磁共振波谱成像MRS及临床应用

是目前能够进行活体组织内化学物质无创性检测的唯一方法。

普通MRI提供的是组织的形态信息，而MRS则可提供组织的代谢信息。

MRS的原理磁性原子核的磁旋比是固定不变的，磁性原子核在外磁场强度中除了受外加静磁场影响外，还受原子核周围的电子云和周围其他原子电子云的影响，使磁性原子核所感受的磁场强度略低于外加静磁场的强度，因而其进动频率也略有降低。

同一种磁性原子核如果处于不同的分子中，由于分子化学结构的不同，电子云对磁性原子核的磁屏蔽作用也存在差别，表现出其进动频率的差别。

我们把由于所处的分子结构不同造成同一磁性原子核进动频率差异的现象称为化学位移现象。

以H质子为例，对目标区域施加经过特殊设计的射频脉冲，其频率范围要求含盖所要检测代谢产物中质子的进动频率。

然后采集该区域的MR信号（可以是FID信号或回波信号），该MR信号来源于多种代谢产物中质子，由于化学位移效应，不同的代谢产物中质子进动频率有轻微差别，通过傅里叶转换可得到不同物质谱谱线的信息。

谱线包括一系列相对比较窄的波峰。

其横坐标表示不同物质中质子的进动频率，通常用PPM 表示（以标准物的质子进动频率为基准，其他代谢物中质子进动频率与标准物中质子进动频率的差别，以百万分几（PPM）来表示）。

某一窄波的波峰下面积与目标区域内某特定代谢产物的含量成正比关系。

目前研究较多的是1H、31P、12C、23Na及19F的MRS等，一般选择一种比较稳定的化学物质作为某种磁性原子核相关代谢产物的进动频率参照的标准物，如1H MRS常选用三甲基硅烷作为标准物，31P MRS可采用磷酸肌酸作为标准物。

由于代谢物的浓度较低，产生的信号几乎是正常水信号的万分之一，所以MRS的敏感性相对较低，常需多次采集并结合水抑制与脂肪抑制才能得到信号。

MRS的临床应用目前应用于临床的MRS主要是1H、31P的波谱，一般用于（1）脑肿瘤的诊断和鉴别诊断；（2）代谢性疾病的脑改变；（3）脑肿瘤治疗后复发与肉芽组织的鉴别；（4）脑缺血疾病的诊断和鉴别诊断；（5）前列腺癌的诊断和鉴别诊断等；（6）弥漫性肝病；（7）肾脏功能分析和肾移植排斥反应等。

磁共振的临床应用（二）引言概述：在现代医学中，磁共振成像（MRI）是一种非侵入性的影像学技术，它利用磁场和无害的无线电波来创建具有高空间分辨率的内部身体图像。

本文将探讨磁共振的临床应用，并分为五个大点进行介绍。

一、神经系统疾病诊断与评估：1. 通过MRI可以检测脑部疾病，如脑卒中、肿瘤和癫痫，并帮助医生制定有效的治疗方案。

2. MRI在神经退行性疾病（如帕金森病和阿尔茨海默病）的早期诊断方面表现出较高的准确性。

3. 利用功能磁共振成像（fMRI）技术，可以研究大脑的活动模式，并对精神疾病的病理生理机制进行研究。

二、心血管疾病的诊断与评估：1. 通过MRI可以评估心脏结构和功能，并检测心脏瓣膜病变、冠状动脉疾病等心血管疾病。

2. 心肌梗死后的损伤程度可以通过心脏MRI的心肌灌注成像来评估，有助于制定治疗计划。

3. 动态对比增强MRI可以检测血管瘤、动脉瘤等血管病变，提供准确的血管壁信息。

三、骨骼和关节疾病的诊断和评估：1. MRI可以检测骨折、软骨损伤等骨骼疾病，并为骨科手术规划提供详细的三维图像。

2. MRI在关节炎和关节损伤的诊断中表现出较高的敏感性和特异性。

3. 磁共振成像可以评估骨髓炎、椎间盘突出等常见骨骼疾病的病变程度和范围。

四、肿瘤的早期诊断与分期：1. MRI在肿瘤早期诊断中的敏感性和特异性较高，可以帮助医生尽早捕捉到肿瘤的存在。

2. 通过MRI的肿瘤分期可以评估肿瘤的大小、位置和深度，以指导治疗方案。

3. 磁共振波谱成像（MRS）可以提供肿瘤细胞代谢信息，用于评估肿瘤的恶性程度和治疗反应。

五、妇科和泌尿系统疾病的诊断与评估：1. MRI在妇科领域中的应用可评估子宫肌瘤、卵巢和子宫颈癌等妇科疾病。

2. 通过MRI可以检测和评估泌尿系统疾病，如肾功能异常和泌尿系结石等。

3. MRI引导下的介入治疗，在一些妇科和泌尿系统疾病的治疗中显示出潜在的优势。

总结：磁共振在医学中的临床应用广泛，从神经系统疾病到心血管、骨骼和关节、肿瘤、妇科及泌尿系统疾病的诊断与评估中都发挥着重要的作用。

头颅磁共振波谱成像（MRS）基础与临床磁共振波谱（magnetic resonance spectrum,MRS）是最典型的分子成像技术之一，能够观察活体组织代谢和生化变化。

波谱成像的基础—化学位移现象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。

常用的原子核有：1H MRS主要检测胆碱、肌酸、脂肪、氨基酸、乳酸等代谢物质；31P MRS主要用于能量代谢研究。

原子核的共振动频率与外加磁场强度有很规律的关系，化学位移如果以外加磁场运行频率的百万分之比数（PPM）值来表示，同一原子核在不同的外加磁场下其化学位移PPM值相同，不同的化合物可以根据其在频谱线频率轴上的共振峰的不同加以区别。

氢质子波谱注：上图纵轴代表物质的含量，横轴代表物质共振时的位置，单位为ppm(百万分之几）常见代谢产物的意义及共振峰位置1、NAA: N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志，仅存在神经元内，如其他出现异常，其峰值往往下降。

第一大主峰位于：2.02ppm2、Creatine:Cr肌酸，肌酸和磷酸肌酸的总和，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。

第二大主峰位于：3.05ppm3、Choline:Cho胆碱，细胞磷脂代谢成分之一，细胞膜合成的标志，肿瘤细胞中其细胞代谢活跃，其峰值往往升高。

位于：3.20ppm4、Lipid:Lip脂质，细胞坏死提示物。

位于：0.9-1.3ppm5、Lactate:Lac乳酸，两个共振峰组成，TE=144时，双峰向上，TE=288时，双峰向下，正常细胞有氧代谢，检测不到。

缺氧时可出现，是无氧代谢的标志。

位于：1.33-1.35ppm6、Glutamate: Glx谷氨酰氨，脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于：2.1-2.4ppm7、MI:肌醇代表细胞膜稳定性判断肿瘤级别位于：3.8ppm谱线注：峰的位置决定了代谢产物，峰下面积代表相对含量MRS在颅脑疾病中的应用注：正常脑发育波谱一、癫痫磁共振波谱能早期发现癫痫病灶及其导致的细胞损害。

磁共振波谱（1H-MRS）临床技术应用来源：本站原创作者：荣伟良发布时间：2012-07-13在过去的10年里MRS技术及软件逐渐的发展并完善起来，MRS是一种无创性的检查方法，可以提供脑的代谢信息[1、2]，在显示组织的生化特征方面优于传统磁共振成像，由于代谢异常通常早于结构的变化，MRS还可以检测到常规MRI 不能显示的异常。

但在工作中只有选择了合适的MR硬件设备、扫描技术及后处理方法，MRS才能获得准确的结果。

本文的目的旨在探讨MRS的基本技术及影响因素对MRS的影响。

一、材料与方法1.临床资料：本组40例病例，为2007年7月至2008年6月期间在南京医科大学附属常州二院对已确诊或怀疑颅脑病变进行脑MRS成像的患者。

男，25例，女，15例，年龄30～76岁，平均59岁。

2.MRS成像方法：应用Philips 1.5T磁共振扫描仪。

定位方法：点分辨波谱成像（point resolved spectroscopy,PRESS）；MRS 采用单体素波谱采集(SVS )或二维波谱化学位移成像(CSI)。

SVS 采用 PRESS 序列:TR = 2000ms, TE =136ms。

体素大小为2cm ×2cm ×2cm～1cm ×1cm ×1cm。

扫描时间: 4: 56ms。

CSI:TR = 1500ms、TE =136ms，FOV =250，VOI=50 ×50 ×20～50 ×60 ×30。

单体素波谱采样体素定位尽量避开脑脊液，颅骨及液化坏死区。

将体素置于感兴趣区中央部分。

取患者正常对侧相应部位为对照组。

二维波谱采集体素设置除尽量遵循上述原则外，体素应包括实性瘤体部分瘤周水肿区及正常组织。

波谱处理：将得出原始波谱进行高斯、指数倍增（Gauss multiply、exponential multiply），零填充(Zero fill)，傅立叶变换(Fourier transformation ),频率位移较正（frequency correction），相位校正(phasecorrection)，基线校正（baseline correction）。

mrs技术的原理及临床应用1. 什么是mrs技术？MRS全称为磁共振波谱技术（Magnetic Resonance Spectroscopy），是一种非侵入性的方法，通过使用核磁共振（NMR）技术来获取生物体内的化学信息。

它通过测量生物体内不同化合物的特定核的能量水平，从而识别和定量不同类型的化学物质，如代谢物、神经递质和细胞标志物。

MRS技术在临床医学和科学研究中被广泛应用，对于疾病的诊断、治疗和监测起到了重要的作用。

2. MRS技术的原理MRS技术的原理基于核磁共振（NMR）原理，该原理是研究原子和分子结构的一种重要方法。

核磁共振是由磁场和无线电频率辐射引起的原子核的行为，通过外加峰度和射频脉冲可以引起原子核的能量状态发生变化，进而产生特定的回波信号。

这些回波信号经过信号处理和傅里叶变换等复杂的数学算法处理后，可以得到生物体内不同核的能谱信息。

3. MRS技术的临床应用3.1 代谢物测定MRS技术可以用于非侵入性地测定生物体内的代谢物含量及其浓度。

通过测量特定核的能谱信息，医生可以了解患者体内不同代谢物的水平，从而辅助诊断和治疗疾病。

例如，通过测量脑部组织中的乳酸浓度，可以帮助判断患者是否存在脑缺氧等问题。

3.2 肿瘤诊断MRS技术在肿瘤诊断中发挥着重要作用。

肿瘤组织与正常组织在代谢物的含量和比例上存在差异，通过比较肿瘤组织和周围正常组织的代谢物谱图，可以帮助医生确定肿瘤的类型、分级和活动程度。

这对于制定适当的治疗方案和预测疗效有重要意义。

3.3 神经系统疾病监测MRS技术还可以应用于神经系统疾病的监测和研究。

通过测量大脑中特定区域的代谢物浓度变化，医生可以了解神经系统疾病的发展过程和病情变化，从而进行及时干预和治疗。

例如，对于阿尔茨海默病等神经退行性疾病，MRS技术可以提供有关脑内代谢物变化的线索。

3.4 乳腺癌筛查MRS技术在乳腺癌筛查中也有应用，可以通过测量乳腺组织中的代谢物谱图来判断是否存在恶性肿瘤。