分子、病毒构建体、各种多聚体、氟碳乳剂等。靶向性的亲和组件可以直接偶联在转运体上，这些亲和组件包括单克隆抗体（mAb ）[4]、抗体片段（Fab ）[5]、重组蛋白[6]、多肽[7]、小分子多肽类似物[8]、糖[9]以及新近应用的核酸适体。核酸适体（Aptamer ，也译为核酸识体、适配体、适配子）是指从人工合成的DNA/RNA 文库中筛选得到的与靶标分子具有高亲合性、高特异性结合的单链寡核苷酸，也称为“化学抗体”，国内外已有一些研究小组利用核酸适体取代传统抗体，作为溶液中的分子探针或传感器识别元件研发生物医学分析新方法，发现核酸适体用于蛋白质的检测具有更高的敏感性[10-11]。
如果将靶向性亲和组件同临床中MRI 对比剂如Gd （Ⅲ）螯合物直接结合，对比剂将不能达到足够的量使MRI 有效检测到感兴趣区细胞表面表达的分子靶标。因此，为了增加局部对比剂的浓度，大量的Gd （Ⅲ）螯合物被合并成磁共振分子成像的靶向性的纳米粒子。但是，这些纳米粒子的大小远远超过了肾的渗透阈值，它们不能很快地排泄到体外。组织内长期保留Gd （Ⅲ）对比剂会导致毒性作用，例如肾源性系统纤维化[12-13]。因此，可以通过选择合适的生物标记物及使用容易排泄的制剂来克服MRI 分子成像的局限性[14]。
目前，对于MR 分子成像探针的研究主要集中在多功能分子探针方面，这种探针结合了MR 和其
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他成像方式的优点。斯坦福分子成像项目（MIPS）近来研发出一种PET和MRI双功能氧化铁纳米探针：多聚天门冬氨酸包被的氧化铁纳米颗粒与RGD 循环多肽及DOTA螯合剂相连，并标记上正电子发射的放射性核素64Cu(半衰期为12.7h)，他们在动物模型上已经证实了这种探针对肿瘤表达αvβ3整合素PET/MRI成像的适用性与有效性[15]。近几年来生物成像领域对于量子点的研究也较多，量子点（quantum dot）是一种直径在1~100nm、能够接受激发光产生荧光的半导体纳米晶粒。量子点激发态的寿命较长、光稳特性好，能长时间追踪细胞的生物过程。Mulder等[16]研究了一种具有PEG和顺磁性外壳的靶向性量子点（pQDs），这种新型分子探针的离子弛豫率比Gd-DTPA高3倍，并可同时用于荧光显微镜和MRI检测。Ostendorp等[17]用天门冬氨酸-甘氨酸-精氨酸循环多肽（cNGR）标记的pQDs及没有标记的pQDs分别对LS174T荷瘤小鼠进行在体磁共振成像，然后用体外的双光子激光扫描显微镜TPLSM进行验证。cNGR能与肿瘤新生血管上高表达的CD13分子特异地结合。结果显示，在磁共振成像中，cNGR-pQDs组相比未标记pQDs组肿瘤边缘有3倍的强化，而体外TPLSM观察的结果与cNGR-pQDs组增强区域一致，说明了cNGR-pQDs 能用磁共振和光学成像的方法对肿瘤新生血管进行定量成像。
2信号放大机制
磁共振成像对比剂，尤其是钆剂信号较弱，而且磁共振成像技术相对于PET和SPECT敏感性较低，所能探测到的分子浓度一般都在毫摩尔到微摩尔数量级。所以，扩增体内MRI信号是获得清晰成像的一个重要环节。亲和素/链霉抗生物素蛋白-生物素(avidin/streptavidin-biotin)系统是研究较多的信号扩增系统，该技术的原理基于生物素与亲和素，具有以下特征：①两者具有高度特异的亲和性，一旦结合很难分离，是迄今发现的最为稳定的共价键结合，对各种试剂环境均稳定，可适合于体内和体外反应。②侨联作用，两者均可偶联蛋白质、核酸、多糖和酶等生物活性物质，同时还能与固相材料结合，通过这些特性可将它们偶联起来。③多级放大作用，一个蛋白质（或核酸等）分子上可以结合多个生物素分子，而一个亲和素又可以结合4个生物素。有研究者[18]在进行乳腺癌HER-2/neu受体的MR分子影像研究时，先用生物素化的Herciptin单克隆抗体去预先标记HER-2/neu受体，12h后加入avidin-Gd-DTPA，avidin-Gd-DTPA与生物素化的单克隆抗体结合，结果在表达HER-2/neu受体的乳腺癌移植瘤中得到了明显的对比信号。在van Tilborg等[19]对于肿瘤新生血管αvβ3整合素磁共振成像的研究中，通过追加亲和素avidin chase（它能快速清除掉血循环中的未结合顺磁性的RGD-biotin-liposomes），消除了血管内对比剂的非特异性强化效果，从而提高了靶-本底比值（target-to-background ratio）。
质膜1型金属蛋白酶（MT1-MMP）在肿瘤的侵犯和转移过程中起着重要的作用，近来，有研究[20]将生物素化的抗MT1-MMP单克隆抗体与链霉抗生物素蛋白化的超微顺磁性氧化铁相结合，制成MT1-MMP-USPIOs,将其注入荷人肝癌（SK-HEP-1 cells）及人结肠癌（HT-29cells）小鼠体内进行3T MR扫描，结果显示前者信号明显减低，而后者信号无明显变化。然后应用免疫荧光染色验证了MT1-MMP在SK-HEP-1细胞中的分布特点。说明应用MT1-MMP-USPIOs作为人类肝癌早期诊断的靶向性探针是可行的。
3MRI肿瘤新生血管分子成像
肿瘤血管生成（angiogenesis）是指新生血管在肿瘤现有血管基础上形成的过程。研究证实，如果没有新生血管的支持，实体组织中的肿瘤生长直径不会超过2mm。血管生成与肿瘤的生长、恶变、转移，以及病人的预后有着密切的关系。肿瘤血管形成过程中新生血管某些特征性分子过度表达，将MR对比剂与一些配体连接后，可与这些分子标记物特异性结合，从而对肿瘤的新生血管进行成像。这种成像技术的优点是可将新生血管与原有宿主血管分开。
为了在分子或者细胞水平特征性地显示血管生成过程必须寻找在新生血管内皮特异性表达的分子靶目标。目前研究较多的新生血管分子靶目标是αvβ3整合素。整合素是一类杂二聚体的内皮细胞膜蛋白，其中在增生的内皮细胞表面表达最多的整合素是αvβ3，它通过RGD序列与细胞外基质相结合。有实验研究显示αvβ3拮抗剂能抑制肿瘤血管的生成，说明αvβ3在肿瘤血管生成的过程中有着重要的作用。在成人体内，αvβ3整合素只局限地分布在部分组织中，它不会在未增生的内皮细胞中表达，而在肿瘤毛细血管中增生活跃的内皮细胞及一部
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分肿瘤细胞中则可高水平的表达[21]。这使得αvβ3整合素成为肿瘤血管成像的很好的分子标记物。Mulder等[7]将脂质体对比剂与RGD肽连接后用于检测荷人结肠癌小鼠体内的肿瘤血管内皮细胞，MRI显示对比剂大量聚集于肿瘤组织的边缘区，而这也是公认的肿瘤血管生成高活性区，荧光显微镜活体体外检测也显示，该对比剂可非常特异地与肿瘤血管内皮细胞结合。
将特异性的靶向对比剂进行修饰后可以携带抗血管生成的治疗性物质。达到诊断与治疗合二为一的目的。Winter等[22]应用Vx-2荷瘤兔模型，将其分为4组，在移植后的6、9、12d分别注射αvβ3靶向的烟曲霉素纳米粒子(30μg/kg)、αvβ3靶向的无药物纳米粒子、非靶向性烟曲霉素纳米粒子(30μg/kg)以及生理盐水，第16天对其进行MR成像，αvβ3靶向组显示新生血管主要分布在肿瘤的边缘区域，其中无烟曲霉素组新生血管分布占肿瘤体积的7.2%，而烟曲霉素组减少到了2.8%（P＜0.05）。αvβ3靶向的烟曲霉素组(470±120)mm3相比于3个控制组肿瘤的体积[平均(1143±166)mm3]也减小了。此后，Schmieder等[23]在荷瘤MDA-MB-435小鼠模型上的研究显示，α5β1（αvβ3）-靶向的烟曲霉素纳米粒子使新生血管减少到了可以忽略的水平，而αvβ3-靶向的烟曲霉素组效果要稍差一点，但这两组肿瘤体积相差不大。Wilmes等[24]应用动态对比增强MR技术（DCE-MRI）检测到了AG-013736，是一种新的血管内皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂，在荷人乳腺癌小鼠模型上起抑制肿瘤生长与扰乱肿瘤微循环的作用。
恶性肿瘤会释放血管生成刺激因子来促进血管生成。在正常血管这些促进血管生成的因子与抗血管生成因子是平衡的，血管发育成熟与规律的分布保证了营养物质与氧气的充足供应。而在恶性肿瘤，由于血管生成刺激因子的过度释放，肿瘤新生血管发育异常，它们排列紊乱并缺乏完整的结构[25]。没有足够的周围细胞及表皮覆盖，新生血管上形成孔洞，从而导致了肿瘤灌注不均及肿瘤血管的高通透性。最近有研究应用Overhauser增强MRI （OMRI）对肿瘤组织氧含量及微血管的通透性进行成像，采用的是氧敏感对比剂OX63。在小鼠荷瘤模型上显示，具有高血管通透性的肿瘤区域与缺氧的区域时空上是吻合的；定量分析成像数据显示肿瘤血管的漏出量与氧气含量呈负相关。在进行了OMRI的小鼠上取下的肿瘤组织进行免疫组化分析，证实了肿瘤微血管通透性的增加与肿瘤血管缺乏完整性有关[26]。
4MR肿瘤基因成像
MR基因成像主要通过MR报告基因表达成像来实现。MR基因表达成像时基于单晶体氧化铁纳米颗粒等超顺磁性探针的放大系统，通过用MR报告探针对导入的报告基因产物进行成像。MR报告基因成像通过报告基因标记目的基因、转染靶细胞并在靶细胞内大量扩增表达，通过探测报告基因表达产物间接了解目的基因的转染与表达情况，可用于基因治疗的监测等方面，也可用报告基因标记靶细胞实现细胞示踪。报告基因通常按其表达产物分为两类：一类表达产物为细胞内的酶，包括酪氨酸酶、β-半乳糖苷酶、胞嘧啶脱氨酶、精氨酸激酶、肌酸酐激酶等；另一类表达产物为细胞表面的受体，主要有转铁蛋白受体等。
对于β-半乳糖苷酶作为报告基因的研究应用了一种名为EgadMe的分子探针[27]，它由钆的不配对电子组成，周围由1个化学箍环的“盒子”封闭，以阻止其与水分子反应。箍环上有一个糖分子作为盒盖。以LacZ作为报告基因，通过基因工程方法与目的基因相连并导入细胞内，表达后引起β-半乳糖苷酶的增加，当靶细胞中存在较高浓度的EgadMe 分子探针，β-半乳糖苷酶的水解作用游离钆等顺磁性螯合物的增加，引起弛豫时间的改变而产生了MRI信号，由此反映了目的基因的表达情况。
研究发现，大部分肿瘤细胞转铁蛋白受体TfR 表达水平明显增高，表现在细胞膜TfR的增多和血液中Tf浓度的增加。Freedman等[28]应用阳离子脂质体包封钆喷酸葡胺（gad-d），其表面由抗转铁蛋白受体单链抗体片段(TfRscFv)修饰，将此纳米级的（约100nm）免疫脂质体复合物作为分子探针注入荷人肺转移癌小鼠模型，进行7T MR成像，结果显示，相比于游离gad-d组，该组信号增强更加明显，而且能检查到400μm，甚至100μm的小肺癌。应用转铁蛋白受体基因作为报告基因，用基因工程方法转导入靶细胞，由于转铁蛋白受体基因表达引起细胞上转铁蛋白受体增多，通过引入相应探针，可以监测靶细胞及目的基因的表达情况。Weissleder等[29]将工程化人转铁蛋白受体（engineered human transferring receptor，ETR）基因转染胶质瘤细胞后，细胞表面转铁蛋白受体表达水平明显升高，促使细
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胞对超顺磁性单晶氧化铁（monocrystalline iron oxide，MION）与转铁蛋白结合物（Tf-MION）的结合与摄取也明显增加，然后分别将转染ETR阳性和阴性的该胶质瘤细胞植入至裸鼠腹部两侧，第10~ 14天后注射入Tf-MION，MRI显示ETR阳性肿瘤组织对Tf-MION的摄取明显增加，提示有ETR基因表达。这一研究为MR受体基因成像提供了可行性依据。
5肿瘤内其他分子的MR成像
肿瘤（tumor）是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的新生物。相比于正常组织，其细胞和间质内存在多种特异性表达或过度表达的分子。目前对于这些分子的成像也进行了大量的研究。叶酸在细胞分裂的DNA 合成过程中起着重要的作用，由于叶酸受体在多种人类肿瘤中过度表达，而在许多正常组织中相对缺乏，因而它是特异肿瘤成像对比剂比较有前途的靶标。Corot等[30]应用P866（一种连接了部分叶酸分子的双分子钆螯合物）对荷人KB肿瘤的小鼠进行2.35T对比增强MR扫描，当注射较大剂量P866时（15μmol/kg）,由于叶酸受体的饱和，又因P866分子质量较大，故与游离叶酸竞争叶酸受体的作用较弱。当P866剂量减低到5μmol/kg时，相对于非特异性的对照组，其信号增强70%。因此，证明了叶酸受体靶向的特异性，也证明了这种叶酸-钆螯合物靶向肿瘤叶酸受体在体成像的应用潜能。
有研究证实，在肿瘤的基质中存在着一种由凝结的血浆蛋白组成的网状结构，而它并不存在于正常组织中。肿瘤网状结构中这种纤维蛋白的存在与新生组织中血管通透性的增加有关，肿瘤基质中的纤维连接蛋白与肿瘤内新生血管的生成也有关。因此，这种蛋白成为研究MR肿瘤分子成像很有吸引力的靶标。近来，有研究者报道[31]，已识别出一些肽链，其中包括CLT1和CLT2，它们能特异性地结合各种肿瘤组织中的纤维蛋白-纤维连接蛋白凝块，而几乎不与正常组织非特异性结合。Ye等[14]应用CLT1-(Gd-DTPA)对荷HT-29人结肠癌小鼠进行3T MR成像，用非靶向的对比剂Gd(DTPA-BMA)作为对照，相比于对照组的轻微的迅速被廓清的强化，实验组出现了明显的强化。向实验组注入3倍过量的游离CLT1肽后，肿瘤的强化明显减低。此外，对于肿瘤内其他分子的成像还进行了大量的研究，包括对透明质酸酶的成像[32]、对表皮生长因子受体的成像[33]、对葡萄糖受体的成像、对金属蛋白酶[20]的成像、对碳酸酐酶Ⅸ[34]的成像等，这些研究在动物模型上均已获得成功。
6结语与展望
MR分子成像研究逐渐从传统的非特异性物理、生理成像转向特异性分子、基因水平成像的方向发展，肿瘤的评价指标也将深入到酶功能、受体水平、基因表达改变等，从而能够做出更早期、更准确、更具特异性的诊断，极大地改变肿瘤治疗现状，掀开现代影像学的新篇章。但是，磁共振肿瘤分子成像目前仍处于动物实验阶段，首要任务是找寻肿瘤内更稳定表达的特异性分子，研制更加安全、更具敏感性与特异性的探针，研发分辨力更高、更敏感的检测设备。这些工作需要分子生物学、细胞生物学、生物医学工程、影像学以及临床医学等相关学科共同努力，才能使磁共振肿瘤分子成像技术尽早完善，尽早投入临床使用，才能为早期肿瘤病人做出更准确的诊断，把握良好的治疗时机。
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(收稿2010-01-19)
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鞍区常见肿瘤的MRI诊断(一) 【摘要】目的:探讨鞍区肿瘤的MRI表现特征，提高对鞍区肿瘤的诊断准确性。方法:回顾性分析经手术病理确诊的26例鞍区肿瘤的MRI表现。结果:垂体瘤17例，颅咽管瘤6例，脑膜瘤3例，MRI具有特征性，术前诊断准确率较高。结论:MRI对鞍区肿瘤的诊断与鉴别诊断具有重要临床价值。 【关键词】垂体肿瘤；颅咽管瘤；脑膜瘤；磁共振成像 【ABSTRACT】Objective:ToexploreMRIcharacteristicsoftumorsinsellaregiongaandimproveitsdiagnosticaccuracy. elyanalyzed.Results:Rpituitaryadenoma(n=17),craniopharyngioma(n=6)andmeningioma(n=3)had characteristicsignsandmostofthemwereconfirmedbyMRI.Conclusion:MRIhasgreatvalueinthediffer entialdiagnosisforthesellarregionaltumor. 【KEYWORDS】PituitaryNeoplasms,Craniopharyngjoma,Meningioma,MagneticResonanceImaging 鞍区是颅内肿瘤好发部位之一，且肿瘤类型较多，多数病例根据其MRI表现可以定性，少数有一定困难。现对我院2003—2009年收治的26例病例作回顾性分析，对鞍区常见肿瘤MRI表现进行探讨。 1资料与方法 2009年6月许敏等：鞍区常见肿瘤的MRI诊断第3期2009年6月河北北方学院学报（医学版）第3期1.1一般资料本组26例患者，男15例，女11例；年龄7～80岁；垂体瘤17例，颅咽管瘤6例，脑膜瘤3例。临床主要表现：头痛、呕吐，视觉障碍，闭经泌乳和肢端肥大等症状。 1.2方法MRI检查采用宁波鑫高益磁共振扫描装置。使用头部线圈，常规进行横断面、矢状面和冠状面T1WI、T2WI扫描，扫描参数为T1WI：TR/TE：350/16ms，T2WI：TR/TE：4000/130ms。其中13例平扫后应用对比剂钆喷替酸葡甲胺（）行增强扫描，剂量为0.1mmol/kg,经肘静脉注入后行横断面、矢状面和冠状面T1WI扫描，扫描参数同平扫。 2结果 2.1垂体瘤17例垂体腺瘤13例，垂体微腺瘤4例。垂体腺瘤MRI平扫，呈圆形或类圆形，见分叶，T1WI呈中等偏低信号，T2WI呈中等偏高信号；4例瘤内发生坏死囊变，囊变部分T1WI呈低信号，T2WI呈高信号；3例瘤内出血（亚急性期），T1WI及T2WI呈均呈高信号。10例肿瘤较大，突破鞍隔向上生长压迫视交叉，且包绕两侧的颈内动脉和海绵窦，形成较典型的“腰身征”（图1）。9例增强扫描肿瘤实性成分明显均匀强化（图2）。 4例垂体微腺瘤，MRI平扫表现为垂体不对称增大，增大垂体上缘局限性上突，垂体柄向对侧移位，平扫T1WI呈稍低信号，T2WI呈稍高信号。 2.2颅咽管瘤6例呈类圆形或不规则形。均位于鞍上，突向鞍上池。囊实性4例，实性1例，囊性1例。囊性成分在T1WI呈低或稍高信号，T2WI呈高信号；实性部分T1WI呈等信号，T2WI呈高信号，信号欠均匀（图3）。增强扫描3例，肿瘤囊壁及实性部分明显强化，囊性部分无强化（图4）。 2.3脑膜瘤3例呈类圆形，形态较规则，边缘清晰。平扫T1WI呈等或稍低信号，T2WI呈等信号或稍高信号（图5，6）。1例增强扫描肿瘤明显较均匀强化，见相邻脑膜明显增厚强化，即“脑膜尾征”。 3讨论 鞍区解剖结构较复杂，鞍内为垂体，鞍上是视交叉，鞍前下为蝶窦，鞍后为斜坡，两侧为海绵窦。鞍区肿瘤种类较多。MRI具有良好的软组织对比度，多序列、多方位成像，不但容易
磁共振模拟——站在肿瘤放疗的最前沿 磁共振模拟 站在肿瘤放疗的最前沿
黄岁平 博士 关键词：磁共振模拟 MRSIM 据有关调查显示，目前全世界范围内的肿瘤患者，约有 70%需要接受不同程 度的放射治疗，以达到治愈肿瘤或缓解症状、改善生活质量的目的。能够最大限度 地把放射剂量集中到病变（靶区）内，杀灭肿瘤细胞，同时使其周围正常组织和器 官少受或免受不必要的照射，从而得到保护，是肿瘤放射治疗一直以来追求的目 标。 20世纪 70年代 CT的使用是放射治疗计划所取得的一个巨大进步。引入 CT 图像的模拟增加了临床医生对靶区体积的空间意识，从而较之原有的传统治疗的靶 区体积（由垂直 X线胶片确定）产生了一个质的改变-----CT扫描得到一系列断层 轴面，经过多种方式的三维重建，形成一个三维计划，这使得适形放射治疗 （CRT）的概念得以实现。但 CT却有一些先天的局限性----它只对具有不同的电 子密度或 X线吸收特征的组织结构具有较好的分辨率（如空气对骨或对水或软组 织），但如果没有明显的脂肪或空气界面，则对具有包括肿瘤在内的相似电子密度 的不同软组织结构区分较差。相比之下，磁共振最大的优点就是对具有相似电子密 度的软组织有较强的显示能力并且能区分其特征。在这种情况下，磁共振能够更好 的提供靶区的轮廓，不但包括肿瘤的范围，而且还包括临近的重要软组织器官。通 过更准确地定位肿瘤靶区、避免危及临近的组织器官、以及提高局部控制率等。
一．磁共振模拟独特的优越性。
事实上，临床医生早已意识到诊断性的 MRI扫描对肿瘤体积的确定具有相当 重要的信息补充，引入 MR图像作定位由来已久。最早通常是由医生用肉眼在 MRI上观察疾病的范围，然后手工将数据转移至模拟胶片或 CT扫描片上，这种方 法极易产生解释和转译错误。第二种方式是通过使用一种放大投影系统将 MRI图 像叠加到模拟胶片或 CT图像上进行融合处理的 MR辅助的模拟。第三种更加定量 的方式是将 MRI图像与 CT图像进行融合，那样就可以将 MRI上具有较高分辨率 的肿瘤图像与几何精确的 CT图像中电子密度信息结合起来。但以上任意一种融合 方式都是在放疗过程中增加了一个步骤，也就是说，延长了整个放疗过程花费的时 间，加重了医生的工作任务，加大了病人的经济负担，也增加了误差的可能性及偏 离度。现在我们已经很明确对于中枢神经系统部位如颅底和脊髓部位的肿瘤，以及 软组织肉瘤和盆腔肿瘤，MRI成像已远优于 CT成像。这些情况下，就可以单纯借 助 MR图像完成模拟工作，因为 MRI有许多优于 CT方面的特点， 直接利用 MR 图像进行模拟定位有着不可替代的优越性：
磁共振波谱分析MRS MRS 为目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。在相同的磁场环境下，处于不同化学环境中的同一种原子核，由于受到原子核周围不同电子云的磁屏蔽作用，而具有不同的共振频率。波谱分析就是利用化学位移研究分子结构，化学位移的程度具有磁场依赖性、环境依赖性。NAA：N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志位于： 2.02ppmCreatine：Cr肌酸，脑组织能量代谢的提示物，峰度相对稳定，常作为波谱分析时的参照物，位于： 3.05ppm Choline：Cho胆碱，细胞膜合成的标志位于：3.20ppm Lipid：脂质，细胞坏死提示物位于：0.9-1.3ppm Lactate：乳酸，无氧代谢的标志位于：1.33-1.35ppm Glutamate：Glx谷氨酰氨，脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于：2.1-2.4ppmmI：肌醇代表细胞膜稳定性，判断肿瘤级别位于：3.8ppmN-乙酰基天门冬氨酸（NAA） ·正常脑组织1H 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
肌酸（Creatine） ·正常脑组织1H 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。 胆碱（Choline）·位于3.2 ppm附近，包括磷酸胆碱、磷酯酰胆碱和磷酸甘油胆碱·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· 同时Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志，在急性脱髓鞘疾病，Cho水平显著升 乳酸（Lac）·位于1.32ppm，由两个共振峰组成·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，脑肿瘤、脓肿及梗塞时会出现乳酸峰。 脂质（Lip）·位于1.3、0.9、1.5和6.0 ppm处，分布代表甲
磁共振波谱(MR Spectroscopy，MRS) 是医学影像学近年来发展的新的检查手段，作为一种无创伤性研究活体器官组织代谢、生化变化及化合物定量分析的方法，随着MRI、MRS装置不断改进，软件开发及临床研究的不断深入，人们通过MRS对各种疾病的生化代谢的认识将不断提高，为临床的诊断、鉴别、分期、治疗和预后提供更多有重要价值的信息。1H MRS可对神经元的丢失、神经胶质增生进行定量分析，31P磁共振波谱可对心肌梗塞能量代谢变化进行评价。MRS以分子水平了解人体生理上的变化，从而对疾病的早期诊断、预后及鉴别诊断、疗效追踪等方面，做出更明确的结论。本文从MRS波谱成像的基本原理和序列设计方面简要作一介绍。 在理想均匀的磁场中，同一种质子(如1H)理论上应具有相同的共振频率。事实上，当频率测量精度非常高时会发现，即使同一种核处在相同磁场中，它们的共振频率也不完全相同，而是在一个有限的频率范围内。这是由于原子核外的电子对原子核有磁屏蔽作用，它使作用于原子核的磁场强度小于外加磁场的强度，其屏蔽作用大小用屏蔽系数s来表示，被这种屏蔽作用削弱掉的磁场为sB，与外加磁场方向相反。外加磁场越强sB越大，原子核实际感受到的磁场强度与外加磁场强度之差越大。此外，s还与核的特性和化学环境有关。核的化学环境指核所在的分子结构，同一种核处在不同的分子中，甚至在同一分子的不同位置或不同的原子基团中，它周围的电子数和电子的分布将有所不同。因而，受到电子的磁屏蔽作用的程度不同，如图1所示。考虑到电子的磁屏蔽作用，决定共振频率的拉莫方程
应表示为:w=gBeff=gB0(1-s) 由上式可知，在相同外加磁场作用下，样品中有不同化学环境的同一种核，由于它们受磁屏蔽的程度(s的大小)不同，它们将具有不同的共振频率。如在MRS中，水、NAA(N-乙酰天门冬氨酸)、Cr(肌酸)、Cho(胆碱)、脂肪的共振峰位置不同，这种现象就称为化学位移(Chemical Shift)。即因质子所处的化学环境不同，也就是核外电子云密度不同和所受屏蔽作用的不同，而引起相同质子在磁共振波谱中吸收信号位置的不同，如图2所示。实际上，研究某种样品物质的磁共振频谱时，常选用一种物质做参考基准，以它的共振频率作为频谱图横坐标的原点。并且，将不同种原子基团中的核的共振频率相对于坐标原点的频率之差作为该基团的化学位移。显然，这种用频率之差表示的化学位移的大小与磁场强度高低有关。在正常组织中，代谢物在物质中以特定的浓度存在，当组织发生病变时，代谢物浓度会发生改变。磁共振成像主要是对水和脂肪中的氢质子共振峰进行测量和脂肪中的氢质子共振峰进行测量，在1.5T场强下水和脂肪共振频率相差220Hz (化学位移)，但是在这两个峰之间还有多种浓度较低代谢物所形成的共振峰，如NAA、Cr、Cho等，这些代谢物的浓度与水和脂肪相比非常低。MRS需要通过匀场抑制水和脂肪的共振峰，才能使这些微弱的共振峰群得以显示。 下面是研究MRS谱线时常用到的参数: (1)共振峰的共振频率的中心—峰的位置V: 化学位移决定磁共振波谱中共振峰的位置。 (2)共振峰的分裂。
磁共振在脑部及脑部肿瘤中的作用 关键词：磁共振，脑部肿瘤，医疗器械 摘要： 本文介绍了磁共振在医学中的应用，特别是在脑部中的作用。重点介绍了磁共振的历史发展和其的优缺点，并解释了国内外市场现状和竞争情况。在国内技术有着明显劣势时，希望国内公司努力研发，早日赶上国际前列的磁共振公司。 The role of magnetic resonance in brain and brain tumors Keywords: magnetic resonance, brain tumor, medical device Summary： This paper describes the application of magnetic resonance in medicine, especially in the brain. It mainly introduces the historical development of magnetic resonance and its advantages and disadvantages, and explains the current situation and competition situation of domestic and foreign market. In the domestic technology has a significant disadvantage, the hope that domestic companies to research and development, as soon as possible to catch up with the international forefront of magnetic resonance companies. 名词示意： 磁共振指的是自旋磁共振（spin magnetic resonance）现象。其意义上较广，包含核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)、电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance, EPR）
磁共振波谱（MR spectroscopy，MRS）介绍 磁共振波谱（MR spectroscopy，MRS）是目前唯一能无创伤地探测活体组织化学特性的方法。在许多疾病中，代谢改变先于病理形态改变，而MRS对这种代谢改变的潜在敏感性很高，故能提供信息以早期检测病变。磁共振波谱mRS）研究人体细胞代谢的病理生理改变，而常规MRI则是研究人体器官组织大体形态的病理生理改变，但二者的物理学基础都是核共振现象。 一、MRS的原理 磁共振信号的共振频率由两个因素决定①旋磁比r，即原子的内在特性②核所处位置的磁场强度。 核所受的磁场主要由外在主磁场（B。）来诀定，但是核所受的磁场强度也与核外电子云及邻近原子的原子云有关。电子云的作用会屏蔽主磁场的作用，使着核所受的磁场强度小于外加主磁场。这种由于电子云的作用所产生的磁场差别被称为化学位移。因此，对于给定的外磁场，不同核所处的化学环境不一样，从而产生共振频率的微小差别，导致磁共振谱峰的差别，从而识别不同代谢产物及其浓度。 MRS可检测许多重要化合物的浓度，根据这些代谢物含量的多少可以分析组织代谢的改变，1H-MRS可测定 12种脑代谢产物和神经递质的共振峰，N-乙酸门冬氨酸(NAA)、肌酸（Cr）磷酸肌酸（PCr）胆碱（cho）肌醇（MI）谷氨酸胺Gln）谷氨酸盐（Glu)乳酸（Lac）等。生物中，许多生物分子都有31P，这些化合物参与细胞的能量代谢和与生物膜有关的磷脂代谢，31P－MRS被广泛用在对脑组织能量代谢及酸碱
平衡的分析上，可以检测磷酸肌酸(PCr人无机磷酸盐(PI）α- ATP、β-ATP、γ—ATP的含量和细胞内的 PH值。 二、MRS的临床应用 1．正常人的脑MRS MR波谱变化可反映神经元生长分化，脑能量代谢和髓鞘分化瓦解过程改变。NAA是哺乳动物神经系统中普遍存在的化合物，几乎所有的NAA均存在于神经对内，目前将NAA作为反映神经元功能的内标物。正常人有很高的NAA／Cr）值，NAA下降提示神经元的缺失和破坏。Cho 和 Cr在神经元和神经胶质细胞内均被发现，但细胞研究证明，星形胶质和少突胶质细胞内Cho和Cr含量明显高于神经元，故Cho和 Cr增加提示有神经胶质增生。由于NAA减少或Cho、Cr增加，导致了 NAA／（Cho＋Cr）上值降低，上值常作为反映神经元功能的指标。此外，1H-MAS发现NAA在人出生后一年内增加近两倍，肌酸信号也相应增加，NAA／Cr。及Giu-n/Cr随年龄增长而上升，MI/Cr随年龄的增长而下降，31P-MRS研究也发现，磷酸一脂（PME）的信号相对于其他代谢产物来说随年龄增加衰减，磷酸肌酸则相反，这说明，通过定量分析脑组织代谢产物的MRS，可了解脑组织的发育成熟度，同时也提示我们在观察病理性波谱时，应考虑到年龄相关性变化。 2．癫痫的MRS 1H-MAS显示癫痫灶侧近中颞叶内 NAA峰值降低，减少 22% ChO 和 Cr分别增加 25％和 15%。 NAA的减少说明癫痛灶内神经元的缺失、受损或功能活动异常。Cr和 Cho升高反映胶质细胞的增生，研究
磁共振波谱成像的基本原理、序列设计与临床应用 磁共振波谱(MR Spectroscopy，MRS)是医学影像学近年来发展的新的检查手段，作为一种无创伤性研究活体器官组织代谢、生化变化及化合物定量分析的方法，随着MRI、MRS装置不断改进，软件开发及临床研究的不断深入，人们通过MRS对各种疾病的生化代谢的认识将不断提高，为临床的诊断、鉴别、分期、治疗和预后提供更多有重要价值的信息。1H MRS可对神经元的丢失、神经胶质增生进行定量分析，31P磁共振波谱可对心肌梗塞能量代谢变化进行评价。MRS以分子水平了解人体生理上的变化，从而对疾病的早期诊断、预后及鉴别诊断、疗效追踪等方面，做出更明确的结论。本文从MRS波谱成像的基本原理和序列设计方面简要作一介绍。 一磁共振波谱的基本原理 在理想均匀的磁场中，同一种质子(如1H)理论上应具有相同的共振频率。事实上，当频率测量精度非常高时会发现，即使同一种核处在相同磁场中，它们的共振频率也不完全相同，而是在一个有限的频率范围内。这是由于原子核外的电子对原子核有磁屏蔽作用，它使作用于原子核的磁场强度小于外加磁场的强度，其屏蔽作用大小用屏蔽系数s来表示，被这种屏蔽作用削弱掉的磁场为sB，与外加磁场方向相反。外加磁场越强sB越大，原子核实际感受到的磁场强度与外加磁场强度之差越大。此外，s还与核的特性和化学环境有关。核的化学环境指核所在的分子结构，同一种核处在不同的分子中，甚至在同一分子的不同位置或不同的原子基团中，它周围的电子数和电子的分布将有所不同。因而，受到电子的磁屏蔽作用的程度不同，如图1所示。考虑到电子的磁屏蔽作用，决定共振频率的拉莫方程应表示为:w=gBeff=gB0(1-s) 由上式可知，在相同外加磁场作用下，样品中有不同化学环境的同一种核，由于它们受磁屏蔽的程度(s的大小)不同，它们将具有不同的共振频率。如在MRS中，水、NAA(N-乙酰天门冬氨酸)、Cr(肌酸)、Cho(胆碱)、脂肪的共振峰位置不同，这种现象就称为化学位移(Chemical Shift)。即因质子所处的化学环境不同，也就是核外电子云密度不同和所受屏蔽作用的不同，而引起相同质子在磁共振波谱中吸收信号位置的不同，如图2所示。实际上，研究某种样品物质的磁共振频谱时，常选用一种物质做参考基准，以它的共振频率作为频谱图横坐标的原点。并且，将不同种原子基团中的核的共振频率相对于坐标原点的频率之差作为该基团的化学位移。显然，这种用频率之差表示的化学位移的大小与磁场强度高低有关。在正常组织中，代谢物在物质中以特定的浓度存在，当组织发生病变时，代谢物浓度会发生改变。磁共振成像主要是对水和脂肪中的氢质子共振峰进行测量和脂肪中的氢质子共振峰进行测量，在1.5T场强下水和脂肪共振频率相差220Hz (化学位移)，但是在这两个峰之间还有多种浓度较低代谢物所形成的共振峰，如NAA、Cr、Cho等，这些代谢物的浓度与水和脂肪相比非常低。MRS 需要通过匀场抑制水和脂肪的共振峰，才能使这些微弱的共振峰群得以显示。 下面是研究MRS谱线时常用到的参数: (1)共振峰的共振频率的中心—峰的位置V: 化学位移决定磁共振波谱中共振峰的位置。 (2)共振峰的分裂。 (3)共振峰下的面积和共振峰的高度: 在磁共振波谱中，吸收峰占有的面积与产生信号的质子数目成正比。在研究波谱时，共振峰下的面积比峰的高度更有价值，因为它不受磁场均匀度的影响，对噪音相对不敏感。 (4)半高宽: 半高宽是指吸收峰高度一半时吸收峰的宽度，它代表了波谱的分辨率。 原子核自旋磁矩之间的相互作用称为自旋自旋耦合。高分辨率磁共振频谱可以观察到自旋自旋耦合引起的共振谱线的裂分，裂分的数目和幅度是相互耦合的核的自旋和核的数目的指征。在一个氢核和一个氢核发生自旋耦合的情况下，由于一个氢核的磁矩有顺磁场和逆磁场两种可能的取向，因此它对受耦合作用的氢核可能产生两个不同的附加磁场的作用，这引起受耦合的氢核的共振由一个单峰分裂为二重峰。如此类推，在两个氢核和一个氢核发生耦合的情况下，共振谱由一个分裂为三个。 磁共振波谱仪不仅可以描绘频谱，还可以描绘频谱的积分曲线，积分曲线对应共振峰的面积。峰的
第六节骨肿瘤及肿瘤样病变 X线检查在骨肿瘤的诊断中具有重要价值。它能显示肿瘤的部位、大小，并可能推测为良性或恶性。对制定治疗方案和判断预后有参考意义。但有的难以定性，甚至不能判断为原发或继发骨肿瘤。因此，骨肿瘤的诊断必须遵循临床、X线和病理三结合的原则。 骨肿瘤可良性及恶性，而恶性肿瘤又可分为原发性及转移性。现将较常见者简述如下： 一、良性骨肿瘤（Benign tumors of bone） （一）骨软骨瘤（Osteochondroma） 为最常见良性的骨肿瘤。在组织结构上由松质骨、软骨及纤维包膜组成。该瘤顶端为分化程度及含量不一的软骨帽。有完整的骨皮质，与主骨相联。瘤蒂可细可宽。 X线表现（图2－61）： 图2－61 股骨下端，干骺端骨软骨瘤有蒂型 1．部位多见于股骨及肱骨等长骨干骺端。肿瘤自骺端斜向骨干方向生长，基部可为一窄蒂或为宽柄，前者为有蒂型，后者为无蒂型。 2．结构肿瘤顶端软骨含量及钙化程度变异大，多者可为不规则钙化如菜花状。骨皮质向远端逐渐变薄甚至消失。骨松质内，有时可有软骨所致不规则的透光区。
3．此肿瘤于附近骺线融合后即停止生长，如继续生长则应警惕恶性变。 （二）骨巨细胞瘤（Giant cell tumor） 是一种常见的骨肿瘤。起源于非成骨性间叶组织，肿瘤主要由富有血管的圆形或卵圆形实质细胞及分布于其间的多核巨细胞组成。数为良性，有复发及恶变倾向（约15％）。 多为20－40岁左右的青壮年。好发于四肢长骨的骨端，尤其是股骨远端、胫骨近端和桡骨远端，约占60－70％。其X线表现（图2－62）： 1．常见于长骨的骨端，多呈偏心性膨胀性生长，局部骨质破坏，骨皮质变薄，生长缓慢者，边缘因有肌质硬化而清楚，发展迅速者，边缘常不清楚及不规整。周围一般无骨膜反应。 2．在骨肿瘤中可有数量不等，方向不一，互相交错的骨性间隔出现，而形成“肥皂泡”状或蜂窝状透光区。此种征象以往认为是骨巨细胞瘤典型特征，实际上，此征在骨巨细胞瘤中并不多见，也非特征性改变。这些骨性间隔随着病变的发展，又可相继遭到破坏。 3. 在X线片上若出现骨皮质多处被肿瘤穿破，软组织肿块形成并迅速增大：肿瘤呈浸润性生长，边缘模糊，周围骨质无硬化；骨膜反应增多，增生的骨膜新骨又很快被破坏时，应考虑有恶性变的可能，必要时可作血管造影进一步确定。 图2－62 股骨下端巨细胞瘤
核磁共振波谱分析 1.基本原理 核磁共振是在电磁波的作用下，原子核在外磁场中的磁能级之间的共振跃迁现象。因此，要产生核磁共振，首先原子核必须具有磁性。自旋量子数I=0的原子核没有磁性，自旋量子数I≠0的原子核具有磁性。 I=1/2：1H，13C，15N，19F，31P，77Se，113Cd，119Sn，195Pt. I=3/2：7Li，9Be，11B，23Na，33S，35Cl，37Cl，39K，63Cu，79Br 此外还有I=5/2，7/2，9/2，1，2，3等。 I=1/2的原子核，电荷均匀分布在原子核表面，核磁共振的谱线窄，最适合核磁共振检测。1H，13C原子核是最为常见，其次是15N，19F，31P核。 除了原子核具有磁性外，要产生核磁共振，还必须外加一静磁场和一交变磁场。在磁场中，通电线圈产生磁距，与外磁场之间的相互作用使线圈受到力矩的作用而发生偏转。同样在磁场中，自旋核的赤道平面也受到力矩作用而发生偏转，其结果是核磁距围绕磁场方向转动，这就是拉莫尔进动。
其进动频率与外加磁场成正比，即：v=（?/2π）*H0。 V—进动频率； H0—外磁场强度； ?—旋磁比。 在相同的外磁场强度作用下，不同的原子核以不同的频率进动。如果在垂直于外磁场方向加一交变磁场H1，其频率v1等于原子核的进动频率v。此时，就产生共振吸收现象。即 使原子核在外磁场中的磁能级之间产生共振跃迁现象，也即核磁共振。 2.核磁共振波普在化学中的应用 2.1 基本原则 从核磁共振波谱得到的信息主要有化学位移、偶合常数、峰面积、弛豫时间等。 化学位移在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。化学位移的标准：相对标准TMS（四甲基硅烷）位移常数δ =0。与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定 TMS TMS=0，其他种类氢核的位移为负值，负号不加。采用此标准的原因：（1）12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；（2）屏蔽强烈，位移最大；只在图谱中远离其他大多数待研究峰的高磁场区有一个尖峰；（3）易溶于有机溶剂，沸点低，易回收。影响因素：（1）诱导效应：吸电子，电子云降低，屏蔽下降，低场出现，图左侧；（2）共轭效应；（3）磁各相异性效应；（4）范得华效应；（5）氢键去屏蔽效应：电子云密度降低，产生去屏蔽作用，化学位移向低场；（6）溶剂效应。 弛豫过程：大量（而不是单个）原子核的运动规律。高能态原子核通过非辐射形式放出能量而回到低能态的过程叫弛豫过程。 屏蔽效应：核受周围不断运动着的电子影响，使氢核实际受到的外磁场作用减小, 这种对抗外磁场的作用为屏蔽效应，通过屏蔽效应可分析核周围情况。δ小，屏蔽强，σ大，共振需要的磁场强度大，在高场出现，图右侧；δ大，屏蔽弱，σ小，共振需要的磁场强度小，在低场出现，图左侧。 自选耦合和自旋裂分：分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互干扰引起的，这种邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋偶合，由自旋偶合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 n+1规律：当某基团上的氢有n个相邻氢时，它将裂分为n+1个峰。若这些相邻氢核处于不同的化学环境中，如一种环境为n个，另一种为n’个，则将裂分为（n+1)(n’+1)个峰。
核磁共振波谱分析 1946年美国科学家布洛赫(Bloch)和珀塞尔（Purcell）两位物理学家分别发现在射频*（无线电波*0.1～100MHZ,106～109μm）的电磁波能与暴露在强磁场中的磁性原子核相互作用,引起磁性原子核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁,从而产生吸收信号,他们把这种原子对射频辐射的吸收称为核磁共振(NMR)。NMR 和红外光谱，可见—紫外光谱相同之处是微观粒子吸收电磁波后在不同能级上跃迁。引起核磁共振的电磁波能量很低,不会引起振动或转动能级跃迁,更不会引起电子能级跃迁。.根据核磁共振图谱上吸收峰位置、强度和精细结构可以研究分子的结构。化学家们发现分子的环境会影响磁场中核的吸收，而且此效应与分子 结构密切相关。1950年应用于化学领域，发现CH 3CH 2 OH中三个基团H吸收不同。 从此核磁共振光谱作为一种对物质结构（特别是有机物结构）分析的确良非常有效的手段得到了迅速发展。1966年出现了高分辨核共振仪，七十年代发明了脉冲傅立叶变换核磁共振仪，以及后来的二维核磁共振光谱（2D-NMR），从测量1H 到13C、31P、15N，从常温的1～2.37到超导的5T以上，新技术和这些性能优异的新仪器都核磁共振应用范围大大扩展，从有机物结构分析到化学反应动力学，高分子化学到医学、药学、生物学等都有重要的应用价值。 §4-1核磁共振原理 一、原子核自旋现象 我们知道原子核是由带正电荷的原子和中子组成，它有自旋现象原子核大都围绕着某个轴作旋转运动，各种不同的原子核，自旋情况不同。原子核的自旋情况在量子力学上用自旋量子数I表示，有三种情况： ①I=0,这种原子核没有自旋现象,不产生共振吸收(质量数为偶数(M),电子数,原子数为偶数(z)为12G,16O,32S) ②I=1、2、3、…、n，有核自旋现象，但共振吸收复杂，不便于研究。 ③I=n/2（n=1、2、3、5、…）有自旋现象，n〉1时，情况复杂，n=1时，I=1/2，
脑磁共振波谱分析的临床应用 苏州大学附属一院影像中心丁乙 磁共振波谱（MR spectroscopy，MRS）是目前唯一能无创伤地探测活体组织化学特性的方法。在许多疾病中，代谢改变先于病理形态改变，而MRS对这种代谢改变的潜在敏感性很高，故能提供信息以早期检测病变。磁共振波谱mRS）研究人体细胞代谢的病理生理改变，而常规MRI则是研究人体器官组织大体形态的病理生理改变，但二者的物理学基础都是核共振现象。 一、MRS的原理 磁共振信号的共振频率由两个因素决定①旋磁比r，即原子的内在特性②核所处位置的磁场强度。 核所受的磁场主要由外在主磁场（B。）来诀定，但是核所受的磁场强度也与核外电子云及邻近原子的原子云有关。电子云的作用会屏蔽主磁场的作用，使着核所受的磁场强度小于外加主磁场。这种由于电子云的作用所产生的磁场差别被称为化学位移。因此，对于给定的外磁场，不同核所处的化学环境不一样，从而产生共振频率的微小差别，导致磁共振谱峰的差别，从而识别不同代谢产物及其浓度。 MRS可检测许多重要化合物的浓度，根据这些代谢物含量的多少可以分析组织代谢的改变，1H-MRS可测定12种脑代谢产物和神经递质的共振峰，N-乙酸门冬氨酸(NAA)、肌酸（Cr）磷酸肌酸（PCr）胆碱（cho）肌醇（MI）谷氨酸胺Gln）谷氨酸盐（Glu)乳酸（Lac）等。生物中，许多生物分子都有31P，这些化合物参与细胞的能量代谢和与生物膜有关的磷脂代谢，31P－MRS被广泛用在对脑组织能量代谢及酸碱平衡的分析上，可以检测磷酸肌酸(PCr人无机磷酸盐(PI）α- A TP、β-A TP、γ—ATP的含量和细胞内的PH 值。 二、MRS的临床应用 1．正常人的脑MRS MR波谱变化可反映神经元生长分化，脑能量代谢和髓鞘分化瓦解过程改变。NAA是哺乳动物神经系统中普遍存在的化合物，几乎所有的NAA均存在于神经对内，目前将NAA作为反映神经元功能的内标物。正常人有很高的NAA／Cr）值，NAA下降提示神经元的缺失和破坏。Cho和Cr在神经元和神经胶质细胞内均被发现，但细胞研究证明，星形胶质和少突胶质细胞内Cho和Cr含量明显高于神经 元，故Cho和Cr增加提示有神经胶质增生。由于NAA减少或Cho、Cr增加，导致了NAA／（Cho＋Cr）上值降低，上值常作为反映神经元功能的指标。此外，1H-MAS发现NAA在人出生后一年内增加近两倍，肌酸信号也相应增加，NAA／Cr。及Giu-n/Cr随年龄增长而上升，MI/Cr随年龄的增长而下降，31P-MRS 研究也发现，磷酸一脂（PME）的信号相对于其他代谢产物来说随年龄增加衰减，磷酸肌酸则相反，这说明，通过定量分析脑组织代谢产物的MRS，可了解脑组织的发育成熟度，同时也提示我们在观察病理性波谱时，应考虑到年龄相关性变化。 2．癫痫的MRS 1H-MAS显示癫痫灶侧近中颞叶内NAA峰值降低，减少22% ChO和Cr分别增加25％和15%。NAA 的减少说明癫痛灶内神经元的缺失、受损或功能活动异常。Cr和Cho升高反映胶质细胞的增生，研究倾向于把NAA/Cho＋Cr作为定侧或判定异常的标志。正常人NAA／ChO＋Cr值的低限为0．72，两侧差值超过0．05或双侧较正常对照组明显降低均为异常。比值降低说明海马硬化。NAA/Cho+Cr的定侧敏感性为87%，准确率为96%此外1H-MAS还可用于测定与癫痫活动有关的神经递质，r一氨基丁酸（GABA）谷氨酸（Gln）和谷氨酸盐（GLn）． 3．脑肿瘤的MRS 1H-MAS是研究脑肿瘤物质和能量代谢的有效方法，有助于脑肿瘤的诊断和鉴别诊断，能提供其组织分级、术后复发和疗效评价等信息。 肿瘤组织的1H-MAS与正常脑组织有显著差异，其中ChO峰值升高提示膜代谢增加，NAA峰值降低提示神经元受压移位。脑膜瘤、转移瘤的1H-MAS显示NAA信号缺乏，肌酸峰值降低。另外，脑膜瘤的1H-MAS 还常见异常丙氨酸信号。转移瘤可见特征性的成对共振峰，系可流动脂质产生。低度恶性胶质瘤肌酸信号
单项选择题（每题1分，共37题） 1、内生性软骨瘤的治疗方案应选择【A】 A、刮除植入松质骨 B、肿瘤段切除 C、必要时可行人工关节置换手术 D、截肢术 E、放疗、化疗、手术相结合 2、骨软骨瘤外科分期属于[B] A、G0T1M1 B、G OTOMO C、G1T0M1 D、G2T1M0 E、G2T2M1 3、骨软骨瘤临床表现为【D】 A、生长较快，伴明显疼痛 B、肿块明显，并可见其表面静脉怒张 C、X线检查见骨膜反应 D、本身可无症状，但压迫周围组织可影响功能 E、肿块与周围界限不清 4、骨巨细胞瘤的性质，属于【B】 A、良性
B、潜在恶性
C、恶性 D、高度恶性 E、性质不明 5、骨巨细胞瘤X线表现【B】 A、外生性，可见明显破坏 B、偏心性，位于骨端，溶骨性破坏 C、位于干甑端，可见有分格 D、骨破坏,可见Codman三角 E、骨性破坏，可见片状钙化 6、骨巨细胞瘤外科分级，属于【C】 A、G0T1 ?2M(r 1 B、G O ?1T0M0 C、G O ?1T0 ?2M0?1 D、G2T0M1 E、G2T0M0 7、骨巨细胞瘤治疗方案的确定，决定于【C】 A、X线表现 B、临床表现 C、G、T、M 分级 D、病理检查 E、放疗后有否恶变 8、骨肉瘤X线片可见病变[C]
A、发生于曾端 B、短管状骨多见 C、可见“日光照射”现象 D、可为膨胀性生长 E、与正常组织界限清楚 9、内生软骨瘤的X线表现，是【D】 A、溶骨性骨破坏 B、葱皮样骨膜反应 C、日光放射状骨膜反应 D、膨胀性低密度区内夹杂钙化斑块 E、密度增高的肿瘤骨 10、35岁男性，右手中指近节指骨肿胀，疼痛。查体：右手中指近节指骨膨隆, 皮肤颜色正常，轻微压痛，关节运动不受限。可能性最大的诊断是【B】 A、骨囊肿 B、内生软骨痛 C、骨巨细胞瘤 D、胃，软骨瘤 E、骨结核 11、30岁男性，右手中环指肿胀，疼痛，X片显示中、环指近节指骨膨胀性骨吸收，夹杂钙化斑。诊断内生软骨瘤，施刮除植骨术。术后一年复发，进一步的治疗是[C] A、肿瘤段切除植骨术 B、肿瘤段切除人工关节置换术 C、刮除植骨术
磁共振波谱分析脑肿瘤诊断和鉴别诊断上的应用 摘要：目的：探究对脑肿瘤患者应用磁共振波谱的诊断准确率和鉴别准确率。方法：选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象，所有患者经临床病理诊断均确诊为脑内肿瘤。所有患者均采用磁共振波谱，对其脑肿瘤进行诊断，并分析其类型，评价所有患者的磁共振波谱检查结果与病理诊断之间的差异。结果：实验结果显示，本次研究中，采用磁共振波谱进行脑肿瘤诊断的准确率为89（89.00%）。而整出结果中与病理诊断结果吻合度较高。结论：在对临床脑肿瘤患者进行诊断的过程中，能够采用磁共振波谱方式，对患者的脑肿瘤以及类型进行鉴别和诊断，具有较高的准确率，是一种积极的诊断方案，值得推广使用。 关键词：磁共振波谱；脑肿瘤；诊断方案；肿瘤鉴别 脑肿瘤是一种临床上十分常见且严重的肿瘤类型，主要会对患者造成极大的健康威胁，严重时甚至可能剥夺患者的生命。所以不仅在治疗时需要采用积极的方式对患者进行治疗，而在对患者进行诊断时也需要，对患者的具体症状进行明确，才能保证治疗方案的有效性，为患者的治疗争取时间。磁共振波谱分析是目前临床上一种常用的诊断方案，对于分子结构具有较强的解析能力，所以在对患者进行脑内肿瘤的诊断时，能够获得较好的效果。本次研究中，选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象，探究对脑肿瘤患者应用磁共振波谱的诊断准确率和鉴别准确率，取得了一定效果，现报道如下。 1一般资料与方法 1.1一般资料 选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象，其中男性患者56例，女患者44例，患者年龄为36～68岁，平均年龄为（48.52±5.29）岁。所有患者均采用手术病例检查后确认为脑内肿瘤，并经行磁共振波谱检查诊断为脑内肿瘤患者，其中顶叶肿瘤患者36例、颞叶肿瘤患者28例、丘脑肿瘤患者13例、脑内其他部位肿瘤患者为23例。所有患者对本次研究均知情，且签署知情同意书。所有患者经临床检查，均不患有其他全身器质性疾病或手术禁忌症。所有患者在一般资料上无明显差异，不具有统计学意义（P＞0.05）。 1.2方法 所有患者均采用西门子 HDXT 1.5T进行磁共振扫描治疗，采用8通道头颈联合线圈对患者进行磁共振波谱检查。在对患者进行诊断时，应当根据患者的临床表现，判断患者脑肿瘤区域的大致部位，并选择其最大层面作为磁共振波谱扫描的感兴趣区，做好相应的陈列定位工作。除此之外，在对患者进行脑肿瘤诊断时，使用点分辨波谱的分析数列进行分析。在诊断完毕后，采用机械自带的后期处理软件，对诊断数据进行处理，根据患者的脑肿瘤实际代谢物质来对患者的病灶合并症状况进行判断，确定患者的脑肿瘤类型和部位。 1.3 统计学方法 所有患者的临床基础资料均用统计学软件SPSS17.0或是SPSS19.0处理，其中总有效率与不良反应发生情况等计数资料用率（%）的形式表达，数据采取卡方检验，计量资料用（均数±标准差）的形式表示，并采取t检验，若p<0.05，则
波普是研究人体能量代谢的病理生理改变，显示组织生化特征 波普的研究范围：主要中枢神经系统，体部如前列腺，肝脏，乳腺等 不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 、1H-MRS应用最广泛 MRS对硬件的要求 与MRI不同 高场强，1.0T以上（通常1.5或3.0T） 高均匀度，B0的不均匀性必须小于1.0ppm 不需要梯度线圈，但需要一些空间定位的辅助装置 不需要成像装置，但需要必要的硬件和软件，显示波谱，计算化学位移频率，测定 波峰等 MRS基本原理 利用原子核化学位移和原子核自旋耦合裂分现象 不同化合物的相同原子核，相同的化合物不同原子核之间，由于所处的化学环境不同，其周围磁场强度会有轻微的变化，共振频率会有差别，这种现象称为化学位移（Chemical Shift ）， 不同化合物的相同原子核之间，相同的化合物不同原子核之间，共振频率的差别就是MRS的理论基础 MRS如何生成 射频脉冲→ 原子核激励→驰豫→信号呈指数衰减（自由感应衰减）→傅立叶变换→以振幅与频率的函数曲线显示，即磁共振波谱图 ?纵轴代表信号强度
?峰高和峰值下面积反映某种化合物的存在和化合物的量，与共振原子核的数目成正比。 MRS序列选择 1、激励回波法(the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM) 优点：常使用短TE（35ms）检测代谢物种类多，如脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能检出 缺点：对运动敏感，信噪比低，对匀场和水抑制要求严格，对T2弛豫不敏感 2、点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS) 优点：信噪比高，是激励回波法的2倍，可以选择长、短TE（144ms or 35ms ），对T2弛豫敏感，对运动不太敏感 缺点：选择长TE，不易检出短T2物质，如脂质 对于在体的临床评价，PRESS具有高的信噪比且时效性好，最常用（3.0T）。 2、多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）MRS 可以同时获取病变侧和未被病变累及的区域，评价病灶的范围大。 匀场比较困难，由于多个区域同时获得相同的磁场均匀性。对临近颅骨、鼻窦或后颅窝的病灶，由于磁敏感伪影常常一次匀场不能成功 采集时间比较长。
骨肿瘤和类肿瘤样病变的诊断及鉴别诊断 一横向分类 特点 髓内： 中心性骨肉瘤10-20岁，膝关节附近和肩关节附近。临床：疼痛，血管怒张。组织学：成骨型、成软骨型、成纤维型。影像：软组织肿块+钙化 瘤骨+溶骨性破坏病变+骨膜反应（日射状与Codman三角）。并发症： 1病理性骨折。2肺转移。鉴别：1骨端的，只要看到瘤骨+软组织+骨 膜反应，基本上不存在鉴别。注意成骨型骨肉瘤找到软组织很重要。2 骨干的：Ewing肉瘤，很相似，年龄更小，葱皮样骨膜反应，软组织 相对于骨破坏更明显。 毛细血管扩张性骨肉瘤：20-40岁，侵袭性强。组织学：血管成分+充满血液的囊性间隙。影像：溶骨破坏病变+无硬化+可有软组织肿块+骨膜反应。 很像血袋子。鉴别：ABC:多发液平+血液成分+膨胀+无软组织肿块。纤维组织细胞性骨肉瘤：与MFH相似，30岁以上，长骨关节端。影像：X线透亮性病变+瘤骨+软组织+少见骨膜反应。鉴别：1 MFH：无瘤骨。2骨 巨：无瘤骨。3纤维肉瘤：无瘤骨。 中心型软骨肉瘤30-60岁，骨盆或长骨的骨干或骨端。影像：髓内膨胀性病变+软组织+软骨样钙化+扇贝样改变。鉴别：1骨干时，内生软骨瘤：无 软组织+膨胀不及中心型软骨肉瘤明显。2骨端时，骨巨：无软骨样钙 化。
纤维肉瘤和MFH 30-60岁，关节端偏心。影像：特殊部位+骨溶解区+宽的移行带+软组织+很少反应性硬化+无骨膜反应。其中MFH可借助于免疫 组化溶菌酶和α1-抗胰蛋白酶阳性来识别。鉴别：1纤维组织细胞性 骨肉瘤：有瘤骨。2骨巨：窄的移行带+强化。3毛细血管扩张型骨肉 瘤：血液。 Ewing肉瘤5-25岁，好发于长骨骨干，其次肋骨和肢带骨。临床：类似骨髓炎，疼痛性肿块+发热。影像：边界不清+渗出状或虫蚀状骨破坏+葱皮 样骨膜发应+骨皮质香肠样改变+巨大软组织肿块+增强后软组织强化。 鉴别：1转移性神经母细胞瘤：年龄小，3岁以下，而Ewing肉瘤常大 于5岁。2骨肉瘤：年龄偏大+瘤骨。3淋巴瘤：年龄偏大+无软组织肿 块。 恶性淋巴瘤10-80岁，长骨、脊柱、骨盆和肋骨，可累及关节端。影像：穿凿状或虫蚀状骨破坏样溶骨性病变+很少见骨膜反应+偶见象牙骨样改 变。鉴别：1 Ewing肉瘤，软组织肿块+骨膜反应。2 Paget病，溶骨+ 成骨。 Langehans组织细胞增生症1-15岁，高峰年龄为5-10岁。常见于颅骨、肋骨、骨盆、脊柱和长骨。影像：颅骨穿凿样溶骨病变+颌骨透亮区浮牙征+ 脊柱扁平椎体（不同于Calve病）+长骨破坏性透亮区和层状骨膜反应。 鉴别：1骨髓瘤和淋巴瘤：年龄大+多发。2 Ewing肉瘤：很相似，临 床略有不同。3 Calve病：无软组织+椎体密度增高+碎裂。4 椎体转移： 年龄+后柱。5婴儿型肌纤维瘤病：很难鉴别，<2岁。