活体质子磁共振波谱法检测听觉剥夺大鼠下丘脑组织代谢变化的初步研究
核磁共振波谱分析法-质子核磁共振波谱-精品文档64页
11.3.2 自旋-自旋偶合与偶合常数
一、自旋偶合与自旋裂分
每类氢核不总表现 为单峰，有时多重峰。 裂分的原因？ 有什么规律？ 如何表征？ 对结构解析有何作用？
2019/11/30
峰的裂分
峰的裂分原因： 自旋偶合 相邻两个氢核之间的自 旋偶合（自旋干扰）； 偶合常数（J）：多重 峰的峰间距，用来衡量 偶合作用的大小。
2019/11/30
电负性对化学位移的影响
H 3 C B H 3 r C 2 C B H C 3 r (C 2 H ) 2 B H C r 3 (C 2 H ) 3 B H
δ 2 . 6 8 1 . 6 5
1 . 0 4
0 . 9 0
Cl H3CCl H2CCl
δ 3.05
5.33
Cl HCCl
Cl 7..24
常见结构单元化学位移范围
O
H
C OH C O
O ~2.1
H3C C
~3.0
~1.8
H3C N H3C C C
~3.7 H H3C O
H CC
~0.9 H3C C
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 δ
2019/11/30
一些常见结构单元的化学位移范围
2019/11/30
2019/11/30
2.氢键应
形成氢键后1H核屏蔽作用减少，属于去屏蔽效应。
2019/11/30
3.空间效应
2019/11/30
空间效应
去屏蔽效应
Ha=4.68 Hb=2.40 Hc=1.10
2019/11/30
Ha=3.92
Hb=3.55 Hc=0.88
4.各类有机化合物的化学位移
磁共振波谱
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)。
磁共振现象
对图像进行定量和定性分析，提取有关样品的信息，如化学 位移、耦合常数等。
实验安全注意事项
磁场安全
确保磁场强度在安全范围内，避免对生物体造成 影响。
射频安全
合理控制射频场的功率和暴露时间，避免对实验 人员和样品造成热损伤。
样品安全
确保样品无毒、无害，避免对实验人员和环境造 成危害。
THANKS
3
射频脉冲的强度和持续时间可以调节，以控制原 子核的激发程度。
信号的接收与处理
01
当射频脉冲停止后，原子核会释放能量并回到低能 级状态。
02
释放的能量以电磁信号的形式被接收器捕捉，经过 处理后形成磁共振图像。
03
信号的处理包括信号放大、滤波、数字化等步骤， 以提取有用的信息。
磁共振图像的形成
通过将多个像素点的信号进行处 理，可以得到一幅磁共振图像。
谢谢
射频脉冲安全性
射频脉冲在人体组织中产生热效应， 需要控制热效应在安全范围内，避免 对组织造成损伤。
新技术发展与展望
人工智能辅助诊断
利用人工智能技术对磁共振图像进行自动分 析和诊断，提高诊断准确性和效率。
高磁场强度
高磁场强度可以提高图像分辨率和信噪比，是未来 磁共振成像的重要发展方向。
功能成像
功能成像技术可以提供更多关于人体生理和 病理过程的信息，有助于疾病的早期诊断和 治疗评估。
02
CHAPTER
磁共振原理
原子核的磁矩
01
原子核具有磁矩，即自旋角动量和磁矩。
02
原子核磁矩在外磁场中的取向不同，具有不同的能级。
当外界磁场变化时，原子核磁矩会受到能量变化的激发，产生
03
பைடு நூலகம்
生物活体成像的技术与进展
生物活体成像的技术与进展生物活体成像技术是指利用现代生物医学技术和成像技术对活体生物的内部结构、生理功能进行观察和研究的方法。
随着生物医学科学的发展和技术进步，生物活体成像技术成为诊断、治疗和监测疾病的重要工具之一，同时也为科学研究提供了更加准确、直观、深入的手段。
本文将介绍生物活体成像技术的类型、原理及其在不同领域的应用。
一、生物活体成像技术的类型生物活体成像技术主要分为以下几类：1、放射性活体成像技术：包括正电子发射断层成像（PET）、单光子发射计算机体层成像（SPECT）等，是利用放射性同位素标记的生物分子对活体进行成像。
2、光学活体成像技术：包括蛋白质荧光标记和近红外荧光成像两种方式，可以对活体内部结构和生理功能进行高分辨率成像。
3、磁共振活体成像技术：包括磁共振成像（MRI）和磁共振波谱（MRS）等，可以对活体内部结构、代谢变化等进行成像和分析。
4、超声活体成像技术：包括超声成像（US）和超声弹性成像（USE）等，是利用超声波对活体进行成像和研究。
二、生物活体成像技术的原理不同类型的生物活体成像技术有不同的原理和方法。
放射性活体成像技术是通过标记放射性同位素，利用该同位素自发放射引发的能量释放和衰变所产生的射线对活体进行成像。
蛋白质荧光标记和近红外荧光成像的原理是将荧光蛋白或其他特定分子标记到感兴趣的生物组织和器官中，然后利用特定的激发光波长激发该荧光物质，得到荧光信号进行成像。
磁共振活体成像技术的原理是利用磁场和射频信号对活体进行成像。
超声活体成像技术则是利用超声波和声学窗口对活体进行成像和研究。
无论是哪种成像技术，其主要原理都是依据成像物质（如荧光物质、同位素、超声等）与活体本身的相互作用，通过不同的成像手段将失真性质的物理信号转化为可视化的图像。
三、生物活体成像技术的应用生物活体成像技术在生物医学研究中有着广泛的应用，以下分别从放射性活体成像、光学活体成像、磁共振活体成像和超声活体成像四个方面介绍其应用样例。
活体成像技术在老鼠中枢神经系统研究中的应用
活体成像技术在老鼠中枢神经系统研究中的应用研究中枢神经系统是神经科学研究的重要领域，而老鼠被广泛应用于中枢神经系统研究中。
随着科技的不断发展，活体成像技术在老鼠中枢神经系统研究中变得越来越重要。
本文将介绍活体成像技术的种类以及在老鼠中枢神经系统研究中的应用。
一、活体成像技术的种类活体成像技术是指以非侵入性的方式获取生物体内部或外部的图像、结构和功能信息的技术。
在老鼠中枢神经系统研究中，常用的活体成像技术主要包括以下四种。
1. 电生理技术：电生理技术是一种直接记录神经元电活动的技术。
通过电极插入老鼠大脑中特定的脑区，可以记录下该区域神经元的电活动信息。
电生理技术的优点是时间分辨率高，可以精确记录单个神经元的电信号，但缺点是空间分辨率差，只能记录一个局部区域的电信号。
2. 荧光成像技术：荧光成像技术是通过检测特定荧光蛋白的发光情况来反映生物体内部结构和功能的技术。
在老鼠中枢神经系统研究中，常用的荧光蛋白有GCaMP、ChR2等。
该技术可以对整个神经元群落进行成像，时间分辨率较高，但空间分辨率相对较差。
3. 磁共振成像技术：磁共振成像技术是利用强磁场和无线电波来获取器官和组织的图像的技术。
在老鼠中枢神经系统研究中，常用的磁共振成像技术有fMRI和MRI。
该技术可以对整个脑区进行成像，不侵入性强，但时间分辨率相对较低。
4. 二光子显微镜技术：二光子显微镜技术是一种用红外激光激发荧光信号的散射光谱成像技术。
在老鼠中枢神经系统研究中，该技术可以用于脑区切片的实时成像。
该技术不侵入性强，时间分辨率和空间分辨率都较高，但需要特殊的设备和昂贵的激光。
二、1. 观察神经元活动荧光成像技术和二光子显微镜技术可以用来观察神经元的活动。
GCaMP是一种钙离子指示剂，可以反映神经元内钙离子水平的变化。
通过对老鼠脑区注射GCaMP基因，可以实时观察神经元内部钙离子水平的变化情况。
而二光子显微镜技术可以用于对脑区切片进行成像，观察神经元的活动情况。
小鼠脑代谢物活体磁共振波谱分析及与离体样本磁共振波谱与质谱定
1摇 引 言
神经化学物质是大脑对机体生理活动进行精准调控的物质基础[1] 。 神经 / 精神疾病的发生与发展 一般都伴随有神经化学物质的代谢紊乱[2,3] 。 活体、原位、定量分析神经化学物质( 或脑代谢物) 的浓度 并动态监测其变化轨迹,对于神经 / 精神疾病研究、诊断和疗效评估具有重要的意义。 活体( In vivo) 质 子磁共振波谱(1 H鄄MRS) 是现有的为数不多的可无创定量检测区域性脑代谢物浓度的方法之一,已被 广泛应用于神经 / 精神疾病( 如帕金森氏综合征,PD) 的临床诊断和基础研究中[4,5] 。 利用活体1 H鄄MRS 技术测得的脑代谢物的浓度也被证实与其所在脑区的结构、功能或病理状态有关[6] 。
第 47 卷
分析化学 ( FENXI HUAXUE) 摇 研究报告
第 10 期
摇摇摇摇摇摇摇 摇摇摇摇
摇摇摇摇摇摇摇摇 摇摇摇
2019 年 10 月
Chinese Journal of Analytical Chemistry
1671 ~ 1679
DOI:10. 19756 / j. issn. 0253鄄3820. 191439
摘摇 要摇 以水为内标的活体质子磁共振波谱(1 H鄄MRS) 可非侵入性、原位、同时、定量分析多种脑代谢物的浓 度,在临床神经 / 精 神 疾 病 诊 断、疗 效 评 估 及 相 关 基 础 研 究 中 得 到 广 泛 应 用。 为 验 证 以 水 为 内 标 的 活 体 1 H鄄MRS定量分析的准确性,本研究采集了小鼠纹状体和内侧前额叶脑区的活体1 H鄄MRS,测定了 N鄄乙酰基天 冬氨酸( NAA) 、谷氨酸( Glu) 、牛磺酸( Tau) 、谷氨酰胺( Gln) 和谷胱甘肽( GSH) 这 5 种代谢物的绝对浓度;随 后采集对应脑区的组织样本,经萃取后用液体核磁共振波谱(1 H鄄NMR) 和超高效液相色谱鄄串联质谱联用 (UHPLC鄄MS / MS) 法定量分析上述代谢物。 经统计比较发现:3 种方法所测得的 NAA、Glu 和 Tau 的绝对浓度 无显著差异,且与 文 献 报 道 一 致, 提 示 活 体 1 H鄄MRS 定 量 分 析 具 有 与 离 体 分 析 基 本 一 致 的 准 确 性。 活 体 1 H鄄MRS和脑组织萃取样本1 H鄄NMR 定量分析所得的 Gln 和 GSH 的绝对浓度无显著差异。 UHPLC鄄MS / MS 测 得的 Gln 和 GSH 浓度与磁共振方法所得的结果显著不同,这可能是在样品前处理、离子化或定量过程中引入 了系统误差所致。 本研究初步验证了联合运用活体1 H鄄MRS 和离体磁共振 / 质谱方法对同一脑区中多种代谢 物进行同步定量分析的可行性。
磁共振波谱成像
无创性
2019
不会对人体造 成创伤
2021
适用于各种人群， 包括儿童、孕妇
等特殊人群
01
02
不需要注射造 影剂
2020
03
04
避免辐射暴露
2022
实时性
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
磁共振波谱成像 可以实时监测组 织内的代谢变化， 为临床医生提供 实时的信息支持。
实时性使得磁共 振波谱成像在肿 瘤诊断、治疗效 果评估等方面具 有重要的应用价 值。
的应用
生物研究
生物分子结构研究： 通过磁共振波谱成 像技术，可以研究 生物分子的结构， 如蛋白质、核酸等。
生物代谢研究：磁 共振波谱成像技术 可以用于研究生物 体内的代谢过程， 如糖代谢、脂质代
谢等。
生物信号传导研究： 磁共振波谱成像技 术可以用于研究生 物信号传导过程， 如神经信号传导、 激素信号传导等。
磁共振波谱成像的 优点包括：无创、 无辐射、高分辨率、 高对比度等。
磁共振波谱成像的 应用领域包括：医 学诊断、生物医学 研究、材料科学等。
磁共振波谱成像的应 用
医学诊断
磁共振波谱成像在 神经系统疾病诊断
中的应用
磁共振波谱成像在 肌肉骨骼系统疾病
诊断中的应用
磁共振波谱成像在 肿瘤诊断中的应用
磁共振波谱成像在 心血管疾病诊断中
04
磁共振成像的应用：医学诊断、 科学研究、工业检测等
波谱成像技术
01
磁共振波谱成像原 理：利用磁共振现 象，通过检测组织 中的氢原子核在磁 场中的共振信号， 实现对组织结构的 成像。
02
磁共振波谱成像 技术特点：无创、 无辐射、高分辨 率、高对比度、 多参数成像。
脑干及小脑病变的质子磁共振波谱研究
Ｃｌ ｉ ｎ ｉ ｃ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈ Ｍ ＲＳ ｆ ｏ ｒ Ｄｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｂ ｒ ａ ｉ ｎ — ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ Ｃ ｅ ｒ ｅ ｂ ｅ ｌ ｌ ｕ ｍ ＷＡＮＧ Ｊｕ ａ ｎ ．ＺＨ０Ｕ Ｙｉ — ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ．ＸＩ Ａ
维普资讯
１ ０ ０
Ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ Ｉ ｎ ｊ ｕ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｒｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ 。 Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ ０ ７ ・ Ｖｏ １ ． ２ ， Ｎ ｏ ． ２
ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｏ ｆ ＮＡＡ／ Ｃｒ ａ ｎ ｄ ＮＡＡ／ （ Ｃｈ ｏ ＋Ｃｒ ）ｉ ｎ ｔ ｕ ｍｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｎ ｔ ｕ ｍｏ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ｗｅ ｒ ｅ ｍｕ ｃ ｈ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ（ Ｐ＜ ０ ． ０ ５ ） ．Ｔｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅｏ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ｗｅ ｒ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｎ ｔ ｕ ｍｏ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ。ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｃｈ ｏ ／ Ｃｒ ｉ ｎ
ｏ ｆ ＮＡＡ／ Ｃｒ ａ ｎ ｄ ＮＡＡ／ （ Ｃｈ ｏ ＋ Ｃｒ ）ｉ ｎ ｔ ｕ ｍｏ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ，ｗｈ ｅ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｎ ｏ ｎ — ｔ ｕ ｍｏ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ． Ｔｈ ｅ
磁共振功能成像的临床应用
03
磁共振功能成像的优势与局限性
优势
无电离辐射
磁共振功能成像利用磁场和射 频脉冲进行成像，无电离辐射
，对患者的健康影响较小。
高软组织分辨率
磁共振成像能够提供高分辨率 的软组织图像，有助于发现和 诊断肿瘤、炎症和其他软组织 病变。
多参数成像
磁共振功能成像可以获取多种 参数，如T1、T2、扩散等，提 供更多信息用于诊断和鉴别诊 断。
常用功能成像技术
扩散加权成像（DWI）
用于检测水分子扩散运动的变化，反映组织 微观结构的变化。
磁敏感加权成像（SWI）
利用磁场不均匀性引起的局部磁化率变化来 反映组织的微细结构。
灌注加权成像（PWI）
用于检测组织血流灌注的变化，反映组织血 流动力学状态。
波谱成像（MRS）
利用不同组织中化学物质代谢的差异来反映 组织的功能代谢状态。
结构和代谢变化，有助于疾病的早期诊断和预后评估。
02
动态对比增强成像（DCE）
DCE技术通过动态观察对比剂在血管内的分布和流动情况，能够评估组
织的血流动力学特征，有助于肿瘤、炎症等疾病的鉴别诊断。
03
磁敏感加权成像（SWI）
SWI技术利用不同组织间的磁敏感差异，能够显示脑部微出血、微钙化
等细微结构，提高对脑部疾病的诊注成像
用于评估心肌灌注情况，诊断心 肌缺血和心肌梗死。通过观察心 肌血流灌注情况，可以评估心脏 功能和预后。
心脏功能成像
通过磁共振功能成像技术，可以 评估心脏的收缩和舒张功能，诊 断心肌病、心力衰竭等疾病。
内分泌系统疾病
甲状腺疾病诊断
磁共振功能成像可以检测甲状腺结节的存在，并评估其恶性风险。通过观察结 节的血流动力学和代谢活动，有助于诊断甲状腺癌。
质子磁共振成像(MRI)
质子磁共振成像（MRI）在医学领域，质子磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种常用的无创诊断工具，其原理基于核磁共振现象。
通过使用强磁场和无害的无线电波，MRI技术可以生成人体内部详细的断层图像，提供医生对疾病和病变的准确诊断。
一、MRI的基本原理MRI技术基于核磁共振现象，通过测量原子核在磁场中的行为来获得图像信息。
在MRI过程中，人体置于强磁场中，常用的磁场强度通常为1.5或3.0特斯拉。
这个强大的磁场会将人体内的质子（氢原子核）的磁矩取向与磁场一致。
接下来，医生通过发送一系列的无线电波脉冲来扰动质子的磁矩，并接收返回的信号。
二、MRI的图像生成过程在MRI扫描中，患者被放置在医疗设备的磁共振机中。
首先，设备会利用强磁场对患者体内的质子进行定向，再向患者体内发送无线电波脉冲，以激发质子的共振。
患者体内的质子会发出特定频率的信号，这些信号通过接收线圈和放大器被检测到，并送入计算机进行处理。
三、MRI的应用领域MRI技术具有出色的解剖分辨率，在医学检查中广泛应用。
它可用于诊断各种器官和组织的病变，如脑部疾病、肿瘤、关节炎等。
与传统的X射线和CT扫描相比，MRI不使用任何放射线，并且对人体无害，因此成为了医学界的一大突破。
四、MRI的优势与局限MRI相较于其他医学成像技术具有明显的优势，首先是其无辐射特性，对于孕妇和儿童来说尤为重要。
其次，由于其高分辨率和对软组织成像的能力，MRI可以提供更详细、准确的图像，有助于医生做出准确的诊断。
但是，MRI成像时间较长，对于一些患者来说可能需要保持静止状态较长时间，这对于不适应这种环境的患者来说可能会造成不便。
五、MRI的发展前景随着技术的不断进步，MRI设备和扫描技术的质量也得到了显著提高。
磁场强度和分辨率的提升，使得MRI成像更加清晰和准确。
随着新的磁共振成像技术的出现，如功能性磁共振成像（fMRI）和磁共振波谱成像（MRSI），MRI在研究和诊断中的应用将进一步拓展。
磁共振波谱MRS的原理和临床应用
MRI与MRS的区别： MRI尽量去除化学位移的作用，并突出反 映组织间T1、T2的差异，而MRS恰恰要利 用化学位移的作用来确定代谢物的种类和 含量。
1 1946年美国斯坦福F.布洛克和哈弗大学 E.M.帕塞尔小组均同时记录到液体样品和固 体样品的磁共振信号。 2 20世纪50年代桑德斯和柯克伍德首次成功 的利用MRS直接观测生物大分子40MHz的 核糖核酸酶的MRS。此后，又连续测到其 他蛋白质、核酸、磷脂等相应组分。
在研究生物大分子时，MRS有以下技术特 点： 1 不破坏生物高分子的结构（包括空间结构） 2 在溶液中测定符合生物体的常态，也可测 定固体样品，比较晶态和溶液态构象的异 同。 3 不仅可以用来研究构象而且可以用来研究 构象变化即构象动力学过程。
4 可以提供分子中个别基团的信息，对于比 较小的多肽和蛋白质已经可以通过二维的 MRS获得三维的结构的信息。 5 可用来研究活细胞和活组织。
MRS在生物体中研究范围很广： 1 确定生物分子的成分和浓度，特别是可不破坏组织细胞 而测得其组分；确定异构体比例；确定分子解离状态；确 定金属离子或配基是否处于结合状态；以及测定细胞内外 的PH值等。 2 热力学的研究：测定酶与底物、配基、抑制剂的结合常 数；测定可解离基团的PK值，特别是生物大分子中处于不 同微环境的同类残基的同类基团的不同PK值。
化学环境指的是，原子核所在的分子结构。同一种原子 核处在不同的分子结构中，甚至同一个分子结构的不同位 置或者不同的基团中，其周围的电子数和电子分布都将有 所不同，因而受到的磁屏蔽作用也不同。处于化合物中的 同一种原子核，由于所受磁屏蔽作用的程度不同，将具有 不同的共振频率，这就是所谓的化学位移现象，也是磁共 振波谱成像的基础。
脑磁共振波谱成像技术及应用课件
图像重建原理
信号采集
通过预设的扫描序列，对选定区 域进行多角度、多层面扫描，获
取大量的原始数据。
数据处理
对原始数据进行预处理、滤波、傅 里叶变换等操作，提取出有用的信 息。
图像重建
根据处理后的数据，利用图像重建 算法，脑磁共振波谱成像技术的应用领 域
神经科学研究
神经元代谢物研究
药物研发与疗效评估
药物作用机制研究
通过观察药物对大脑代谢的影响，有助于深入了解药物的疗效和 作用机制，加速新药的研发进程。
药物疗效评估
在临床试验阶段，利用磁共振波谱成像技术评估药物的疗效，有助 于筛选有效药物和优化治疗方案。
个体化用药指导
根据患者的代谢特征和药物反应，指导个体化的用药方案，提高药 物的疗效和安全性。
定义
脑磁共振波谱成像技术是一种非侵入性的检查方法，通过测量人体组织内化学 物质的核磁共振信号，以反映组织代谢和生化变化。
原理
利用不同化学物质在磁共振磁场中的共振频率和弛豫时间的不同，通过射频脉 冲激发和检测组织内的氢质子信号，从而获得组织内的代谢物浓度和分布信息 。
技术发展历程
1970年代
磁共振成像技术诞生，开始应 用于医学领域。
预扫描
进行预扫描以确定最佳的实验 参数。
定位扫描
确定感兴趣的脑区并进行定位 。
数据采集
采集脑组织的代谢物信号。
数据处理
对采集到的数据进行预处理、 分析和解读。
安全防护与注意事项
磁场安全
确保受试者体内无金属 异物，避免产生磁悬浮
等危险。
噪声防护
实验过程中应采取措施 降低噪声，保护受试者
的听力。
辐射防护
1980年代
大鼠急性脑损伤后脑局部代谢磁共振波谱分析
磁共振波谱分析刘卫平 易声禹 章 翔 李安民 付相平李 兵 顾建文 梁景文 摘要 目的：本实验研究鼠急性颅脑损伤局部脑组织代谢的情况，以找出颅脑损伤与恢复过程中局部脑组织各种代谢成分变化的规律。
方法：采用自由落体致鼠脑损伤模型，伤后30分钟、3、24、168小时取材，用核磁共振波谱法分析颅脑损伤局部脑组织代谢的变化。
各组间采用t检验。
结果：颅脑损伤后伤区脑组织乳酸含量于伤后3小时已显著增高(P＜0.01)，伤后24小时仍然明显高于正常。
胆碱于伤后3小时已有明显升高，24小时达高峰(P＜0.01)。
N-乙酰门冬氨酸含量自伤后3小时明显降低，伤后24～168小时仍然显著低于正常(P＜0.01)。
谷氨酸自伤后30分钟开始明显降低，3小时降到最低水平(P＜0.01)。
结论：实验表明颅脑损伤后3小时伤区脑组织已显著呈缺血性改变，伤后24小时达高峰。
关键词 颅脑损伤 局部脑组织代谢 核磁共振波谱Magnetic resonance spectroscopy study of regional metabolism after acute brain injury in rats Liu Weiping, Yi Shengyu, Zhang Xiang, et al. Department of Neurosurgery, Xijing Hospital, The Fouth Military Medical University, Xi'an, 710032 Abstract Objectives: To study the changes of regional brain metabolism after acute brain injury in rats. Methods: The changs of regional brain tissues were detected by magnetic resonance spectroscopy. Results: The levels of lactate are significantly increased at 3 hours to 24 hours (P＜0.01) and choline increased at 3 hours, reached to its peak at 24 hours (P＜0.01). But, the levels of N-acetylaspartate decreased significantly at 3 hours to 168 hours (P＜0.01) and glutamate levels lower at 30min, then reached to the lowest levels at 3 hours after brain injury (P＜0.01). Conclusions: The experiments showed that ischemia was present in the regional area of brain at 3h and reached its peaks at 24 hours after acute brain injury. Key words Brain injury Regional brain metabolism Magnetic resonance spectroscopy 核磁共振波谱(MRS)是分析化学中一项有力工具。
脑膜瘤的质子磁共振波谱分析护理课件
目录
• 脑膜瘤概述 • 质子磁共振波谱分析 • 脑膜瘤患者的护理 • 质子磁共振波谱分析在脑膜瘤护理中的展
望
01
脑膜瘤概述
定义与分类
定义
脑膜瘤是一种起源于脑膜组织的 良性肿瘤，通常生长缓慢，病程 较长。
分类
脑膜瘤根据其发生部位和特点可 分为颅内脑膜瘤和椎管内脑膜瘤 ，其中颅内脑膜瘤较为常见。
理服务。
未来研究方向将包括优化质子磁共振波 谱分析的参数设置、提高检测的灵敏度 和特异性，以及探索该技术在脑膜瘤护
理中的新应用领域。
此外，随着人工智能和机器学习技术的 发展，质子磁共振波谱分析的数据处理 和分析将更加自动化和智能化，有助于
提高结果的准确性和可靠性。
提高质子磁共振波谱分析在脑膜瘤护理中的应用价值
调整治疗方案提供依据。
质子磁共振波谱分析在脑膜瘤护理中的应用已经从临床研究逐步走向临 床实践，越来越多的医疗机构开始将该技术应用于脑膜瘤患者的护理中 。
质子磁共振波谱分析在脑膜瘤护理中的未来发展方向
随着技术的不断进步，质子磁共振波谱 分析在脑膜瘤护理中的应用将更加广泛 和深入。未来，该技术有望实现更快速 、更准确的检测，为患者提供更好的护
THANKS
感谢观看
质子磁共振波谱分析在脑膜瘤中的应用
脑膜瘤定性诊断
脑膜瘤治疗监测
通过分析脑膜瘤组织内的代谢产物， 如胆碱、肌酸、乳酸等，有助于对脑 膜瘤进行定性诊断。
质子磁共振波谱分析可以监测脑膜瘤 治疗过程中的组织代谢变化，为治疗 效果评估提供依据。
脑膜瘤分级与预后评估
根据脑膜瘤的代谢产物变化，可以对 脑膜瘤进行分级，并评估患者的预后 情况。
配合手术操作
通过质子磁共振波谱分析间接检测乙酰胆碱含量的方法[发明专利]
![通过质子磁共振波谱分析间接检测乙酰胆碱含量的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c5dc8a6283d049649a6658b1.png)
专利名称：通过质子磁共振波谱分析间接检测乙酰胆碱含量的方法
专利类型：发明专利
发明人：王建枝
申请号：CN200710051916.X
申请日：20070419
公开号：CN101290297A
公开日：
20081022
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了通过质子磁共振波谱分析(Proton MR spectroscopy，H MRS)获得大鼠胆碱信号间接反映大鼠乙酰胆碱含量的一种检测方法。
该方法比较了正常大鼠海马、纹状体、额皮质以及驱体感觉皮层区域总胆碱和乙酰胆碱含量的关系，经双变量及线性回归分析，大鼠总胆碱和乙酰胆碱含量在上述四个脑区有显著相关性，结果表明：通过质子磁共振波谱分析获得的大鼠胆碱信号作为大鼠乙酰胆碱含量的预报值有统计学意义。
同时，因为乙酰胆碱的丢失是早老性痴呆的一个极其重要的神经病理学变化，因此，该方法可望应用于早老性痴呆的无创性早期临床诊断。
申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号
国籍：CN
代理机构：武汉开元专利代理有限责任公司
代理人：樊戎
更多信息请下载全文后查看。
Ⅰ型糖尿病大鼠脑内代谢物的高分辨磁共振波谱研究的开题报告
Ⅰ型糖尿病大鼠脑内代谢物的高分辨磁共振波谱研
究的开题报告
背景：
糖尿病是一种常见的代谢性疾病，其主要特征是血液中的葡萄糖水
平升高，导致组织和器官对葡萄糖的利用减少。
另一方面，糖尿病也可
以影响中枢神经系统的代谢，导致不良后果，例如认知功能障碍和神经
元损伤。
然而，尚不清楚糖尿病如何影响大脑内代谢物的变化，需要进
一步研究。
研究问题：
本研究旨在探索糖尿病对大鼠脑内代谢物的影响，特别关注糖尿病
对神经递质、神经营养因子以及酸碱平衡等方面的影响。
研究方法：
采用高分辨磁共振波谱技术对糖尿病大鼠脑内代谢物进行检测和分析。
选择6只2个月龄的雄性SD大鼠，其中3只注射链脲佐菌素导致糖尿病，3只注射生理盐水作为对照组。
分别在糖尿病建立成功后，把大鼠置于磁共振成像仪内，进行高分辨磁共振波谱检测。
利用主成分分析和
聚类分析等统计学方法，研究脑内代谢物的变化规律和相关因素。
预期结果与意义：
通过本研究，预计可以探明糖尿病对大鼠脑内代谢物的影响及机制，并为研究糖尿病相关并发症提供依据。
同时，本研究对于开发针对糖尿
病相关神经代谢异常的新药也有一定的意义。
活体颅内肿瘤磁共振质子波谱的初步研究
活体颅内肿瘤磁共振质子波谱的初步研究摘要目的：通过磁共振波谱研究初步揭示肿瘤的异常代谢状态与其组织学类型、良恶性分级以及临床病理生理过程之间的联系。
方法：应用磁共振质子波谱对13例活体颅内肿瘤组织的代谢化合物变化进行研究，并作了相对定量分析；将Cho/Cr、 Cho/NAA、Cr/NAA等指标按照病理类型分组进行分析。
结果：肿瘤组织的波谱表现为Cho/Cr、Cho/NAA比值的普遍升高，不同种类的肿瘤之间上述指标变异较大；脑膜瘤组Cho/Cr比值明显高于胶质瘤组和正常人组，其Cho/cr比值的均数之间存在显著差异(P＜0.05)；良性与恶性肿瘤中均可出现乳酸(Lac)信号。
结论：颅内肿瘤的磁共振质子波谱变化可以反映肿瘤组织的病理类型和良恶性分级。
有助于深入了解颅内肿瘤的生化代谢机制和临床病理、生理过程。
关键词磁共振波谱分析脑肿瘤代谢In vivo proton magnetic resonance spectroscopy studies of metabolism of intracranial tumors Luan Wenzhong, Zhang Jian, Li Qingfeng. Department of Neurosurgery, People's Hospital of Beijing me-dical University, Beijing 100044 Abstract Objective:To study the changes of H-MRS of intracranial tumors. Method: Thirteen patients with intracranial tumors were studied with localized proton magnetic resonance spectroscopy (H-MRS)in vivo. All spectra were obtained by using a 2.0 T whole body MR imaging system. Result:Spectra of these tumors exhibited high Cho/Cr and Cho/NAA ratios, and histologically different tumors showed obvious variation in the metabolite ratios. Significant differences between meningiomas and astrocytomas were found for Cho/Cr ratio by statistical evaluation. The spectra obtained after operation were remarkably different from those of preoperation. Conclusion: H-MRS could serve as a non-invasive clinical test for therapeutic and prognostic uses.Key words Magnetic resonance spectroscopy Brain tumor Metabolism.磁共振波谱分析(MRS)技术近年来发展迅速，已经实现了无创性活体内选择性定位检测组织细胞的代谢信息。
1H磁共振波谱在大鼠C6脑胶质瘤致痫性评估中的应用
1H磁共振波谱在大鼠C6脑胶质瘤致痫性评估中的应用范国光;王丽君;王璐;舒红;丁长伟;郭启勇【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2007(011)044【摘要】目的:1H磁共振波谱是研究活体脑组织及肿瘤组织代谢与生化指标测定的非侵袭技术,实验通过对种植C6脑胶质瘤大鼠的1H磁共振波谱在体观察,为非侵袭性评价肿瘤的致痫性提供帮助.方法:实验于2007-03/07在中国医科大学附属盛京医院中心实验室完成.①分组处理:选用雌性近交系Wistar大鼠共40只,随机分为实验组和对照组两组各20只.实验组制作C6脑胶质瘤移植动物模型,根据皮质脑电图记录结果确定癫痫发作,并将其分为致痫组与非致痫组;对照组在相同部位注射等量Ham's F-12培养液.②观察指标:所有大鼠取出内置皮质电极后行1H磁共振波谱检查.分别选择肿瘤周围区及肿瘤实质区作为感兴趣区对每一体积元进行化学位移成像.所测定的主要代谢产物包括N-乙酰基天门冬氨酸、肌酸、胆碱、乳酸/脂质、谷氨酸及γ-氨基丁酸.以肌酸为参照波峰,分别计算各代谢产物与肌酸波的积分面积进行比较.结果:32只大鼠纳入结果分析.①实验组大鼠C6脑胶质瘤肿瘤实质区及肿瘤周围区胆碱及脂质波峰高于对照组(P＜0.01,0.05);而肿瘤实质区N-乙酰基天门冬氨酸及谷氨酸波峰高于对照组(P＜0.05).②C6脑胶质瘤致痫组肿瘤周围区谷氨酸波峰高于非致痫组(P＜0.01);而γ-氨基丁酸波峰低于非致痫组(P＜0.01).同时,肿瘤周围区乳酸/肌酸两组间比较差异也具有统计学意义(P＜0.05).结论:①1H 磁共振波谱检查可为脑胶质瘤的恶性程度及其侵袭性的活体判定提供依据.②通过活体监测肿瘤周围皮质谷氨酸与γ-氨基丁酸二者含量的变化,也可为非侵袭性评价肿瘤的致痫性提供帮助.【总页数】4页(P8895-8898)【作者】范国光;王丽君;王璐;舒红;丁长伟;郭启勇【作者单位】中国医科大学附属盛京医院放射科,辽宁省沈阳市,110004;大连医科大学附属第一医院放射科,辽宁省大连市,116011;中国医科大学附属盛京医院放射科,辽宁省沈阳市,110004;中国医科大学附属盛京医院放射科,辽宁省沈阳市,110004;中国医科大学附属盛京医院放射科,辽宁省沈阳市,110004;中国医科大学附属盛京医院放射科,辽宁省沈阳市,110004【正文语种】中文【中图分类】R742.1【相关文献】1.磁共振扩散张量成像在大鼠C6脑胶质瘤分级中的应用研究 [J], 李香营;蒋锡丽;杨光;陈建强;战跃福;唐少虎;韩向君2.氢质子磁共振波谱在弥漫性轴索损伤评估中的临床应用 [J], 吴剑;沈国良;牟朝辉;黄丹江;李春茂;黄志澄;应勇3.1H磁共振波谱在脑胶质瘤放射治疗中的应用进展 [J], 高宇;闫文明4.^1H磁共振波谱在脑胶质瘤放射治疗中的应用进展 [J], 高宇;闫文明;5.视频脑电图联合磁共振成像在症状性癫(痫)患儿致灶定位诊断中的应用效果 [J], 杨光磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
强迫症大鼠模型敏感脑区代谢物的磁共振波谱动态分析
强迫症大鼠模型敏感脑区代谢物的磁共振波谱动态分析许晓杰;卢辉群;叶波;周玮;叶向阳;蔡杭美【期刊名称】《江苏大学学报（医学版）》【年(卷),期】2015(000)004【摘要】目的：运用磁共振氢质子波谱（1 H-MRS ）技术对多巴胺激动剂喹吡罗强迫症模型大鼠的海马、额叶组织代谢物进行动态定量分析。
方法：将40只行为学评分相近的SD大鼠随机分成对照组（10只）及喹吡罗组（30只），喹吡罗组大鼠每周进行2次喹吡罗颈部皮下注射，对照组给予同等剂量的生理盐水颈部皮下注射，共给药10次；每次给药后对每只大鼠进行3．0 T超高场强MRI扫描及磁共振质子波谱检测，检测指标包括N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、胆碱复合物（Cho）及肌醇（MI），分别计算NAA、Cho、MI与Cr的比值。
结果：①与对照组比较，喹吡罗组大鼠双侧海马区NAA／Cr自建模第10天起明显减低，自第24天起明显升高，P均＜0．05；双侧额叶区NAA／Cr从第10天开始较对照组明显升高（P＜0．05），第21－34天维持在第21天的水平左右。
②喹吡罗组大鼠双侧额叶区Cho／Cr值自第21天起较对照组明显升高（P＜0．05）；而海马区Cho／Cr与对照组比较未见明显变化（P＞0．05）。
③喹吡罗组大鼠双侧海马区MI／Cr值从第7天开始较对照组明显减低（P＜0．05），第21－34天维持在第21天水平左右；双侧额叶区MI／Cr值较对照组未见显著变化（P＞0．05）。
结论：喹吡罗组大鼠脑内多个代谢物指标存在异常，且部分呈现一定的规律性。
%Objective:To analyze the metabolism of the hippocampus and frontal lobe tissue of the rat obsessive compulsive disorder model by 1 H-MRS.Methods:A total of 40 SD rats were randomlydivided into control group and quinpirole group,10 rats in control group,30 rats in quinpirole group.The rats in quinpirole group received quinpirole subcutaneous injection twice a week,the control group received the same amount of saline injection.All of the rats were injected ten times.Every time after delivery,all of the rats received 3.0T MRI and analyzing technology 1 H-MRS(indexes including NAA,Cr,Cho and MI).Re-sults:① Compared with the control group,the values of NAA/Cr of the bilateral hippocampus of the quin-pirole group were significantly reduced from the 10th day (P<0.05),and the values began to significantly rise from the 24th day (P<0.05);the values of NAA/Cr of the bilateral frontal lobe of the quinpirole group were significantly rose from the 10th day(P<0.05),and keep the same level on the 21 -34th day.②The values of Cho/Cr of the bilateral frontal lobe of the quinpirole group were significantly rose from the 2 1 th day (P<0.05);but the values of hippocampus had no obvious change (P>0.05).③ The values MI/Cr of the bilateral hippo campus of the quinpirole group were significantly reduced from the 7 th day,and keep the same level on the 21 -34th day (P<0.05);but the values of frontal lobe had no obvious change(P>0.05).Conclusion:Many metabolite indexes were abnormal in quinpirole rat model,and some showed certain regularity.【总页数】5页(P282-285,289)【作者】许晓杰;卢辉群;叶波;周玮;叶向阳;蔡杭美【作者单位】扬州大学附属泰兴市人民医院CT室，江苏泰兴225400;扬州大学附属泰兴市人民医院CT室，江苏泰兴225400;扬州大学附属泰兴市人民医院CT室，江苏泰兴225400;扬州大学附属泰兴市人民医院CT室，江苏泰兴225400;扬州大学附属泰兴市人民医院CT室，江苏泰兴225400;扬州大学附属泰兴市人民医院CT室，江苏泰兴225400【正文语种】中文【中图分类】R749【相关文献】1.烧伤应激大鼠脑组织代谢物的多体素磁共振波谱动态分析 [J], 皮厚山;陈自谦;王晓阳2.1H磁共振波谱对局灶性脑缺血大鼠脑内代谢物变化的定量评估 [J], 周仁兰;谢鹏;罗天友;吕发金;牟君;王运良3.首诊成人强迫症脑3D-多体素氢质子磁共振波谱分析 [J], 季蕴辛;陈远浩;阮列敏;阮新忠;张庆玉;杨璐;邬丹娟;朱爱珍;张立4.大鼠抑郁症模型脑磁共振成像和波谱研究 [J], 王雪琦;卢广5.小鼠脑代谢物活体磁共振波谱分析及与离体样本磁共振波谱与质谱定量分析的比较研究 [J], 陈炜; 雷和花; 宋涛; 张利民; 雷皓因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
活体质子磁共振波谱法检测听觉剥夺大鼠下丘脑组织代谢变化的初步研究[摘要] 目的运用活体质子磁共振波谱法研究听觉剥夺大鼠下丘脑组织代谢变化,探讨听觉中枢可塑性的可能分子机制。
方法选取8只雄性SD大鼠,应用高场强MRI(7.0 T)微磁共振波谱仪行 1H磁共振波谱( 1H-MRS)分析,每只大鼠做2次MRS扫描:第1次对正常大鼠扫描作为自身对照,第2次在听觉剥夺(双侧耳蜗切除)后第4 d进行。
采集感兴趣区(ROI)左侧下丘脑内波谱,分析该区N-乙酰天冬氨酸/肌酸(NAA/Cr)和胆碱/肌酸(Cho/Cr)值的变化。
结果听觉剥夺大鼠左侧下丘脑组织Cho/Cr值(0.637±0.044)显著低于听觉剥夺前(0.764±0.062,t=4.800,P＜0.01)。
听觉剥夺前后NAA/Cr值(分别为1.192±0.057,1.235±0.082)差异无统计学意义(t=1.265,P>0.05)。
结论 1H-MRS可以在活体状态下用于研究听觉中枢系统的组织代谢变化,Cho/Cr比值下降可能是听觉剥夺后下丘脑神经元损伤的早期标志。
[关键词] 听觉剥夺;下丘脑;磁共振波谱法;大鼠听觉中枢像其他感觉系统一样具有可塑性,外周听器损伤后听觉中枢产生从基因水平到系统功能的广泛的变化。
磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)是目前唯一可以用来在活体无损伤状态下检测细胞水平代谢变化的非侵入性技术。
20世纪70年代中期MRS就已应用于人和动物组织器官的活体检测,近年来随着MRS技术的迅速发展和美国FDA对MRS技术的认可,MRS已从实验室研究转入临床应用阶段。
它的应用对了解各种疾病的生化、病理生理变化以及对临床诊断、判断疾病预后及治疗效果均有非常重要的意义[1-2]。
本实验利用高场强Bruker 7.0 T微磁共振波谱仪,在活体状态下对正常及听觉剥夺大鼠左侧下丘脑组织进行 1H磁共振波谱( 1H-MRS)分析,检测其代谢物质的含量及变化,以探讨听觉中枢可塑性的可能分子机制。
1 材料与方法1.1 实验动物选择8只正常健康雄性SD大鼠(由东南大学医学院实验动物中心提供),体重300~350 g,无中耳感染,行听觉脑干反应(ABR)检测,排除双耳听阈大于45 dB。
1.2 听觉剥夺动物模型参照文献[3]中的方法:1%戊巴比妥钠(40 mg·kg-1)腹腔麻醉,在体视显微镜下做耳后1～2 cm长切口,钝性分离暴露听泡,去除听泡骨壁直到完全看清耳蜗结构,钩针机械破坏耳蜗各回,庆大霉素冲洗后缝合切口。
术后行ABR测试,ABR未引出证明造模成功。
在温热板上保护大鼠直至完全从麻醉中清醒,随后送至笼中饲养。
1.3 ABR检测方法测试在隔音屏蔽室进行,室温(20±2) ℃,1%戊巴比妥钠(40 mg·kg-1)腹腔麻醉,麻醉生效后安插针式电极,记录电极刺入前颅顶正中穿透皮肤至颅骨骨膜,置于冠状缝中点处,同时给声耳及对侧耳后皮下分别刺入参考电极和接地电极。
TDH-39型耳机给声,声源距耳廓 1 cm,诱发电位用信号处理机叠加处理,测试时刺激声为交替短声(clicks),重复率10次·s-1。
实验选用主要参数:带道滤波为32 Hz~3 kHz,扫描时间为10 ms,叠加为512次。
测试声强由110 dB SPL开始,接近阈值后按5 dB SPL逐档递减,电生理反应由针式电极引出,经放大及处理后以波形的方式显示于荧光屏,阈值以肉眼刚能辨认的脑干电位波群中Ⅲ波的声强表示。
1.4 1H-MRS分析1.4.1 麻醉与固定麻醉成功后将大鼠头部固定在特制的有机玻璃立体定向仪的支架上,并进行心跳和呼吸监测。
1.4.2 MRI 实验在德国Bruker 7.0 T(Pharma Scan 70/16)微磁共振波谱仪上(江苏省分子与功能影像重点实验室)进行。
采用T 2加权像扫描,TR 4 200 ms,TE 36 ms,扫描层厚1.0 mm,层间距1.2 mm,累积(NOA)1次,每次1个回波。
自嗅球向后共扫描15个层面,获得冠状位MR定位图像。
1.4.3 1H-MRS 参考《大鼠脑立体定位图谱》,在MRI图像上选定左侧下丘脑作为感兴趣区(ROI)采集信号(图1)。
1H局域谱采用点分辨波谱(PRESS)序列,TR 2 500ms,TE 20 ms,采集次数500次,采集体积3 mm×3 mm×3 mm,水抑制采用V APOR。
对测量所得自由衰减信号(FD)进行傅利叶转换得到 1H-MRS,应用仪器自身软件对波谱进行相位校正和基线修正,观察N-乙酰天冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)及肌酸(Cr)等信号强度改变,计算NAA/Cr和Cho/Cr值。
1.5 统计学处理数据以x±s表示,利用SPSS 11.0统计软件对测量的结果进行配对t检验,P＜0.05表示差异有统计学意义。
2 结果2.1 听觉剥夺前后大鼠左侧下丘脑组织 1H-MRS波谱图见图2、3。
图2 听觉剥夺前大鼠左侧下丘脑组织 1H-MRS波谱图图3 听觉剥夺4 d 大鼠左侧下丘脑组织 1H-MRS波谱图 2.2 听觉剥夺前后大鼠左侧下丘脑组织 1H-MRS检测结果听觉剥夺4 d后大鼠左侧下丘脑Cho/Cr值(0.637±0.044)显著低于听觉剥夺前(0.764±0.062,t=4.800,P＜0.01)。
听觉剥夺前后NAA/Cr值(分别为1.192±0.057,1.235±0.082)差异无统计学意义(t=1.265,P>0.05)。
见表1。
3 讨论许多研究表明,不同发育阶段,听力损失导致听觉中枢功能改变的同时,其结构形态﹑物质代谢﹑神经递质、相关基因及酶等也发生了变化。
表现为兴奋性和抑制性神经递质及其受体的表达升高或降低,突触结构和活性的改变,神经细胞凋亡,突触后电流及许多细胞分子改变[4]。
这一过程是多重因素共同作用的结果,它们在这一过程中的相互作用、相互联系,以及它们在听觉中枢重组中起到怎样的作用,还有待进一步研究。
下丘核(inferior colliculus,IC)是最重要的听觉中枢皮层下汇聚站,它在声音频率、强度、时间因素及声源定位的分析中均起着重要的作用,并受多种因素的影响[5];而且大鼠的下丘脑在中枢听觉传导通路中相对体积较大,MRI较易识别定位,因此本实验选择下丘脑作为测量的感兴趣区。
1H-MRS检查是一种评价体内组织和器官生化和代谢特征的非侵袭性检查方法,能提供细胞能量代谢、膜转运、神经元功能、选择性的神经递质活动等方面的信息。
位于波谱2.02 ppm的信号主要由NAA构成,被公认为是神经元的标记物。
位于波谱3.02 ppm的信号由Cr和磷酸肌酸构成,是能量代谢的关键产物;因为Cr的浓度在各种状态(包括病理状态)下相对稳定,所以许多波谱研究均将Cr 当作内参照,在一定程度上反映了代谢状态的变化。
NAA与Cr的比值即相对定量可作为反映神经元功能的指标,其比值降低是神经元数量缺少和功能障碍的标志[6]。
Aydin等[7]的研究显示,音乐家左侧颞平面NAA浓度比未经过音乐训练者高,差别显著;Cho和Cr浓度差别不显著;并认为NAA浓度增加可能是局部神经元密度增加的结果。
长期的专业音乐训练可导致神经代谢物浓度的显著变化,这可能反映了音乐家大脑使用依赖性(use-dependent)调整的生理机制。
本实验检测听觉剥夺大鼠下丘脑组织中NAA/Cr未见明显变化,这可能是由于急性期神经元结构尚完整,未发生明显形态学变化。
Cho主要位于波谱3.21 ppm处,其含量反映了细胞膜的合成与转运状态,Cho 峰主要由胆碱及其代谢物甘油磷酰胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱组成,参与构成细胞膜,而且是神经递质乙酰胆碱(ACh)的前体,影响记忆、认知和精神状态。
Cho 是细胞膜磷脂代谢的一个组成成分且反映细胞膜的更新。
本项研究显示下丘脑组织中Cho/Cr明显下降。
而Cho信号下降可能表明细胞膜的合成更新变慢、神经元功能状态下降、细胞间的信号传递机制受损以及细胞的密度下降[8-10];Cho信号下降亦可能是因为神经细胞合成ACh减少,对Cho需要量下降所致。
有研究[11]证明ACh参与听觉中枢的可塑性变化。
应用毒蕈碱样ACh受体阻断剂研究发现,内源性ACh对IC和听皮层(auditory cortex,AC)中最佳频率(best frequency,BF)的可塑性改变是必需的[12]。
由此推测本组大鼠双侧耳蜗切除后4d下丘脑组织中可能发生了上述类似的变化。
我们的结果与Chan等[13]研究青光眼大鼠模型视皮层内的变化一致,他们认为Cho信号下降很可能是由于视皮层功能活性下降、突触变性、ACh释放减少、视觉通路的胆碱能系统功能障碍所引起;并推测神经元丧失之前其细胞膜的结构组成首先发生了变化。
各种原因的听力损失可塑性变化是相似的,在发育期间和成年后都可发生。
对这些变化的发现和认识,将对包括听觉中枢在内的中枢神经系统功能和听觉机制的认识具有重要意义。
阐明大脑发育及其如何保持最佳功能状态的机制,将可能促进助听器和人工耳蜗植入后听觉功能康复的新发展。
本实验只是对大鼠急性听力剥夺后下丘脑物质代谢变化的一个初步探讨,旨在观察听觉中枢是否会产生相应的改变,今后的试验将会对听力剥夺后的不同时间段、不同部位的听觉中枢进行系列连续的观察。
[参考文献][1]Pan J W,Bebin E M,Chu W J,et al.Ketosis and epilepsy:31P spectroscopic imaging at 4.1T[J].Epilepsia,1999,40(6):703-707.[2]Huppi P S,Bames P D.Magnetic resonance techniques in the evaluation of the new born brain[J].Clin Perinatol,1997,24(3):693-723.[3]Rubio M E.Redistribution of synaptic AMPA receptors at glutamatergic synapses in the dorsal cochlear nucleus as an early response to cochlear ablation in rats[J].Hear Res,2006,216-217:154-67.[4]George P,Charles W.The rat brain in stereotaxic coordinates[M].诸葛启钏,译.3版.北京:人民卫生出版社,[4]Bruce W,Amy B,Richardson N L,et al.Activity-dependent regulation of synaptic strength and neuronal excitability in central auditory pathways[J].J Physiol,2006,572(2):313-321.[5]Jen P H,Sun X,Chen Q C.An electrophysiological study of neural pathways for corticofugally inhibited neurons in the central nucleus of the inferior colliculus of the big brown bat,Eptesicus fuscus[J].Exp Brain Res,2001,137(3-4):292-302.[6]Govindaraju V,Young K,Maudsley A A.Proton NMR chemical shifts and coupling constants for brain metabolites[J].NMR Biomed,2000,13(3):129-153.[7]Aydin K,Ciftci K,Terzibasioglu E,et al.Quantitative proton MR spectroscopic findings of cortical reorganization in the auditory cortex of musicians[J].AJNR Am J Neuroradiol,2005,26(1):128-136.[8]Ende G,Braus D F,Walter S,et al,Lower concentration of thalamic n-acetylaspartate in patients with schizophrenia: a replication study[J].Am J Psychiatry,2001,158(8):1314-1316.[9]Moore C M,Breeze J L,Gruber S A,et al.Choline,myo-inositol and mood in bipolar disorder:a proton magnetic resonance spectroscopic imaging study of the anterior cingulate cortex[J].Bipolar Disord,2000,2(3Pt 2):207-216.[10]Dowling C,Bollen A W,Noworolski S M,et al.Preoperative proton MR spectroscopic imaging of brain tumors:correlation with histopathologic analysis of resection specimens[J].AJNR Am J Neuroradiol,2001,22(4):604-612.[11]Syka J.Plastic changes in the central auditory system after hearingloss,restoration of function,and during learning[J].Physiol Rev,2002,82(3):601-636.[12]Ji W,Suga N,Gao E.Effects of agonists and antagonists of NMDA and ACh receptors on plasticity of bat auditory system elicited by fear conditioning[J].J Neurophysiol,2005,94(2):1199-1211.[13]Chan K C,So K F,Wu E X.Proton magnetic resonance spectroscopy revealed choline reduction in the visual cortex in an experimental model of chronic glaucoma[J].Exp Eye Res, 2009,88(1):65-70.。