磁共振波谱(MRS)临床应用 聂林

认识磁共振：五、磁共振波谱分析（MRS）磁共振波谱分析(MRS)是测定活体内某一特定组织区域化学成分的唯一的无损伤技术，是磁
共振成像和磁共振波谱技术完美结合的产物，是在磁共振成像的基础上又一新型的功能分析诊
断方法。

MRS是目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。

现今磁共振波谱研究较早、较多的是应用于中枢神经系统，其通过组织内化学代谢产物的多少，可以进行对脑肿瘤与非肿瘤性病变鉴别、脑肿瘤良恶性鉴别、恶性肿瘤分级、肿瘤术后复
发与坏死的鉴别、原发与转移瘤的鉴别等等。

在心脏方面的应用主要是在心肌缺血、心肌病等心肌代谢方面的研究。

肝脏主要研究包括代
谢性疾病、肝炎肝硬化及肝肿瘤等。

MRS还能提供前列腺组织的代谢信息，对于鉴别前列腺癌和前列腺增生的鉴别有重大意义。

MRS还能无创性地检测骨骼肌磷脂代谢和能量代谢的代谢产物及细胞内pH值，研究骨及软组织肿瘤的磷脂代谢和能量代谢的异常变化。

牡丹江医学院第二附属医院影像科自引进256排双源双能量CT以来，以影像学博士李为民主任
为首的诊断团队先后开展了双低冠脉成像扫描、双能量成像去伪影、虚拟平扫等技术，填补了
牡丹江地区在此领域的空白，给患者带来了巨大的福祉。

核磁共振的临床应用核磁共振的临床应用一、引言核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种基于原子核自旋性质的物理现象的研究手段。

它已经成为医学领域重要的诊断工具之一，并在临床应用中发挥着重要作用。

本文将介绍核磁共振在临床中的应用，并详细讨论各个方面的相关内容。

二、核磁共振成像1.核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）的原理和基本过程2.MRI的临床应用范围和意义3.常见的MRI技术及其在不同疾病诊断中的应用三、核磁共振波谱1.核磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）的原理和技术2.MRS在肿瘤诊断中的应用3.MRS在神经系统疾病诊断中的应用四、核磁共振血流成像1.核磁共振血流成像（Magnetic Resonance Angiography，MRA）的原理和技术2.MRA在心血管疾病诊断中的应用3.MRA在脑血管疾病诊断中的应用五、核磁共振弹性成像1.核磁共振弹性成像（Magnetic Resonance Elastography，MRE）的原理和技术2.MRE在肿瘤诊断中的应用3.MRE在肝脏疾病诊断中的应用六、核磁共振透明化成像1.核磁共振透明化成像（Magnetic Resonance Transparentization Imaging，MRTI）的原理和技术2.MRTI在肿瘤手术中的应用七、法律名词及注释1.核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）：一种基于原子核自旋性质的研究手段核磁共振原理获取人体组织影像的技术3.核磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）：利用核磁共振原理获取物质分子结构信息的技术4.核磁共振血流成像（Magnetic Resonance Angiography，MRA）：利用核磁共振原理获取血管结构影像的技术5.核磁共振弹性成像（Magnetic Resonance Elastography，MRE）：利用核磁共振原理获取组织弹性信息的技术6.核磁共振透明化成像（Magnetic Resonance Transparentization Imaging，MRTI）：利用核磁共振原理获取手术辅助信息的技术附件：1.相关研究论文和文献2.实例图片和案例分析本文涉及附件，具体内容请参见附件部分。

MRS成像技术及临床应用总结<i>MRS成像技术、MRS分析的主要代谢产物、脑肿瘤―鉴别肿瘤和非肿瘤性病变、原发和转移鉴别、胶质瘤分级提示、鉴别放疗后复发和放射性脑坏死、颞叶癫痫-定侧、定量、血管性异常―梗死、脑缺氧、感染性病变--脑炎、脑脓肿</i>一MRS成像技术回波时间应用长、短TE确定的常规代谢物-N-乙酰天门冬氨酸(N-acetyl asparte, NAA)-肌酸（creatine, Cr)-胆碱（choline, Cho)-乳酸（lactate, Lac)仅短TE确定的代谢物-脂质（lipids, Lip)-谷氨酰胺和谷氨酸（glutamine and glutamate, Glx)-肌醇（myo-inositol, mI)如何选择长、短TE中等TE（144ms）PRESS用于肿瘤性病变。

易于显示Cho和Lac 峰，两者是肿瘤性病变的主要代谢改变短TE（30-35ms）PRESS用于其他的病理状态体素的位置和大小为提高1H MRS 敏感性，感兴趣区（ROI）要求有严格的边界，并避免来自邻近组织的干扰：●血管、血液、空气、脑脊液、脂肪、坏死区、金属、钙化● 颅骨，ROI距其至少约5～10mm● 邻近静脉窦体素越小，部分容积效应越小，但信噪比及空间分辨率降低如何确定Lac峰（Lac与Lip 共振频率基本相同）严格匀场后，Lac的共振呈双峰线（doublet)当TE为144ms时，Lac峰反转于基线下当选择长TE（270ms）时，Lip信号不再磁化，只能检测到Lac 二MRS分析的主要代谢产物NAA（N-乙酰门冬氨酸）：主要存在于神经元及其轴突，可作为神经元的内标物，其含量可反映神经元的功能状态。

含量降低表示神经元受损；峰值升高仅见于Canavan病（海绵状脑白质营养不良）。

第一大峰。

主要位于2.02ppm，正常浓度为6.5-9.7mmol，平均7.8mmol胆碱化合物（Cho ）主要是自由胆碱、细胞膜翻转的标志物，反映细胞增殖，其峰值升高见于肿瘤、炎症、慢性缺氧，降低见于卒中、脑病（肝性脑病、AIDS）等位于3.20ppm，正常浓度0.8-1.6mmol，平均1.3mmol肌酸类（Cr）<i>MRS成像技术、MRS分析的主要代谢产物、脑肿瘤―鉴别肿瘤和非肿瘤性病变、原发和转移鉴别、胶质瘤分级提示、鉴别放疗后复发和放射性脑坏死、颞叶癫痫-定侧、定量、血管性异常―梗死、脑缺氧、感染性病变--脑炎、脑脓肿</i>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，在低代谢状态下增加，而在高代谢状态下减低。

MRS在脑肿瘤疾病中的应用正确诊断脑肿瘤才能更好地对其进行处理和治疗。

MRS是目前唯一无创伤性的研究人体器官、组织代谢、生化改变及化合物定量分析的方法，为传统的影像学技术提供了重要的补充。

现就MRS的原理及MRS在脑肿瘤诊断中的应用现状作一综述。

标签：MRS；脑肿瘤；诊断磁共振波谱（Magnetic Resonance Spec-troscopy, MRS）是检测活体组织器官能量代谢、生化改变以及化合物定量分析的一种非损伤最新技术［1］。

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，目前主要在脑部应用研究较多。

随着磁共振及其波谱装置不断改进，软件开发及临床研究的不断深入，人们通过磁共振波谱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。

有的还可应用磁共振的功能成像对脑梗死进行早期诊断，甚至在超急性期即能发现脑梗死灶，提高了病变检出的准确性和效率，达到早诊断、早治疗，以减少致残率和致死率。

1 MRS的原理与方法MRS和MRI的基本原理相似，主要区别在于对数据的处理和显示方式的不同。

MRS使用1个外加磁场激发一个体素组织内的原子核，并使原子核之间的弛豫特征发生微小变化，即出现化学位移。

这种由原子核间相互作用以及原子核周围电子间相互作用产生的磁场所引起的化学位移，可用于鉴别化合物或代谢产物。

用傅里叶变换将复杂的MR信号转换为MR波谱，在所测组织内不同代谢产物的化学位移产生不同的信号强度峰值。

化学位移大小以每百万单位（ppm）表示，纵坐标代表代谢产物的信号强度单位，信号峰值由磁共振频率、峰高和半高宽度决定［2］。

2 用于医学研究的原子核的磁共振波谱2.1 质子（1H）磁共振波谱氢质子磁共振波谱（1H MRS）自应用于临床以来，因其可以在人体无创地分析病变内代谢产物的浓度，从分子水平对病变进行评估，开拓并丰富了脑肿瘤诊断、鉴别诊断、肿瘤分级、评估肿瘤治疗、肿瘤复发和放射治疗损伤的思维，弥补了常规MRI的不足。

磁共振波谱分析摘要:磁共振波谱（MRS）是一种新的脑功能检查技术和唯一无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变和特定化合物定量分析的技术。

MRS是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步研究。

【MRS的定义与基本原理】磁共振波谱（MRS）是一种新的脑功能检查技术和唯一无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变和特定化合物定量分析的技术。

MRS是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步研究。

MRS的原理在某些方面与MRI相同，要求短的射频脉冲以激励原子核，采集到的信号称为自由感应衰减信号，将这种信号通过傅立叶转换变成波谱。

MRS成像的基本原理是依据化学位移和J-耦合两种物理现象。

由于化学位移不同，不同化合物可以根据其在MRS上共振峰的位置不同加以区别。

化学位移采用磁场强度的百万分之一为单位（part per million，ppm）。

共振峰的面积与共振核的数目成正比，反映化合物的浓度，因此可用来定量分析。

峰值在横轴上的位置代表物质的种类，波峰的高度或波峰下的面积代表物质的数量，化合物的含量亦可用图谱色阶表示。

【人脑常见的代谢物及其意义】1.N-乙酰天门冬氨酸（NAA）在正常脑1HMRS中NAA是最高的峰，位于2.02ppm。

它主要存在于成熟的神经元内，是神经元的内标物，其含量的多少可反映神经元的功能状态。

NAA含量的降低代表神经元的缺失。

肿瘤、多发性硬化、梗死、缺氧、神经细胞变性疾病、代谢性疾病及脱髓鞘疾病等均可引起NAA浓度的下降；不含神经元的脑部肿瘤（如脑膜瘤、转移瘤）MRS显示NAA缺失。

在婴儿脑发育、成熟过程中以及神经损伤后轴索恢复中NAA会升高。

Canavan病（中枢神经系统海绵状变性）是唯一可以引起NAA增高的疾病，是由于该病人体内缺乏NAA水解酶。

2.胆碱（Cho）包括磷酸胆碱、磷脂酰胆碱及磷酸甘油胆碱，反映脑内总胆碱储备量，波峰位于3.2ppm。

Cho是乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的前体，是细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成与代谢，Cho峰的高低可以作为肿瘤细胞增殖的指标。

磁共振波谱技术在脑神经退行性疾病中的应用随着人类寿命的延长以及生活方式的改变，脑神经退行性疾病变得越来越普遍。

这些疾病包括阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病等。

这些疾病对患者的身体、认知和行为产生了极大的影响，同时也给病人的家人和社会带来了巨大的负担。

为了更好地治疗这些疾病，科学家们一直在寻找更有效的方法来了解这些疾病的发病机理。

近年来，磁共振波谱技术在这方面发挥着越来越重要的作用。

磁共振波谱技术（MRS）是一种利用核磁共振技术来测量和分析化学物质在体内的含量和配分的方法。

通过观察大脑中特定化学物质的变化，MRS技术可以提供有关神经退行性疾病的进一步信息。

与其他成像技术相比，MRS技术具有以下明显的优势：1. 非侵入性：与传统的活体取样方式不同，MRS技术可以通过扫描磁场获得脑内化学物质分布的信息，不需要任何切割或取样。

2. 无辐射：与X光CT和MRI相比，MRS技术无需使用任何放射性药物或有害的放射线，是一种非常安全的成像技术。

3. 高灵敏度：通过检测小分子的特定信号，MRS技术可以发现细微的化学变化，从而提供更精准的信息。

4. 高时间分辨率：MRS技术可以在短时间内完成多次扫描，实时监测神经元内的代谢活动，从而更好地理解疾病的发生和进展。

在磁共振波谱技术的应用方面，阿尔茨海默病是一个研究的重点。

许多研究表明，阿尔茨海默病的发病与脑内神经元细胞代谢的改变有关。

使用MRS技术，科学家可以非常容易地检测到大脑中的β-淀粉样蛋白（Aβ）和τ蛋白，这些物质会在阿尔茨海默病的患者中积累。

此外，通过检测其他代谢物（例如谷氨酸、乳酸和肌酸）、神经递质（例如蛋白质和肽类）和代谢产物（例如抗氧化剂和脂质）的变化，MRS技术可以更好地理解疾病的发生和发展。

帕金森病是另一种神经退行性疾病，它的发病与休闲神经系统的损伤有关。

使用MRS技术，科学家可以测量大脑中多巴胺等神经递质的含量，从而诊断帕金森病以及评估治疗的效果。

简单认识磁共振波谱（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。

磁共振波谱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。

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。

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。

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。

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。

磁共振MRS技术在颅脑肿瘤鉴别诊断中的临床应用分析摘要：目的：通过对脑肿瘤患者行MRS检查与病理检查，研究氢质子磁共振波谱(1H－MRS)成像对脑内肿瘤的诊断价值。

方法选取我院2019年1月至2021年6月颅内占位性病变患者65例作为研究对象，行头颅磁共振波谱成像检查及病理检查明确颅内占位性病变的性质，并回顾性分析其影像学检查结果。

结果全部脑肿瘤患者的肿瘤实质区均表现为N－乙酰天门冬氨酸(NAA)与肌酸(Cr)降低，而胆碱(Cho)峰升高。

各种脑肿瘤之间代谢产物的峰值有差异，颅内肿瘤患者MＲ增强检查配合核磁共振波谱成像对肿瘤的检出率为92.31%，特别是对额颞叶肿瘤的诊断更为准确。

结论颅脑肿瘤患者采用MRS技术诊断利于鉴别各肿瘤类型，为临床拟定治疗方案提供准确参考，在颅脑肿瘤诊断、鉴别中具有重要价值。

关键词：磁共振MRS技术；颅脑肿瘤；鉴别诊断引言颅脑肿瘤因肿瘤发生于颅腔，是1种颅脑占位性病变，会引发运动障碍、视力丧失、感觉障碍等表现的一种脑部病变，随着病情的发展，会损害患者的大脑功能，重者甚至会导致死亡。

目前主要检查手段包括头颅CT及头颅磁共振成像(MRI)，相比而言，磁共振检查由于没有骨伪影干扰及其多序列、多参数成像而对疾病的诊断意义更大[1]。

核磁共振波谱成像(MRS)属于分子影像学的一门新技术，是以生物体内固有分子作为分子探针，可以直接观测到许多与病理生理过程有关的代谢产物及其体内的分布和变化过程[2]。

鉴于此，本研究进一步分析磁共振MRS技术在脑肿瘤鉴别诊断中的应用价值。

现报告如下。

1资料与方法1.1一般资料选取2019年1月至2021年6月在我院就诊的颅内占位性病变65例患者作为研究对象。

纳入标准性别不限，年龄22～74岁，平均(42.28±7.69)岁;病人一般状况良好，临床资料齐全。

排除标准安装人工心脏起博器者、人工瓣膜置换术后、人工关节、或体内金属固定物、妊娠期及哺乳期妇女、幽闭恐惧症患者[3]。

磁共振波谱乳酸峰
磁共振波谱（MRS）可以用来检测活体组织代谢产物的无创方法，其中氢质子（1H）磁共振波谱是应用最广泛的。

乳酸是糖酵解的中间代谢产物，在正常人体中，其在脑组织中的含量较低。

然而，在缺血、缺氧等情况下，乳酸的产生会明显增加。

因此，乳酸峰的检测可以作为反映脑组织缺血、缺氧等病理状态的指标之一。

在MRS中，乳酸峰的特征性频率主要取决于其化学环境，即分子结构中的氢质子所处的化学键和分子构象等因素。

因此，通过分析乳酸峰的频率和强度等信息，可以推断出脑组织中乳酸的含量和分布情况。

需要注意的是，MRS信号的采集需要经过多重处理和分析，而且受到多种因素的影响，例如磁场强度、采集技术、噪声干扰等。

因此，对于MRS数据的解释需要具备一定的专业知识和经验。

总之，磁共振波谱是一种无创的检测方法，可以用来检测活体组织的代谢产物，其中乳酸峰的检测可以作为反映脑组织缺血、缺氧等病理状态的指标之一。

乳腺癌1H-MRS检查的临床应用摘要】简述磁共振波谱(MRS)的基本原理及其在乳腺病变检查中所要获得理想信息、图像的技术要求，总结了乳腺肿瘤的MRS特征，并与其生化病理特性相联系。

本文综述目前MRS在乳腺癌的临床应用概况、获得满意图像的技术因素、及今后要改进的方面，以能更好地应用于临床。

【关键词】共振波谱(MRS)成像技术乳腺癌临床应用磁共振波谱(magnetic resonance spect roscopy ,MRS) 作为一种能提供活体生化信息的无创性检查，可用于很多疾病的诊断与分类。

人体细胞中1 H、13 C、14 N、19 F、23 Na 和31 P 都已相继用于MRS研究 , 其中反映细胞代谢物的1H–MRS的信号强度、敏感性均高于其他研究对象。

本文综述目前MRS在乳腺癌的临床应用概况、获得满意图像的技术因素、及今后要改进的方面，以能更好地应用于临床。

一、磁共振波谱(MRS)基本原理在许多疾病过程中,代谢改变先于病理形态改变,而MRS对代谢改变的敏感性很高,故能在早期检测到病变。

乳腺1H-MRS能检测组织中胆碱复合物含量，其峰值位置多在3.20 ppm处。

正常乳腺上皮细胞胆碱复合物含量极低，当发生恶变时，乳腺上皮细胞的胆碱磷脂代谢将改变，导致磷酸胆碱增加，磷酸胆碱/磷酸甘油胆碱比值升高等。

因此对胆碱复合物含量变化的检测可鉴别组织的良恶性、诊断腋窝淋巴结转移、并能早期评估乳腺癌疗效和判断预后效果。

二、乳腺肿瘤1H-MRS成像技术的关键乳腺11H-MRS成像必须首先解决几个关键问题：抑制水和脂质信号、空间定位和匀场。

由于感兴趣区的所要测量的代谢物信号强度明显低于水或脂质的信号强度(约达10 000倍数量级)，为了保证代谢物信号不被干扰就需要对水或脂质信号进行充分的抑制。

由于乳腺结构的特殊性，乳腺1H-MRS成像对于水和脂质信号的抑制要求更高，尤其是在短回波时间(TE)成像序列中，脂肪抑制相对于水抑制更困难。