1H-MRS的原理和检测的代谢物及其意义

1H-MRS的原理和检测的代谢物及其意义
1H-MRS的原理和检测的代谢物及其意义
1H-MRS是利用不同电化学环境下原子核的共振频率发生化学位移的原理,通过傅立叶转换成为按频率-信号强度分布的波谱曲线。

由于每一特定原子核在特定的分子环境中其精确的共振频率是恒定不变的,因而借助共振频率的差异有助于区分和识别不同代谢产物,并可以通过计算某物质在其特定频率下的信号强度来反映该物质的浓度。

由于特定频率峰下的面积与特定频率原子核的共振数目成正比,故一般通过测量特定频率峰下的面积来反映组织中特定代谢物的浓度。

目前在大多数1H-MRS的研究中主要检测NAA、Cho和Cr在局部脑组织中的浓度。

NAA的波谱位于2.0 ppm处,其在脑内几乎全部位于神经元内,是公认的反应神经元功能的内标物,它的浓度多少可反映神经元的功能状况。

NAA浓度降低可能是由于神经元的破坏减少或线粒体功能失调所致[1],还可能由于神经元细胞膜的破坏,NAA被暴露于使之降解的酶,因水解增加所致[2]。

临床研究和动物实验均证明,NAA 浓度降低与神经元或轴突的缺失有明显的相关性。

因此,NAA浓度降低反映了神经元或轴突的破坏和缺失以及功能的异常。

Cho的波谱位于3.2 ppm处,包括胆碱、磷酸甘油胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱,反映脑内总的胆碱量,这些物质主要存在于细胞膜上,是细胞膜磷酯代谢的一个组成成分参与构成细胞膜并反映膜的更新,其浓度的改变反映细胞膜合成和降解的变化[8]。

有研究证实,Cho浓度的增高与细胞膜的降解增加引起可溶性Cho浓度的增高相关[3,4]。

Cr的波谱位于3.02 ppm处,包括肌酸与磷酸肌酸,其作为高能磷酸化的储备以及ATP和ADP的缓冲剂可能对维持脑细胞中的能量依赖系统发挥作用。

由于Cr在同一个体脑内不同代谢条件下均保持相对稳定,故Cr常作为波谱研究的内参照[8]。

可见,以Cr为参照的NAA/Cr和Cho/Cr比值在一定程度上反映了NAA和Cho浓度的变化。

参考文献：
[1]Bates TE, Strangward M, Keelan J, et al. Inhibition of N-acetylaspartate production: implications for 1HMRS studies in vivo[J]. Neuroreport, 1996,7(8): 1397-1400.
[2]Najm IM, Wang Y, Hong SC, et al. Temporal changes in proton MRS metabolites after kainic acid-induced seizures in rat brain[ J]. Epilepsia,1997, 38(1): 87-94.
[3]Clarke CE, LowryM.Systematic reviewof protonmagnetic resonance spec-troscopy of the striatum in parkinsonian
syndromes[ J]. Eur J Neurol,2001, 8(6): 573-577.
[4]DeStefano N, Matthews PM, Fu L, et al. Axonal damage correlates with disability in patientswith relapsing-remittingmultiplesclerosis:resultsof alongitudinal magnetic resonance spectroscopy study[J]. Brain, 1998, 121(8): 1469-1477.
右额叶海绵状血管瘤。

多体素成像（下图）
正常波谱成像（下图，单体素）。