磁共振波谱技术介绍

磁共振波谱
磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）是一种用于分析生物体内分子结构和代谢变化的非侵入性技术，属于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技术的一种应用。

磁共振波谱通过探测生物体内水和脂肪等物质的核磁共振信号来获取代表不同代谢产物的信号，可以用于检测脑部肿瘤、脑损伤、神经退行性疾病等疾病的变化，以及对心肌代谢、肝脏代谢等疾病的诊断和治疗。

常用的磁共振波谱技术包括质子磁共振波谱（Proton Magnetic Resonance Spectroscopy，1H-MRS）、碳磁共振波谱（Carbon Magnetic Resonance Spectroscopy，13C-MRS）和磷磁共振波谱（Phosphorus Magnetic Resonance Spectroscopy，31P-MRS）等。

磁共振波谱技术的应用范围较广，尤其在神经疾病和代谢疾病的研究方面有很大的应用前景。

但同时，该技术也有其局限性，如分辨率相对较低、数据分析复杂等问题。

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磁共振波谱成像的水介质监测应用磁共振波谱成像（Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging，MRSI）是一种用于分析和成像生物组织内分子成分及代谢状态的非侵入性技术。

在水介质监测方面，磁共振波谱成像具有广泛的应用价值。

本文将详细介绍磁共振波谱成像在水介质监测应用中的具体内容和优势。

磁共振波谱成像技术是通过分析样本中的核磁共振信号来获得关于样本内各种化学成分的信息。

在水介质监测中，该技术可以提供关键的数据，如水质成分、水体污染、水体温度、水体结构等。

磁共振波谱成像技术主要依靠水分子中的氢原子核来获得信号，因为水分子中的氢原子核数量较多且稳定。

首先，磁共振波谱成像可用于水质成分分析。

通过测量水体中的化学物质含量，我们可以了解水质的安全性和适用性。

磁共振波谱成像技术能够准确分析水体中各种离子和有机物质的含量，例如钠离子、钙离子、镁离子、硝酸盐、污染物等。

这些数据有助于水体的污染控制和环境保护。

其次，磁共振波谱成像可用于水体污染的检测和评估。

不同类型的污染物会对水体的磁共振波谱产生特征性的影响，通过对这些信号的分析，可以定量检测和评估污染物的浓度和种类。

例如，有机污染物通常表现为多个峰值，而无机污染物通常表现为单个峰值。

这些特征峰值可以提供关于污染物类型和浓度的详细信息，有助于制定有效的治理和修复方案。

另外，磁共振波谱成像还可用于水体温度的监测。

水体温度是许多自然和人为过程的重要参考指标。

通过测量水体中水分子的热敏性差异，磁共振波谱成像技术能够准确获得水体的温度数据。

这对于水生态系统的监测、生物学研究和工业生产过程的控制具有重要意义。

此外，磁共振波谱成像还可用于水体结构的分析。

水体的结构对水的各种物理和化学过程具有重要影响。

通过测量水分子之间的化学键结构和分子间相互作用的强度，磁共振波谱成像技术能够提供关于水体结构的有价值信息。

这有助于理解水体的性质和行为，如溶解度、离子扩散、界面特性等。

医学功能成像技术第三讲磁共振波谱技术吕维雪本讲座撰写人吕维先生浙江大学教授MRS是一种比MRI更广泛的技术临床的质子MRI只是核磁共振(NMR)非常丰富的物理现象的一种应用这是因为在组织中有许多感兴趣的化合物而不仅仅是水或脂肪的质子水和脂肪的特征固然对于诊断非常有用但它们不能提供足够的信息来肯定地区分正常的和病理的组织能够无损伤地获得特定的代谢物和化学物质以及它们在这些化合物中特定原子位置上的吸收和变化的信息是对于正常的和病理的过程理解和定征十分有用的大量信息不仅是对诊断有用而且对于疾病过程生化细节的解释对于治疗的发展有重大的推动力根据MR的原理可以知道MR提供的信息包括内在T1和T2弛豫的性质自旋密度血液和脑脊髓液(CSF)流弥散灌注局域氧合局域含铁膜通透性以及造影剂在加负荷或刺激或在病理状态下的动态过程新的发展和解释还在继续如脑功能性激活的定位原则上对每一种MRS可见的特定代谢物都能得到大部分这种信息MRS比MRI可以得到的更多的信息中都是由于能获得非质子原子核的信息对其每一种都有一个可见的生物分子谱并且往往代表了代谢的不同方面(如能量的区室化的运动学的)用现有技术可以确定分子结构和形态的细节局域的pH和温度生化的路径以及代谢的运动学这些技术都可以用于评价脑功能的状态和响应获取MRS信息通常要牺牲其它类型的信息之所以会这样是因为不能把一个病人放在磁场里很长的时间来完成各种各样的测量实际上常见的情况是牺牲空间信息(分辨率)来换取化学信息随着设备和测量技术的进步这种代价会有所降低MRS技术的发展是向能够产生每个体素有细致的化学谱图目前这些体素的分辨率受信噪比感兴趣代谢物的浓度以及可用的扫描时间的限制一磁共振波谱的原理MRS 的基本原理和MRI 是一样的都是基于信号频率直接由磁场强度决定场强愈高谐振频率愈高方法上的最大差别在于MRS 信号是在不加梯度磁场时采集的即没有位置编码频率一般MRS 波谱图是一幅强度频率曲线(图1)习惯上信号频率向左是增加从感兴趣体积(VOI)所记录到的信号是不同频率信号分量的总和用傅氏变换可将其转换成一系列频率分量的峰值(图2)人体组织中大部分感兴趣代谢物的毫克分子浓度比组织中水的浓度小10000倍这个比例说明了为什么通常由组织中纯质子信号形成的图像中观察不到所发生的代谢变化因此把代谢物的信号从水和脂肪的信号中分离出来成了MRS 信号处理中的难点在MRS 中很重要的一个概念是化学位移(Chemicalshift)1946年物理学家FelixBlock 和EdwardPurcell 发现某核子的谐振频率w0是直接与该核子所处的磁场强度成比例的同时信号的幅值是与被测核子的数目成比例即00B γω= (1) 式中B 0为磁场的强度; 为一比例常数称为磁旋比(Gyromagneticratio)是每种不同类型原子核的特性1H 13C 31P 等在同样的磁场中有不同的谐振频率但如果对一个分子的一部分质子进行测量时会发现信号的谐振频率与纯质子时的谐振频率有差异这种差异相当于核子受到一个不同的磁场强度B 有效的作用:B 有效=B 0+B 局域 (2)造成B 局域的主要因素是:(1) 围绕核子旋转的电子的磁场;(2) 附近核子的磁场式(1)亦适用于B 局域所以测得的信号频率测为: 测=B 0+B 局域=B 0(1+) (3) 比例常数称为对核子的化学位移通常它是以所加磁场中频率的ppm 来表示因而它与所加磁场无关并在一定程度上与所用的测量仪器无关这就有利于使测量结果标准化MRS 中的另一个重要现象是峰分裂(Peak Splitting)由于峰分裂的过程从MRS 可以得到更多化学信息的细节如果测量的谱有足够的分辨率则可以观察到许多峰分裂成一组组的单个峰信号峰的分裂是由于相邻核子间自旋自旋耦合现象造成图3是峰分裂的一个例子峰分裂的类型与化学结构有关有机化学家可以根据峰分裂的形式判定所测的是什么分子/化合物波谱的模式是独特的犹如指纹一样长期研究的积累已建立起了相当规模的波谱模式数据库并支持对愈来愈复杂的结构的定征研究以及对动物和人体的活体研究二测量的基本方法最初的和最基本的测量方法是把发射器和接收器的射频调谐到一特定的频率测量返回的信号幅值把频率做一小的变化再重复测量从而可以做出一个幅值频率的图即MR波谱更先进和有效的方法是发射一个广谱的RF信号并测量整个量程的返回信号然后用傅氏变换得出各频率分量的幅值MRI和MRS之间的主要区别是MRS是在没有读出梯度磁场下采集的而梯度磁场在MRI中是作为图像的频率编码的由于生化信号(除水和脂肪外)微弱因而受到信噪比的限制所以大部分MRS使用重复测量的数据来取平均由于代谢物的波谱信号微弱所以对MRS的磁场有较高的要求磁铁的设计应使磁场强度的均匀性在0.1ppm以内并有足够大的空间以容纳待测试的物体当被测试物体放入磁场时磁场强度的均匀性将受到影响因此MRS系统必须有某种措施来微调磁场以使对每一所研究的物体都能保持磁场的均匀性这一过程称为Shimming意即引入偏置磁场以改善磁场的均匀性在磁共振扫描仪安装时是靠用小的金属块来改变磁力线的路径以达到要求的均匀性由于磁共振成像(MRI)的信号大磁场不均匀度相对于大的梯度磁场来讲要小得多因此问题不大但对于波谱测量则情况将有所不同因为原则上没有办法区分出位移是由磁场不均匀造成还是由化学位移造成而两者在量级上是接近的所以磁场的不均匀度必须是小于所希望的波谱分辨率对于波谱测量来讲因磁场均匀性受被测物体的影响因此对磁场的微调(Shimming)在对每个被测物体测量前都有进行而且是交互式的它往往占了整个测量过程的大部分时间微调是通过调节流过磁铁中若干微调线圈的电流来实现所以MRS系统与MRI系统在硬件上的一个主要差别是有没有这些微调线圈以及如何有效地进行调节由以上所述可以知道这个磁场微调过程本身是一个高维的数值优化问题掌握微调技术是MRS操作人员最重要的培训内容MRS信号检测时另一个要解决的微调是抑制水的信号在人体组织中水的浓度(100M)比大部分感兴趣代谢物的浓度(10mM)大得多所以如果不采取措施抑制水的信号的话则代谢物的信号将被完全淹没现在已有几种抑制水信号的方法这些方法都是基于水和代谢物之间的性质差别的其中之一为采用频率选择性脉冲这类方法是利用水和代谢物之间化学偏移的不同最常用的方法是用对化学位移有选择性的射频脉冲它与成像技术中的层面选择脉冲相类似(图4)这种方法用一个有限带宽的射频脉冲去激励有相应谐振频率的那些组织在成像技术中由层面选择脉冲激发的自旋决定了其在梯度磁场中的位置而当没有梯度磁场时所激发的自旋决定于它们的化学位移在频域选择性脉冲(而非空域)中组成RF脉冲的带宽是根据只选有限化学试样来确定的最常用的这种方法是发射一以水的峰为中心的窄带脉冲接着用水的90º激发以消除水的信号当水的磁化开始恢复并尚不能激发时对其它的试样作激发和测量这种方法由于不能得到理想的脉冲波形(如截止频率不够陡)因而仍有残余的水信号在采集了数据以后对数据的处理也有许多要注意的地方MRS的数据处理由四步组成: (1)预处理(2)傅氏变换(3)后处理(4)数据分析预处理包括去除直流分量数据补零以及对傅氏变换后的频谱插值有时还将数据乘一指数函数以改善信噪比等第二步的傅氏变换是众所周知的在后处理中两种经常使用的处理为复数数据的相位校正和对涡流效应的校正相位校正的目的是校正傅氏变换实数部分的频谱使计算幅值谱的时候谱峰不会变宽在做波谱成像时对每个体素都要作相位校正当体素数目大的时候需要开发自动相位校正的方法在MRS检测时邻近的金属器件会感生涡流并造成波谱的相位失真在做波谱成像时这种失真将和磁场不均匀一起使失真更严重现在已提出了几种相位校正的方法最后一步是数据分析数据分析的目的是化学位移的定量谱分析以及计算代谢物的绝对浓度或相对浓度三磁共振波谱的显示方法要适合临床应用就应有能有效显示所测得数据的方法这应该是多维数据可视化的问题波谱是一维信号它反映某一体积(感兴趣体积VOI)中的波谱信息必须要把它和周围的组织联系起来才能更好地做生理病理的解释现在常用的有几种方法一种方法如图5所示把一个体素的位置显示在三个正交截面的MR图像上第二种由于化学位移的信噪比低所以要用较大的体素来提高信噪比化学位移成像的空间分辨率低或图像的体素数不大时有可能用一个体素的阵列在每个体素中都显示出其波谱如图6所示当然这种方法在阵列较大时使用就很不方便并且解释困难第三种方法如图7所示这种方法显示一种(灰度图像)或几种(彩色图像)所测的化合物用该化合物峰下的面积来作图像中体素的参量这样波谱中的任何一个峰(对应某代谢物)都可以做出一幅图像同样因化学位移成像的分辨率不高难以确定相应的解剖结构为此往往把它叠加在高分辨率的解剖图像上如MR图像直接用化学位移成像也是可能的因为采集波谱信息意味着不能再用位置的频率编码了于是既要想得到谱的信息又要得到空间的信息就要利用信息的相位编码与大部分的成像序列一样做相位编码需要进行反复的采集这就使成像时间变长图8为一维和二维相位编码成像的示意图在这个相位编码的体积中每一个体素都有完整的化学波谱理论上这些波谱的分辨率和频率宽度是和非成像波谱测量时的一样因而根据这些信息也可以作出任一波峰的图像不过事实上由于成像时间过长以及代谢物信号强度的限制分辨率达不到一般成像的空间分辨率典型的过程是对每一相位编码步做一次完整的信号采集(决定于TR的长短)对于一维的化学位移成像采集数据组的典型反复是用具有正交饱和带宽的层面选择性激发以选定感兴趣几个中的一个列相位编码就是在这一列上进行的化学位移成像的一个主要优点是能更好地定义测量波谱的区域由于许多完整的局域波谱是同时采集的因此所获得的信号比较大信噪比亦较高在基于单个体素的采集中是从单个体素采集N个不同信号而在化学位移成像(CSI)中是整个区域的信号采集N次每次有不同的相位编码最后对每个相位编码的区域作傅氏变换在定位局域的波谱方面一种很成功的反复是施加一个序列的层面选择RF脉冲使得只在一限定的区域内的自旋得到激发并产生信号这个感兴趣(VOI)区域的位置和大小决定于三个正交层面的相交区(图9)图中这个相交区是方形的不过实际形状是决定于选择脉冲在层面上的形状的实现局域检测的方法有多种其中之一称为 STEAM (STimulated Echo Acquisition Mode)的方法常用于脑的MRS研究中在此方法中三个相互垂直的层面分别用三个90º Sinc形RF脉冲激发(图10)只有在三个激发层面的交集中的自旋受到全部三个RF脉冲激发并产生回波所有其它的回波信号都被梯度脉冲破坏只有VOI中激发的回波被采集第一个90º脉冲把所有的磁化转到xy平面第二个90º脉冲把50%的磁化转回到xz和yz平面其余50%的磁化在第二和第三个RF脉冲之间的TM在xy平面中是失相的并对激发回波信号没有贡献在TM期间xz和yz平面中的磁化将按T弛豫时间衰减TM应短以免造成太大的信号损失第三个90º脉冲把磁化1转回xy平面它经过TE/2间隔给出激发的回波信号CSI的主要缺点是一个体素的信号受外界信号的影响这是由于离散和有限取样的结果这种伪像其实在其它成像技术中也是存在的只是在CSI中每个体素的点扩散函数对相邻体素的影响更大使得空间定位的准确度降低CSI的另一个问题是它受磁场不均匀度和梯度造成的涡流影响大它们使谐振频率谱宽谱的形状发生畸变同时由于数据是在一个较大的区域中采集的自然对磁场的均匀度微调的要求都提高了四应用举例MRS可以无损地对活体获取生物化学信息因而对于确定肿瘤的类型有很大的价值确定肿瘤的性质恶性程度及其在空间的分布对神经外科医师做出诊断决定是否要做切除手术甚至手术的导航都是十分关键的到目前为止取活检样本做组织病理学的定征仍是黄金标准但因活检是创伤性的取样的数目不允许很多而且有些部位做穿刺有相当的危险(出血)这些因素不能不影响到用活检作诊断的准确性加权(272ms)质子磁共振波谱可以观察到六种主要的化学从活体脑肿瘤的T2共振这些共振主要是由以下代谢物产生:(1) 四甲基胺主要是3.2ppm的含氯磷脂质(Cho)它参与膜的合成和退化;(2) 肌肉素和3ppm的磷酸肌酸(Cr)它在能量代谢中起重要作用;(3) N-乙酰基组主要来自2ppm的N-乙酰基天氡氨酸它是神经标记物;(4) 1.4ppm的丙氨酸(Ala)它是某些肿瘤中找到的高浓度氨基酸;(5) 1.3ppm的乳酸盐(LA)它是由于异常酶化过程造成的或厌氧性醇解的指标;(6) 0.9ppm的脂类(Lip)和其它大分子如蛋白质(较少程度)基于各类脑肿瘤在这六种共振的波谱模式会有所不同的考虑所以可以利用对MRS作模式分析和识别就有可能对肿瘤定征图11是一个中年病人的MR图像(左上角)两个位置的MRS波谱(左下)以及整个感兴趣区内(黄框所示)中代谢物NA Cho的分布(右)病变处的波谱模式与低级别星形细胞瘤的模式很相似病人再次发作后做的活检证实了是低级别星形细胞瘤在Cho图像上显示出在MR图像最暗区一侧的区域是肿瘤最活跃的部分五前景不熟悉MRS的人往往把它看成是一种奇怪的技术是离临床应用很远的技术其实并非如此MRS和MRI都基于同一基本原理都可以有自己对临床实践的贡献特别是在对脑的功能性激活的研究方面随着MRI/MRS集成系统的增加它们两者之间的差别将不再那么明显新的系统将使MRS的临床应用有更快的发展多种原子核和化学试样的MRS测量已经显示了能提供脑功能生化机理方面的信息以往只能用放射示踪方法得到的速率和吸收的信息现在可以用NMR的方法得到同时所产生的MRS生化信息是与MRI的解剖学结果紧密联系在一起的这些方法在常规临床应用中的潜能扩展了昂贵的MRI设备的有用性MRS/MRI技术的关系有一点像生物技术和基因工程的关系虽然已经开发了很强大的工具但是要完全实现它还需要对正常的和病理的复杂过程有细致的理解不断地开发和应用这些工具将扩展这种理解并使生理学和医学从经验性向定量发展未完待续。

核磁共振波谱法核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR ）NMR是研究原子核对射频辐射(Radio-frequency Radiation)的吸收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，有时亦可进行定量分析。

1简史核磁共振现象于1946年由E.M.珀塞耳和F.布洛赫等人发现。

目前核磁共振迅速发展成为测定有机化合物结构的有力工具。

目前核磁共振与其他仪器配合，已鉴定了十几万种化合物。

70年代以来，使用强磁场超导核磁共振仪,大大提高了仪器灵敏度,在生物学领域的应用迅速扩展。

脉冲傅里叶变换核磁共振仪使得13C、15N等的核磁共振得到了广泛应用。

计算机解谱技术使复杂谱图的分析成为可能。

测量固体样品的高分辨技术则是尚待解决的重大课题。

2简介在强磁场中，原子核发生能级分裂(能级极小：在1.41T磁场中，磁能级差约为25′10-3J)，当吸收外来电磁辐射(10-9-10-10nm,4-900MHz)时，将发生核能级的跃迁----产生所谓NMR 现象。

射频辐射─原子核(强磁场下，能级分裂)-----吸收──能级跃迁──NMR，与UV-vis和红外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。

1924年Pauli预言了NMR的基本理论：有些核同时具有自旋和磁量子数，这些核在磁场中会发生分裂；1946年，Harvard大学的Purcel和Stanford大学的Bloch各自首次发现并证实NMR现象，并于1952年分享了Nobel奖；1953年Varian开始商用仪器开发，并于同年做出了第一台高分辨NMR仪。

1956年，Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影响，而这一影响与物质分子结构有关。

核磁共振现象于1946年由E.M.珀塞耳和F.布洛赫等人发现。

核磁共振迅速发展成为测定有机化合物结构的有力工具。

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）波普技术是一种用于研究材料的结构和性质的方法。

它基于核磁共振现象，通过测量样品中原子核在外加磁场下的能级跃迁来获取信息。

在核磁共振波普技术中，首先将样品放置在一个强磁场中，通常为超导磁体，以使样品中的原子核取向。

然后通过向样品中施加一系列射频脉冲来激发原子核，使它们从一种能级跃迁到另一种能级。

样品中的原子核在跃迁过程中会辐射出一种特定的电磁辐射，称为核磁共振信号。

通过探测并分析核磁共振信号，可以得到关于样品中原子核的丰度、化学环境、相互作用以及分子结构的信息。

核磁共振波普技术在有机化学、无机化学、生物化学等领域中得到广泛应用，用于研究化合物的结构、动力学、反应机理等。

核磁共振波普技术还可以结合其他技术，如图像处理和空间定位，用于获得样品内部的详细信息，并生成高分辨率的三维图像。

这种技术被广泛应用于医学诊断、材料科学、生物医学研究等领域。

总之，核磁共振波普技术是一种基于核磁共振现象的方法，通过测量核磁共振信号获取样品结构和性质的信息，具有广泛的应用领域和重要的科学研究价值。

磁共振波谱技术对脑梗死的诊断脑梗死是由于脑血管阻塞导致脑组织缺血缺氧而引起的一种急性危殆疾病。

脑梗死患者的病情发展速度极快，一旦出现严重后果，如瘫痪、失语等，会对患者的身体和心理造成巨大影响。

因此，早期诊断和治疗都非常重要。

而磁共振波谱技术在诊断脑梗死中有着重要的作用。

一、磁共振波谱技术介绍磁共振波谱技术是一种非侵入性的成像技术，可以通过对被检疾病部位的磁场和辐射的测量来获得有关组织和生物分子结构的信息。

具体来说，它通过检测细胞内、组织内和体内的代谢物相关化学成分和选定修饰位点的动态过程，定量分析分子及其代谢物在组织内的空间分布和代谢级别的相对水平。

磁共振波谱技术是一种重要的分析方法，可在许多临床应用领域进行诊断和研究。

二、磁共振波谱技术在脑梗死诊断中的应用在脑梗死的早期阶段，磁共振波谱技术可以被用于确定可以被治疗的时间窗口，从而最大限度地减少患者的终身疾病负担。

其主要原因是，磁共振波谱技术可以弥补传统的临床分析方法的不足，例如CT扫描和MRI成像。

在早期脑梗死过程中，磁共振波谱技术可以扫描脑组织中的化学成分，并且研究代谢代谢物的变化，从而推断出是否存在脑梗死。

同时，磁共振波谱技术还可以提供有关脑梗死症状的详细信息，进一步促进了对患者的早期正确定量治疗。

三、磁共振波谱技术的局限性磁共振波谱技术虽然可以检测出脑组织内和体内的代谢物成分，但其具有一定的局限性。

例如，当脑梗死患者的代谢物分布在低灵敏度区域时，磁共振波谱技术可能会无法正确地检测到患者的病情。

另外，磁共振波谱技术还需要在高性能计算机上进行数据分析和处理，这也增加了使用它的成本和难度。

因此，当诊断脑梗死时，患者不仅需要进行磁共振波谱扫描，还需要进行其他相关的检查，以确保诊断的准确性和可靠性。

四、结论总之，磁共振波谱技术在诊断脑梗死中发挥着极其重要的作用。

磁共振波谱技术可以帮助医生们快速诊断疾病，并为患者的早期治疗提供信息。

虽然该技术仍存在一些不足之处，但随着技术的不断发展和成熟，相信磁共振波谱技术会在医疗领域发挥更大的作用。

磁共振波谱（MR spectroscopy，MRS）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MRSMR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。