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MRS磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用PPT课件

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MRS在中枢神经系统的基本应用

MRS在中枢神经系统的基本应用

脑功能研究
01
脑功能区定位： 通过MRS技术， 可以精确定位大 脑功能区，如语 言、运动、视觉 等。
02
脑网络研究：通 过MRS技术， 可以研究大脑网 络连接，揭示大 脑功能运作机制。
03
脑疾病研究：通 过MRS技术， 可以研究脑疾病 发生发展过程， 为临床诊断和治 疗提供依据。
04
脑发育研究：通 过MRS技术， 可以研究大脑发 育过程，为教育、 心理等领域提供 科学依据。
MRS在中枢神经系统的基本应用
目录
01. MRS的基本原理 02. MRS在中枢神经系统的应用领域 03. MRS在中枢神经系统的应用前景
磁共振技术的发展
01
1970年代：磁共振成像技术诞生
02
1980年代：磁共振成像技术应用于人体
03
1990年代：磁共振波谱技术出现
04
2000年代：磁共振波谱技术应用于中枢神经系统研究
创新研究方法：结合多种研究方法，如功能磁共振成像（fMRI）、脑电图 （EEG）等，提高MRS在中枢神经系统研究的准确性和可靠性
创新应用领域：将MRS应用于神经退行性疾病、精神疾病、脑损伤等疾病 的诊断和治疗，以及脑功能研究等领域
创新技术：开发新型MRS技术，提高MRS在中枢神经系统研究的灵敏度、 分辨率和速度，推动MRS在中枢神经系统应用的发展
01 脑功能成像：通过MRS技术，可以更清晰地观 察大脑功能活动
02 脑肿瘤诊断：通过MRS技术，可以更准确地诊 断脑肿瘤
03 脑损伤评估：通过MRS技术，可以更全面地评 估脑损伤程度
04 神经退行性疾病研究：通过MRS技术，可以更 深入地研究神经退行性疾病的发病机制和治疗方 法
跨学科合作与创新

MRI成像技术在中枢神经系统中的临床应用讲课文档

MRI成像技术在中枢神经系统中的临床应用讲课文档
比率尺
频率编码方向
窗宽/窗位
人体组织生理、病理状态的MR信号及产生机制
❖ 由于MRI的信号是多种组织特征参数的可变函数，它所反映的病理、 生理基础较CT广泛，具有更大的灵活性。MRI的信号强度与组织的弛 豫时间（T1、T2时间）、氢质子密度、液体（如血液、脑脊液）流动、 化学位移、及磁化率有关。
第七页，共86页。
扫描方位
显示视野 回波链长度
右侧
扫描序列
翻转角度
重复时间
回波时间/
有效回波
90
回波数/带宽 返转时间
使用线圈名称 视野/梯度选择
扫描层厚/层间距
扫描层数/扫描时间 距阵/采集次数
饱第和六页参，数共8/顺6页序。 采集/修正射频脉冲
医院名称 姓名
性别，年龄 MRI编号 检查时间 放大率 图像翻转
图像旋转
第四页，共86页。
常规加权图像
❖ 调节TR、TE、TI或翻转角等脉冲序列参数，就可达到在图像中 突出某一对比度的目的。这样获得的图像称为加权图像（weighted image，WI）。常见的加权图像有T1、T2 加权、质子密度和液体 翻转加权图像等。
第五页，共86页。
仪器名称
系统检查号 扫描系列号 扫描层号
第二十九页，共86页。
影像学表现
❖ MRI 多呈长T1长T2信号。病灶呈圆形或类圆形， 多数为多发病灶，大小不一，瘤内可见囊变、坏死， 钙化罕见。增强后扫描能够显示和发现更多的脑内 转移灶。绝大多数转移瘤均有不同程度增强，可呈 结节样强化或环形强化，
第三十页，共86页。
第三十一页，共86页。
肺癌脑转移
磁旋比为6.53 MHz / T。
❖ 当然进行磁振频谱分析（MRS）时，尚可采用其它元素原子核（如磷等） 作为检测对象。

磁共振波谱mrs临床应用聂林ppt课件

磁共振波谱mrs临床应用聂林ppt课件
脑部感染性病变 LAC峰升高明显， NAA，Cr，Cho下降不明显。
病例分析
M，23，临床诊断胶质瘤， 经抗炎缓解
脑膜瘤
脑外肿瘤，其特点为： Cho 显著增高，Cr明显降低 NAA消失 “M” peak Ala出现
病 例 分 析
病
例
分 析
脑梗塞
急性期: 梗塞区 NAA显著降低, Cho及Cr亦降低 LAC升高明显 边缘区LAC升高,其余不明显,为缺血带 LAC升高区远大于T2WI高信号区
二者结合有利于癫痫灶术前准确定位
多发性硬化(MS)
以前认为MS是由于轴突脱髓鞘致 传导通路阻断是MS引起神经损害的主 要原因。现通过MRS研究认为轴突功 能损害是主要原因。
病理生理
活动期
Cho↑ Lipid↑ (markers of demyelination)
Lac ↑
(marker of acute inflammatory reaction)
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代谢物
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
HIE
NAA的降低在LAC升高后数天才出现， 提示乳酸过多积聚引起的神经元自身溶解 ，是不可逆性损伤的标志
Glx升高，是由于缺血缺氧引起神经递质 释放进入突触间隙所致

磁共振中枢神经系统PPT课件

磁共振中枢神经系统PPT课件
2
MRI弥散加权成像的主要指标弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC值）作为最常用的参数 用来描述细胞分布、细胞膜渗透性、细胞内外弥 散和组织结构。 ADC值表示水分子扩散速率（0-1 mm2/s ）， ADC值越大，水分子扩散速度快，DWI表现为低 信号，ADC值越小，水分子扩散速度慢，DWI表 现为高信号。 自由水扩散不受限，速度快，DWI呈低信号。 结合水及肿瘤细胞增多导致水分子扩散受限程度 增加，速度慢，DWI呈高信号。
肿瘤内 胆碱cho峰
正常组织内 胆碱cho峰
脑干肿瘤：肿瘤标志物cho明显升高
21
22
23
磁共振灌注加权成像(PWI)
灌注加权成像(Perfusion-Weighted Imaging) PWI 是基 于血管密度的一项新成像技术。主要反映了肿瘤的血供情 况，与常规增强不同的是，常规增强反映的是血脑屏障破 坏程度，PWI反映的是肿瘤的微血管丰富程度。局部相对 脑血容量最大的区域是肿瘤恶性程度最高、生长最活跃的 部位。
层内分辨率0.5*0.5 层厚2.5mm A524
三叉神经半月节 内三支神经
30
面神经
上下前庭神经
耳蜗神经
31
高分辨率颈部血管成像 透视跟踪启动扫描
901:PCA法定位图 1201：团注造影剂跟踪 1101：3D血管采集T1W FFE技术 1103:三维重建
32
高分辨率颈部血管成像 透视跟踪启动扫描
27
脱氧/含氧血红蛋白含量变 化
BOLD 通过测量神经元活动引起的的血氧反应间接测量脑活动 神经元放电->代谢需要能量->输入氧->含氧血红蛋白增多->引发信号增强

中枢神经系统MRS解读医学课件

中枢神经系统MRS解读医学课件

TE=30
TE=135 MELAS病
Lip
位于0.9-1.33ppm 短TE序列显示 正常脑组织不可见 细胞膜崩解脂滴形成 此峰多见于坏死脑肿瘤中，其出现提示坏死的存在 升高：肿瘤，脓肿，急性炎症，急性卒中
mI
位于3.56ppm，仅短TE序列可见 胶质细胞的标志物，反映渗透压的异常 升高：与胶质增生有关，如肿瘤，炎症，慢性缺氧 降低：卒中、脑病（肝性脑病、AIDS）等
化学位移成像（CSI）： 多体素成像：二维或三维
特点：一次采集覆盖范围大，可得到多个体素的代谢物谱线
磁场均匀性要求更高 采集时间长 谱线质量和稳定性不如单体素技术可靠
短回波（30ms） 可见脂肪信号 基线易不稳 可显示短T2代谢物
（Glx，mI） 信号强度高
回波时间（TE）
长回波（135ms） 可显示代谢物较少 基线平稳 利于显示长T2物质
NAA
第一大峰，位于2.02-2.05ppm 存在于神经元胞体及其轴索中，是正
常神经元的标志物 NAA降低往往提示神经元的脱失或功能
障碍
Cr 第二大峰，位于3.02ppm，少量位于
3.94ppm 是能量利用、储存的重要化合物 标志着细胞的能量状态，含量相位
稳定，常被作为相对定量测量时的 参照物 升高：创伤，高渗状态 降低：缺氧、卒中、肿瘤
谱线的基本概念 主要代谢物及其意义 伪影
波谱评价
基本概念 基线 横轴：化学位移（即频率） 纵轴：信号强度 线宽 偶联常数
主要代谢物及意义
氮-乙酰基天门冬氨酸（N-acetyl aspartate，NAA） Creatine——肌酸（Cr）和磷酸肌酸（pCr） Choline——胆碱复合物 乳酸（Lactic acid） 脂质（Lipid） 肌醇（myo-inositol，mI） 谷氨酸类化合物（Glx） 丙氨酸（Alanine）

MR新技术在中枢神经应用PPT课件

MR新技术在中枢神经应用PPT课件

蛛网膜囊肿
磁共振弥散张量成像(DTI)
一、概 念
DWI只能反映3个方向上水分子弥散速度；而且还 不能反应弥散方向。
弥散张量成像（diffusion fensor imaging,DTI) 不但能反映更多方向上的水分子弥散速度；而且 还能反应弥散方向。
二、原理
n DTI与DWI一样，也是测量单位时间内的水分
三、检查方法
DTI是在DWI基础上，在6-55个线性方向上 施加射频脉冲，多采用单次SE-EPI或GRE序列， 每个方向上均使用相同的较大b值，计算各个方 向上的弥散张量而成像。
四、评价指标
平均弥散率（mean diffusivty, MD）反应各个方 向弥散张量的平均值，只反映弥散速度，不能反 映弥散方向。它比ADC值图更全面。
长期以来这种微出血在CT和常规MRI成像上不 易显示，使得DAI的影像表现不能解释相应的 临床症状
一例车祸中度昏迷患者之TAI表现
一 例 车 祸 重 度 昏 迷 患 者
TAI 表 现
病例一
患者葛某，M-37Y，重物打击伤，昏 迷10小时，GCS评分10分。
病例二
患者陈某，M-25Y，车祸外伤后意 识障碍21天，GCS评分4分。
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Байду номын сангаасalk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
g~i为正常人
● 基于纤维束的空间统计（TBSS）采用FSL等软件对FA、MD
和λ进行体素水平的统计分析，得到全脑差异图。TBSS比 VBA（基于体素分析）准确性高。
TBSS结果 0～10HDI与对照组 （FA）

2020年MRS在神经系统疾病研究中的应用(课件)

2020年MRS在神经系统疾病研究中的应用(课件)

胶质瘤
胶质瘤是最常见的脑内肿瘤,其MRS表现为NAA峰降低,Cho峰升高,NAA/Cr和NAA/Cho 比值降低,Cho/Cr比值升高,部分病例在1.3ppm处可见向上的脂质(Lipids,Lip)峰或倒置的 Lac峰.Ttmiya等发现Ⅱ级星型细胞瘤的Cho/Cr比值低于Ⅲ级和Ⅳ级星型细胞瘤,认为 Cho/Cr比值升高与肿瘤组织学分级程度呈正相关,提示该指标有鉴别诊断价值。Kumar等 提出NAA减低是神经元丢失的结果,NAA/Cho越低，神经元破坏得就越严重。研究发现 Cho/Cr和NAA/Cho在低级和高级胶质瘤中的敏感度分别为73%和86%,特异度分别为 94%和96%。
状态。因此，其检出对缺血缺氧疾病的诊断和治疗有非常重要的意义。
2020-11-25
7
癫痫诊断 MRS检查发现颞叶癫痫病灶侧颞叶NAA峰减低.Cr和Cho峰升高,MRS的定位诊断与EEG和PET结果有很 高的一致性.由于实际操作中Cr和Cho峰难以完全分开,国内外均以NAA/(Cr+Cho)比值作为颞叶癫痫定 量诊断指标,该值降低被认为是定量诊断最敏感的指标之一.此外,有资料显示NAA降低与癫痫发作频率密 切相关,切除癫痫病灶后,NAA水平还可恢复至正常甚至更高水平.所以MRS还可用于监测抗癫痫药物疗效。
2020-11-25
3
MRS分类
根据检测体素分类：
1 单体素质子谱（single－voxel MRS）
选择性采集一个感兴趣区体素的谱线
2 多体素质子谱（multi－voxel MRS）
在一次数据采集中获得感兴趣区中多个体素的谱线，可以同时反
映多个部位代谢物的空间分布。采集的多体素频谱可组成图像，
通过计算机处理，也可显示单一代谢物的分布图像，故多体素

MRS(磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用)

MRS(磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用)
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
回波时间（TE）
应用长、短TE可确定的代谢产物如下：
不但可以反映脑组织神经元的损伤、胶质细胞的增生及能量代谢等 变化，还可以动态观察各种疾病的转化及评估其预后。
技术原理
不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 1H-MRS应用最广泛 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之间，相同的化合物不同原子核之间，共
MRS的主要代谢物及其意义
N-乙酰天门冬氨酸(NAA) 位于波谱2.02-2.05ppm处，主要位于成熟神经元内，是神经元的内
标记物，是正常波谱中最大的峰。 NAA下降见于神经元损害，包括缺血、创伤、感染、肿瘤等，脑外
肿瘤无NAA峰。 NAA升高少见，Canavan病，发育中的儿童，轴索恢复时可升高。
2、Lip和Lac峰信号消失。
3、NAA水平和NAA/Cr比率下降是慢性斑块的特征，提示进行性的神经元 和轴索丢失。
临床应用
鉴别RR和PS 均表现为cMRI上成T2高信号和表现正常的白质均可显示NAA/Cr和
NAA/Cho比率降低。 与RR型患者相比，在白质正常的PS患者中上述比率降低的更为明显。 cMRI上表现正常的白质中NAA降低，原因可能有： 1、神经元断面位于或邻近急性斑块，并继发Wallerian变性。 2、 cMRI上尚未显示白质病变。 3、慢性的轴索代谢功能障碍，导致NAA合成减少。
细胞膜转换和细胞增殖加快，Cho峰增高
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NAA——N-乙酰天门冬氨酸
Cr——肌酸
Cho——胆碱
Lac——乳酸
另有一些代谢物只有短TE才能确定：
Lip——脂质
Glx——谷氨酰胺和谷氨酸
mI——肌醇
长TE检测到的代谢产物较少，所以获得的波谱很容易解释。
-
7
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。横轴代表化学位移（频率差别 ），单位百万分子一（ppm）
振频率的差别就是MRS的理论基础
-
3
技术原理
感兴趣区（体素）——用于数据分析和采集的区域 病灶 对照
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4
பைடு நூலகம்
方法选择
1、单体素氢质子（Single voxel，SV）1H-MRS
覆盖范围有限，一次采集只能分析一个区域，适用于局限性病变，后颅窝 病变
采集时间短，一般3~5分钟
谱线定性分析容易
的氨摄取途径；谷氨酰胺参与神经递质的灭活和调节活动 Glx升高：肝性脑病，缺氧性脑病
-
17
-
18
-
19
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20
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21
MRS的主要代谢物及其意义
区域变化 １ NAA: 海马＜皮质及皮质下，小脑＜其他 ２ Cr: 灰质＞白质（２０％左右） 3 Cho：白质＞灰质，在桥脑浓度＞其他部位 ４ 基底节区：NAA/Cr和mI/Cr比率较低， Cho/Cr比率较高
-
22
MRS的主要代谢物及其意义
年龄变化
新生儿：NAA 及NAA/Cr 比率逐渐增加， 提示出生后神经元逐渐 成熟
＜8月：Cho和 mI水平明显升高
8月至2岁：波谱逐渐趋于正常化
2岁后与成人基本一致
老年人： NAA 及NAA/Cr 比率减低，提示神经元数目减少或生存能 力减低。
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
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6
回波时间（TE）
应用长、短TE可确定的代谢产物如下：
2、多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）1H-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
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11
MRS的主要代谢物及其意义
肌酸(Cr)
位于波谱3.03ppm、 3.94ppm（Cr ）附近;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；是脑细胞能量代谢的提 示物；一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物；正常脑 波谱中， Cr是第二高波峰
Cr升高：创伤，高渗状态
Cr降低：缺氧，中风，肿瘤
-
12
MRS的主要代谢物及其意义
胆碱(Cho)
波峰位于3.20ppm处；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；是细胞膜磷脂代谢的成份之一，是细胞 膜转换的标记物，反映了细胞膜的运转，和细胞的增殖，Cho是髓 鞘磷脂崩溃的标志。
Cho升高：肿瘤，急性脱髓鞘疾病，炎症、慢性缺氧等 Cho降低：中风，肝性脑病 Cho峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，肿瘤快速的细胞分裂导致
细胞膜转换和细胞增殖加快，Cho峰增高
-
13
MRS的主要代谢物及其意义
肌醇（mI）
波峰的位置3.56ppm和4.06ppm处，胶质细胞的标记物，是最重要的 渗透压或细胞容积的调节剂
mI 升高，新生儿，低级别的胶质瘤，慢性病灶胶质增生 mI降低：慢性肝病，梗死，恶性肿瘤
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14
MRS的主要代谢物及其意义
不但可以反映脑组织神经元的损伤、胶质细胞的增生及能量代谢等 变化，还可以动态观察各种疾病的转化及评估其预后。
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2
技术原理
不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 1H-MRS应用最广泛 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之间，相同的化合物不同原子核之间，共
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MRS的主要代谢物及其意义
N-乙酰天门冬氨酸(NAA) 位于波谱2.02-2.05ppm处，主要位于成熟神经元内，是神经元的内
标记物，是正常波谱中最大的峰。 NAA下降见于神经元损害，包括缺血、创伤、感染、肿瘤等，脑外
肿瘤无NAA峰。 NAA升高少见，Canavan病，发育中的儿童，轴索恢复时可升高。
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15
MRS的主要代谢物及其意义
脂质（ Lip）
波峰位于0.8~1.33ppm之间，共振频率与Lac相似，可以遮蔽Lac峰； 脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能检出 Lip增高，提示髓鞘的坏死和／或中断。见于坏死肿瘤，炎症，急性 中风，多发性硬化急性期
-
16
MRS的主要代谢物及其意义
谷氨酸和谷氨酰胺（Glx） 位于2.1-2.55 ppm，3.76ppm； 谷氨酸是一种兴奋性神经递质，主要
采集时间比较长
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5
序列选择——定位方法
1、受激回波法 (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
磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用
南京医科大学附属江宁医院神经内科 韦存胜
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1
概述
磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectrum, MRS）成像是迄今为止 惟一能够进行活体组织代谢定量分析的一种无创检测手段。
主要应用于中枢神经系统疾病的诊断和鉴别，如脑缺血性病变、脱 髓鞘病变、脑肿瘤及变性疾病等疾病的病理生理变化及代谢物浓度 的检测，以及检测早期海马硬化。
乳酸(Lac) 位于1.32ppm，次峰4.1ppm，由两个共振峰组成，称为双重线；TE
为144ms时反转向下；正常情况下检测不到Lac峰。此峰出现说明细 胞内有氧呼吸被抑制，无氧糖酵解过程加强 出现乳酸峰：见于脑肿瘤、脓肿、囊肿、梗塞及炎症，线粒体异常 脑肿瘤中，Lac出现提示恶性程度较高