磁共振波谱分析及临床应用

磁共振波谱分析及临床应⽤
中西医结合诊疗引领者
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祈福⽣命康健百姓
祈康中西医结合医院其前⾝为西安同济医院，是由益⽣医学医疗投资集团重点投资，以三甲医院为标准建设的综合型⾮营利性⼆甲医院。

祈康影像中⼼是我院的重点科室之⼀，现拥有磁共振（MRI）两台、其中新装飞利浦
Multiva1.5T超导磁共振，西门⼦螺旋CT、韩国原装进⼝DR机、数字胃肠（DGI）、DSA介⼊⾎管减影机、⾼压注射器、⾃动灌肠仪等先进设备，能够满⾜⼴⼤⼈民群众全⾝各系统、各部位各种疾病的摄⽚、造影、MRI检查、CT平扫、增强、⼆维、三维重建及DSA介⼊诊疗。

今年将继续列装双源FLASH螺旋CT⼀台，2019年建成西安市南郊最具实⼒影像中⼼。

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。

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。

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。

此外，1H-MAS发现NAA在⼈出⽣后⼀年内增加近两倍，肌酸信号也相应增加，NAA／Cr。

及Giu-n/Cr随年龄增长⽽上升，MI/Cr随年龄的增长⽽下降，31P-MRS研究也发现，磷酸⼀脂（PME）的信号相对于其他代谢产物来说随年龄增加衰减，磷酸肌酸则相反，这说明，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。

2．癫痫的MRS
1H-MAS显⽰癫痫灶侧近中颞叶内 NAA峰值降低，减少 22% ChO和 Cr分别增加 25％和 15%。

NAA的减少说明癫痛灶内神经元的缺失、受损或功能活动异常。

Cr和 Cho升⾼反映胶质细胞的增⽣，研究倾向于把 NAA/Cho＋Cr作为定侧或判定异常的标志。

正常⼈ NAA／ChO＋Cr值的低限为 0．72，两侧差值超过 0．05或双侧较正常对照组明显降低均为异常。

⽐值降低说明海马硬化。

NAA/Cho+Cr的定侧敏感性为87%，准确率为96%此外1H-MAS还可⽤于测定与癫痫活动
有关的神经递质，r⼀氨基丁酸（GABA）⾕氨酸（Gln）和⾕氨酸盐（GLn）。

3．脑肿瘤的MRS
1H-MAS是研究脑肿瘤物质和能量代谢的有效⽅法，有助于脑肿瘤的诊断和鉴别诊断，能提供其组织分级、术后复发和疗效评价等信息。

肿瘤组织的1H-MAS与正常脑组织有显著差异，其中 ChO峰值升⾼提⽰膜代谢增加，NAA峰值降低提⽰神经元受压移位。

脑膜瘤、转移瘤的1H-MAS显⽰NAA信号缺乏，肌酸峰值降低。

另外，脑膜瘤的1H-MAS还常见异常丙氨酸信号。

转移瘤可见特征性的成对共振峰，系可流动脂质产⽣。

低度恶性胶质瘤肌酸信号峰和正常脑组织⼤致相同，⽽其ChO信号峰值成倍增加，肿瘤内还可见⼩的NAA信号，这与胶质瘤浸润性⽣长的特点⼀致，这说明瘤体内仍残留少量神经元。

约50％的胶质瘤内可见乳酸信号，⾼度恶性胶质瘤部分表现为 NAA和 Cr峰值，显著减低甚⾄完全缺乏，部分表现与低度恶性胶质瘤表现相似，出现这种差别的原因是胶质母细胞瘤结构的不均⼀性，即实体和坏死成分⽐例的差异。

坏死区，Cho峰值下降⽽乳酸峰值提⾼，乳酸⽔平提⾼显⽰预后不良，对制定放疗计划⾮常重要。

4、脑缺⾎和脑梗塞的MRS
表现为NAA信号峰值降低，Cho峰值亦降低，这是与脑瘤不同的，但NAA降低的程度明显⼤于总 Cr和 Cho的降低程度。

新⽣⼉缺氧所致的脑缺⾎损害表现为基底节NAA峰值明显降低，同时可有不同程度的乳酸信号，信号越⾼提⽰缺氧越严重。

5．Alzherimer病的 MRS
NAA降低可以敏感，精确的反映Alzherimer病（AD）中神经元脱失的情况，研究证明AD患者NAA⽔平明显下降，MI⽔平升⾼，⽩质内见⽔平与痴呆的⽔平及持续时间密切相关，灰质的NAA／MI⽐率可以鉴别AD与正常脑。

6．其它
除了上述临床应⽤外，MRS在脑代谢性疾病、脑⽩质脱髓鞘疾病（尤其是对多发性硬化⼈颅脑外伤的愈后评价等多个领域都具有肯定的重要价值。

⽐如，⾮酮性⾼⽢氨酸⾎症患⼉的1H-MAS 可见多余⽢氨酸信号。

Ganavan⽒病⼈可见特异性NAA信号升⾼。

在脱髓鞘病变的急性斑块期，1H-MAS（显⽰胆碱化合物含量浓度t，⽽当病情稳定时，NAA浓度则降低。

这些研究结果表明1H-MAS可⽤来对急性期、慢性期直⾄病变后期的斑块的临床变化过程进⾏监测。

近年来，许多⽂献还研究了脱髓鞘病变的特异峰值，从监测、治疗效果⾓度看，这些资料都是有价值的。

三、⼩结
⽬前，MRS作为⽆创伤性地研究⼈体器官组织代谢及⽣化改变，进⾏化合物定量分析的唯⼀⽅法，⼴泛⽤于肿瘤、缺⾎性脑卒中、脑出⾎、⽼年性痴呆、新⽣⼉重症监护、脑外伤的预后、脑⽩质病变、感染性疾病以及艾滋病的临床和基础研究中。

⽬前常⽤⽅法为PRESS序列单体素（Single Voxel）1H MRS，其操作⽅便、省时，但仍存在不⾜，主要是单体素⾯积设置不能过⼤也不能过⼩，其数据为⼀维性，不能提供病变区代谢异常的空间分布。

其次，必须预先知道病灶部位基础上才能进⾏正确的体素定位，因此在应⽤⽅⾯受到⼀定制约。

新开发的⼆维或M维MRS技术弥补了上述不⾜，简单地说它应⽤化学位移成像（CSI）⼀次可进⾏多体素MRS，可以得到⼆维或三维数据表，经计算机后处理可得到各代谢物分布图。

此图可与常规MRT1或T2图象配准得到良好的背景参照，图象更直观。

可以相信随着技术的不断进步，MRS必将在疾病诊治中发挥越来越重要的作⽤。

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