临床磁共振波谱学
磁共振波谱分析及其临床应用
磁共振波谱分析及其临床应用磁共振（MagneticResonance，简称MR）是一项利用磁共振信号强度来显示被测物质内部结构和动态特性的技术，是近十年来最迅速发展的医学成像技术。
从最初的原子磁共振成像（Atomic Magnetic Resonance Imaging，简称AMRI），经历了高分辩力磁共振技术（High Resolution Magnetic Resonance Imaging，简称HRMRI）、核磁共振波谱仪（Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer，简称NMR）、类比核磁共振（Analogue NMR）和磁共振波谱分析（Magnetic Resonance Spectral Analysis，简称MRS）等，磁共振技术已成为当今临床实践中医学成像的重要和常用工具。
磁共振波谱分析技术是利用核磁共振测量原理，从样本中提取物质的信息，并将它们转化为比较直观的图象或数字值的一种技术。
它可以用于测量分子结构、微量化合物的含量、分子质量、配位数、活化能、稳定性参数等，是一种重要的化学分析技术。
它与直接光谱法、元素分析法等分析技术相比，最大的优点是可以测得芳香族化合物及其他结构分子的完整空间结构，以及反映分子复杂性等特征，在临床药学领域发挥着重要的作用。
随着磁共振技术的发展，临床应用的范围也不断扩大，现在已经广泛应用于神经学、肿瘤病理学、泌尿外科、放射学、消化内科、内分泌学和关节病学等领域，对诊断和治疗各种疾病都发挥重要作用。
磁共振波谱分析可以用于诊断及治疗心脑血管疾病、脑血管意外、脑肿瘤和实质病变、慢性病等领域。
例如，可以通过磁共振波谱分析来确定肿瘤的病理性质、准确评估肿瘤的范围，为临床医生制定治疗方案提供重要参考。
此外，磁共振波谱分析技术也用于研究药物的代谢变化，可以确定药物中各种重要组分的含量，及其与疾病病程的关系。
此外，磁共振波谱分析还可以用于检测毒性物质，如化学药品、有毒金属离子和矿物质、致癌物质等，用于食品、环境监测和安全评价。
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)。
mr 波谱临床应用
mr 波谱临床应用MR波谱（Magnetic Resonance Spectroscopy，简称MR Spectroscopy）是一种基于核磁共振技术的无创成像技术，用于研究生物组织内各种化学成分的浓度和分布。
MR波谱在临床医学领域有着广泛的应用，能够提供更加详细的信息，帮助医生做出准确的诊断和治疗方案。
一、原理及技术特点MR波谱是利用核磁共振技术通过测定生物体内一定体积内各种核磁共振谱信号的相对强度，来确定物质的浓度和组织的代谢状态。
相较于传统的影像学技术如CT、MRI，MR波谱具有以下技术特点：1. 提供更多的生物化学信息：MR波谱可以测定组织内关键代谢产物的浓度，如肌酸、胆碱等，帮助医生评估组织的代谢状态和疾病情况。
2. 非侵入性：MR波谱无需注射造影剂或放射性同位素，对患者无任何伤害，是一种安全的成像技术。
3. 定量化分析：MR波谱能够提供定量化的化学信息，可以精确测定各种代谢物的浓度，有助于疾病的诊断和监测。
二、临床应用1. 脑部疾病诊断：MR波谱在神经科学领域有着重要的应用，可用于脑肿瘤、脑卒中、脑损伤等疾病的早期诊断和监测。
通过检测脑内代谢产物的浓度变化，可以了解病变部位的代谢状态，指导临床治疗。
2. 肝脏疾病评估：MR波谱可以用于评估肝脏脂肪代谢、肝纤维化程度等信息。
通过测定脂肪、葡萄糖等代谢产物的浓度，可以帮助医生了解患者的肝脏状况和代谢状况，进而指导治疗方案。
3. 心肌代谢研究：MR波谱可以用于评估心肌代谢和心功能，了解心肌组织的能量代谢状态。
在心肌梗死、心肌病等心脏疾病中有重要的应用，可以帮助医生评估病情严重程度，指导治疗选择。
4. 肿瘤代谢分析：MR波谱可以用于评估肿瘤组织的代谢状态，如乳腺癌、前列腺癌等肿瘤的代谢活性。
通过测定乳酸、胆碱、丙二醇等代谢物的浓度，可以帮助医生了解肿瘤细胞的代谢特点和生长状态，指导治疗方案的选择。
三、发展趋势随着医学技术的不断进步和MR波谱技术的不断完善，MR波谱在临床医学中的应用前景更加广阔。
头颅磁共振波谱成像（MRS）基础与临床
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。
磁共振波谱分析
磁共振波谱分析
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。
检查过程：组织内的一些化合物和代谢物的含量以及它们的浓度，由于各组织中的原子核质子是以一定的化合物的形式存在，在一定的化学环境下这些化合物或代谢物有一定的化学位移，并在磁共振波谱中的峰值都会有微小变化，它们的峰值和化学浓度的微小变化经磁共振扫描仪采集，使其转化为数值波谱。
这些化学信息代表组织或体液中相应代谢物的浓度，反映组织细胞的代谢状况。
即磁共振波谱是从组织细胞代谢方面来表达其病理改变的。
磁共振波谱(1H-MRS)临床技术应用
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）。
磁共振波谱分析及其临床应用
磁共振波谱分析及其临床应用磁共振波谱分析（MagneticResonanceSpectroscopy，简称MRS）是一种利用磁共振技术和护理的有效的、安全的、精准的检测方法，可以提供有关脑内代谢活性的重要信息。
在临床医学方面，它为研究神经系统疾病和更好地处理病人提供了新的途径。
由于能够捕捉脑内部分子结构变化的能力，MRS已经在脑部疾病研究、脑发育检测、婴儿健康检测、精神疾病检测、头部损伤诊断、脑梗塞的早期病情识别等领域取得了重要进展。
第一，磁共振波谱分析技术简介。
MRS是指利用特定的磁共振仪器来测量植入体内移动部位（如局部血管或关节空间）的磁共振信号，以及当周围磁场激发后，部位细胞内化学元素在共振条件下释放出的电磁信号，以及从激发谱中提取的特征信号，从而确定元素数量和组分，进而推测细胞和组织特征的一种技术。
MRS可以在实验室和临床中进行，具有良好的灵敏度，可以检测出低于普通化学分析能力的含量，得到准确的测量结果，并具有很好的重现性。
第二，磁共振波谱分析在临床检测和疾病诊断中的应用。
MRS可以捕捉内部分子结构变化，可以检测脑内特定组分的变化，并可以根据感兴趣区域的脑活动有效地检测和评价其中的代谢活性状态。
目前，MRS在神经病学、脑科学和精神病学等领域的应用越来越广泛，已经发展成为一种精准、安全的脑内疾病诊断方法。
例如，MRS在研究阿尔茨海默病方面具有重要作用。
研究发现，病患和正常人之间病灶部位的神经元凋亡和胞质混乱程度差别明显，MRS可以检测患者中克林酸和乙酰丙酸的含量及变化，从而为阿尔茨海默病（Alzheimer disease）的检测和病情评估提供了有价值的依据。
此外，MRS还在研究多发性硬化症（multiple sclerosis）方面取得了重要进展，可以用来检测病灶中的可溶性磷脂酰乙酸的变化，有助于早期发现病灶，从而提高治疗效果。
此外，MRS同样可以在检测和管理神经发育障碍和脑损伤方面发挥重要作用。
简单认识磁共振波谱（MRS）
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。
磁共振波谱成像的基本原理
磁共振波谱成像的基本原理、序列设计与临床应用磁共振波谱(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。
一磁共振波谱的基本原理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)。
核磁共振波谱技术在临床检验的应用前景
核磁共振波谱技术在临床检验的应用前景摘要：现如今，我国科技水平不断发展，临床检验技术有了很大进步。
本文介绍了核磁共振波谱技术的原理特点和在国内外的发展现状，以及在化学药品、中药与保健品中药物分析等质量与安全方面的应用。
通过核磁共振波谱技术具有可深入探测物质内部结构而不破坏样品，并具有准确、快速和对复杂样品不需要预处理就能进行分析等特点建立药品中的检测方法。
为解决药品质量监管中出现的化学药品药效不足、中药以次充好以假乱真现象、非法添加未知药物等问题提供必要的分析技术储备。
关键词：核磁共振波谱技术；临床检验；应用前景引言核磁共振（NMR）是自旋量子数不为零的原子核在外磁场作用下能级发生塞曼分裂，共振吸收某一特定频率的射频辐射，从低能态跃迁到高能态的物理过程。
NMR就是利用该物理现象探测处于不同化学环境下的原子核而获取的信息来研究物质分子结构、化学组成、分子间相互作用等内容的光谱学方法。
自1946年美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大学的Purcell领导的研究团队分别发现水和石蜡中的NMR信号之后，NMR技术在短短几十年里得到快速的发展。
最初的NMR仪器使用的是电磁铁或永久磁铁的连续波（CW），20世纪70年代Ernst发展了脉冲傅里叶变换（FT）的方法，将NMR仪器和技术推向一个新的高度，并于1991年获得诺贝尔化学奖。
1985年，瑞士科学家Wüthrich教授将NMR应用于蛋白质的结构解析，从而推动了NMR在生物学领域的应用，Wüthrich也因此获得2002年诺贝尔化学奖。
20世纪90年代，超高场NMR谱仪的问世，极大地提高了NMR检测的灵敏度和分辨率，推动NMR在各个领域更加广泛的应用。
NMR作为一种重要波谱分析手段，可深入探测物质内部结构而不破坏样品，并具有准确、快速和对复杂样品不需要预处理就能进行分析等特点。
随着磁场强度的提高，信号检测（硬件和信号处理）、脉冲实验、自旋标记等技术的进步，困扰NMR低灵敏度的问题已大大改善。
磁共振波谱技术及其临床应用
磁共振波谱技术及其临床应用近年来，随着磁共振波谱技术(MRS)的不断完善，容积选择性MRS用于临床成为可能。
在原有MRI形态学诊断的基础上，MRS可从代谢方面对病变进一步定性，临床上用于评价脑发育成熟度、颅脑肿瘤代谢、系统性疾病的肝脏受累和肾移植术后的急性排异反应等。
本文就MRS的有关技术和临床应用作一综述。
1MRS技术许多原子核都有角动量，称之核自旋。
在强磁场中，施加适当频率的射频脉冲后，这些原子核可产生电磁共振信号，其信号频率决定于磁场强度。
一方面，不同原子核因共振敏感性差异其共振频率存在较大差别；另一方面，相同条件下测得相同原子核的MRS因原子核的化学结合状态不同，即样品中其他原子核和电子云的屏蔽作用的差异，产生了谱线位置偏移的现象，这种现象称为化学位移，单位为ppm。
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，因此对该特定分子来说具有特征性。
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，而共振频率信号强度则反映某特定分子的浓度。
在临床应用MRS时常涉及以下技术。
1.1定位技术精确定位是确保MRS有效性的关键技术。
已报道的定位技术有多种，其中较受欢迎的是梯度依赖性定位方法，使用这种方法可根据个体间的差异从几种可能方案中选择足够的脉冲序列，如选择能够产生自旋双回波或激励回波的连续脉冲用于1H-MRS，选择补偿技术用于31P-MRS。
这些体积选择性技术可从质子象中确定感兴趣体积的大小、位置，能够保证定位的可靠性。
1.2脉冲序列现已有一些MR系统配有双重射频通道，可进行双磁共振实验，如去偶联和极化传递。
随着脉冲序列的开发发展，MRS不仅可以通过一种波谱形式显示代谢产物变化，还可将不同原子核结合起来同时以波谱形式显示，展示不同的代谢途径改变。
继13C去偶联1H-MRS成功用于临床之后，13C 去偶联31P-MRS的有效性也在临床中得到证实，其中之一是将13C去偶联31P-MRS用于检测非胰岛素依赖型糖尿病(NIDD)的肌肉变化，13C-MRS用于观察肌细胞的糖原生成，31P-MRS则用于观察磷酸化葡萄糖的变化。
磁共振波谱学的名词解释
磁共振波谱学的名词解释磁共振波谱学是一门运用核磁共振技术进行物质分析的学科。
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）是一种基于原子核核磁矩与外加磁场相互作用的物理现象，从而产生特定频率的幅度及相位变化。
磁共振波谱学则是通过测量和分析这种频率变化，来获取有关物质组成和结构特征的信息。
在磁共振波谱学中，一个关键的概念是共振。
共振是指原子核在特定的磁场中，受到一系列不同频率的射频辐射而发生能级跃迁，从而吸收或发射特定频率的电磁辐射。
这些频率信息可以通过经典物理中的共振条件来解释：当磁场的大小等于某个特定频率所需的能级跃迁能量差时，共振发生。
这一现象被用于磁共振波谱学中，通过测量共振频率来获取关于样品的结构和性质的信息。
在磁共振波谱学中，最常用的技术是核磁共振波谱（NMR spectroscopy）。
核磁共振波谱可用于分析各种化合物，包括有机化合物、生物分子和无机物质等。
这是因为核磁共振技术可以提供高分辨率和高灵敏度的信号，从而可以准确测量样品中不同核的共振频率，并将其与已知的标准物质进行比较，以确定分子的结构和化学环境。
除了核磁共振波谱，还存在其他类型的磁共振波谱学技术，如电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，简称EPR）和电子自旋共振（Electron Spin Resonance，简称ESR）。
这些技术在物质分析和材料研究领域也扮演着重要角色。
电子顺磁共振适用于研究具有未成对电子的化学物质，如自由基和过渡金属离子。
而电子自旋共振主要关注电子自旋与外加磁场的相互作用，从而提供电子自旋状况及分子电子结构的信息。
在磁共振波谱学中，通过对固体样品、液体样品或气态样品中的原子核或电子进行测量和分析，可以获得许多有用的信息。
例如，核磁共振波谱可用于鉴定化学物质的成分，确定它们的结构和构象、测定相对数量和浓度，甚至研究物质的动力学性质。
精编临床磁共振波谱学资料
临床实践中的神经波谱学检查第一部分成功波谱学检查的7个“奥妙”神经波谱学或磁共振波谱学（MRS）已从理论研究领域进入临床实践阶段。
所有主要的MR生产厂家都为神经波谱学检查的自动化贡献了力量，现在检查时不再需要MR物理学家在场，只需技术人员像典型的MR序列检查那样按钮操作即可。
成千上万的文献资料已证实神经波谱检查的临床效用，也有数十篇医学综述探讨了如何将该技术应用于广泛的神经系统障碍。
然而，很少有文献涉及在临床实践中如何采集神经波谱这一实际问题。
本章基于我们使用1.5 T 扫描仪十多年的临床经验以及应用国际临床神经波谱学教程培训技术人员和放射科医师的体会，旨在证明用于临床诊断的既定方案并概述临床成功采集波谱的策略。
引言由于MR技术人员在成像检查和波谱检查方面的目标相差很大，故其术语和方法也有些许不同。
成像检查者需要清楚、详实且无运动伪影的影像，而波谱学检查者需要的是由界限清楚的波峰和极少伪影组成的波谱。
一个波峰由两个参数组成：（1）峰高或如何轻易将代谢产物和噪声辨别开来，这受信噪比（SNR）原理的影响；（2）谱线宽度或波峰有多窄，这受磁场均匀性的影响。
因此波谱学检查者的目标是利用本章将要讨论到的一系列不同参数来最大化上述两个组分。
同样的类比，成像检查者是用不同的序列方法如T2w或FLAIR序列来探讨一定的病理特征，而波谱学检查者是用不同的方案来诊断不同的疾病。
这些方案可概括地分为局部和总体方案，每种都需要不同的方法来获取上述两个参数。
在我们开始制定并形成临床波谱学纲要时，很快就发现成功波谱学检查的“奥妙”是一致性，即一旦确定了检查方法或指南就必须遵守执行。
在任何临床MR单位，所有技术人员必须遵从该指南以保证不同患者波谱的可靠性。
一致性对于确保临床诊断在全世界范围的“通用”也是必要的。
信号和均匀性接下来的几节，我们将讨论通过改变不同的参数使波谱效果达到最佳。
有两个组分可实现信号的最佳化，即SNR和均匀性。
核磁共振波谱技术及其在医学中的应用
核磁共振波谱技术及其在医学中的应用引言核磁共振（NMR）波谱技术是一种分析化学和生物化学的强大工具。
它通过测量由核磁共振引起的频率变化，可以得到各种物质的化学结构和分子动态信息，从而在药物研究、物种鉴定、蛋白质结构以及医学上的诊断和治疗等方面中发挥了至关重要的作用。
本文将介绍核磁共振波谱技术的基本原理及其在医学中的应用。
一、核磁共振波谱技术的基本原理核磁共振是原子核自旋与外加磁场相互作用的一种现象。
当被置于磁场中的原子核纵向自旋方向与外加磁场方向相同时，其能量处于低位状态；当纵向自旋与外加磁场方向相反时，其能量处于高位状态。
在恒定磁场B0的作用下，放置射频脉冲能够短暂扰动核磁场，导致核自旋状态发生变化。
之后，系统将恢复到基态，自旋向下的原子核重新回到原来的磁状态，向上反转的原子核则绕着磁场旋转，这种叫做进动。
反转的进动同步发生，并在物理上抵销，因此，只有向下的自旋在均匀的磁场中保持稳定。
如果应用射频脉冲的频率与核自然进动频率相等，则能够在系统中激发共振，使得部分核进动倾斜。
激动所需的能量和核进动的频率是一一对应的，因此，这样扰动核自旋时会产生共振，即物质因内在原因而产生的吸收峰。
二、核磁共振波谱技术在医学中的应用1.疾病诊断核磁共振波谱技术广泛应用于疾病的诊断，其主要是结合多维数据分析，可以用来评估神经和心理方面的疾病、代谢性疾病和其他疾病。
例如利用核磁共振波谱法对人类肿瘤中代谢物进行高通量筛查，存在重要的磁共振波谱指纹以识别癌症。
此外还可用来非侵入性地检测癫痫、阿尔茨海默症以及帕金森综合症等多种疾病的变化。
2.药物研发核磁共振波谱在药物研发方面有广泛的应用，具体包括药物分子动态研究、药物发现、化学反应动力学及结构验证等。
例如，通过核磁共振波谱技术可以非破坏性地检测制药过程中的中间体、原料药和最终产品的纯度，获得其结构和化学易位机理信息，并在药物生产中对质量进行监测。
3.医学治疗核磁共振波谱技术在医学治疗领域也有很多应用，例如，利用核磁共振波谱法可对糖尿病、肥胖症、恶心、疼痛和精神障碍等疾病进行治疗及药物监测。
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。
磁共振波谱(MRS)临床应用
MRS在癫痫诊治的应用
对颞叶癫痫的定侧敏感性高于MRI 敏感性87%,准确率96%.
可发现双侧病变,双侧NAA/Cho+Cr 均低者手术效果差
或只检测到微量 • 此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制，糖酵解过程加强 • 脑肿瘤中，Lac出现提示恶性程度较高，常见于多形胶质母
细胞瘤中 • Lac也可以积聚于无代谢的囊肿
和坏死区内
• 脑肿瘤、脓肿及梗塞时 会出现乳酸峰。
中枢神经系统MRS代谢物
脂质（Lip） • 位于1.3、0.9、1.5和6.0 ppm处，分布代表甲基、亚
Glutamate： Glx谷氨酰氨 ，
脑组织缺血缺氧及肝性脑病
时增加 位于：2.1-2.4ppm
Lip
mI：肌醇 代表细胞膜稳定性
判断肿瘤级别
位于：3.8ppm
中枢神经系统MRS代谢物
N-乙酰基天门冬氨酸（NAA） • 正常脑组织1H MRS中的第一大峰，位于2.02-2.05ppm • 与蛋白质和脂肪合成，经系统MRS
氢质子波谱
肌酸 3.05ppm
（N-乙酰天门冬氨酸 2.02ppm ）
胆碱
肌酸
3.20ppm
纵
4.5ppm 肌醇
轴
3.8ppm
代
表
物
质
的
含
量
脂质 1.3ppm Lip
（谷氨酰氨 2.4ppm ）
横轴代表 物质共振时的位置，单位为ppm（百万分之几）
常见代谢产物的共振峰
NAA： N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志 位于：2.02ppm
磁共振波谱技术在医学中的应用
磁共振波谱技术在医学中的应用磁共振波谱技术（MRS）是一种能够测量人体内部化学物质含量和分布的无损成像技术。
其基本原理是：通过利用核磁共振的原理，将人体分子中的氢离子激发到高能态，然后测量其复原过程中发送的特定频率以检测其所在分子的种类和浓度。
近年来，随着此项技术的快速发展，MRS 在医学领域得到了广泛的应用。
它具有无创性、无放射性、全身性和定量性的优点，成为现代医学诊断和治疗的重要手段之一。
以下是 MRS 在医学中的具体应用：一、诊断神经系统疾病MRS 技术可以检测人体神经系统组织中各种代谢产物，如 N-乙酰天冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、胆碱（Cho）等，并测量它们的浓度。
这些代谢产物的浓度变化可以反映神经系统疾病的早期发生和恶化程度。
例如，NAA 是神经元的强有力标志，其浓度下降可以提示疾病的发生和后续恶化。
在 Alzheimer 病中，NAA 的降低率较高，而在多发性硬化症中，NAA 和 Cr 的浓度均较低。
二、诊断肿瘤MRS 技术还可以监测肿瘤代谢产物，因为肿瘤组织细胞代谢特征与正常组织细胞不同。
局部化 MRS 技术可以定量测量肿瘤中的乳酸、丙酮酸、胆碱等代谢产物，通过这些代谢产物的数量和种类，可以识别出肿瘤是良性的还是恶性的，并了解其扩散程度。
例如，前列腺癌中，胆碱浓度较高，而乳酸浓度较低，可以用来鉴别癌变和正常组织。
三、诊断肝病MRS 技术可以测量肝脏中的脂肪含量、乳酸含量和 ATP 含量等代谢产物的变化，为肝病的诊断和治疗提供了重要的指导。
例如，在肝脏脂肪变性的病人中，脂肪酸酰基转移酶等代谢酶的活性降低，脂肪的酶解也会减缓，从而导致脂肪积累。
MRS 技术可以测量肝脏中的脂肪含量，从而检测出这种疾病。
四、评估心脑血管疾病风险通过 MRS 技术，可以评估患者的心脑血管疾病风险。
例如，高胆固醇、高血糖等代谢异常会增加血管内皮细胞凋亡，导致血管壁变薄和血管分泌物质的过量释放。
MRS 可以显示出这些变化，进而判断患者的心脑血管疾病风险。
核磁共振波谱学 原理、应用和实验方法导论
核磁共振波谱学（NMR）是一种重要的分析方法，广泛应用于化学、生物学、医学等领域。
本文将介绍核磁共振波谱学的原理、应用和实验方法，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、核磁共振波谱学的原理核磁共振波谱学是利用核磁共振现象来研究物质的结构和性质的一种分析方法。
当物质处于外加磁场中时，具有核自旋的原子会发生共振现象，其核磁矩会发生能级的分裂。
这种能级分裂的性质与原子核周围的化学环境密切相关，因此可以通过核磁共振波谱来确定物质的结构和形态。
核磁共振波谱的基本原理是根据核自旋的角动量和磁矩之间的关系，利用外加磁场对核自旋进行激发，从而得到核磁共振信号。
通过测量核磁共振信号的频率和强度，可以获得物质的结构、成分、形态等信息。
二、核磁共振波谱学的应用核磁共振波谱学在化学、生物学、医学等领域都有着广泛的应用。
在化学领域，核磁共振波谱学可以用来确定化合物的结构和纯度，研究化学反应的动力学过程，分析物质的成分和性质等。
在生物学领域，核磁共振波谱学可以用来研究蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的结构和功能，探索生物分子与药物相互作用的机制等。
在医学领域，核磁共振波谱学可以用来诊断疾病，研究药物代谢、分布和排泄的过程，评价药物的药效和毒性等。
三、核磁共振波谱学的实验方法进行核磁共振波谱学实验需要一台核磁共振仪和样品。
核磁共振仪的结构包括主磁场、射频发生器、探头、检测系统等部分，通过这些部分的配合，可以观察到核磁共振信号。
样品需具有核自旋，例如氢、碳、氟等元素，且需溶解在特定的溶剂中，并放入核磁共振仪的探头中。
进行核磁共振波谱实验时，首先需要调节核磁共振仪的参数，包括主磁场强度、射频场的频率和幅度等。
然后将样品放入核磁共振仪中，通过射频场对样品核自旋进行激发，观察核磁共振信号的产生。
根据核磁共振信号的频率和强度，可以得到样品的核磁共振波谱图。
在进行核磁共振波谱实验时，需要注意保持仪器的稳定性和准确性，避免外界干扰对实验结果的影响。
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临床实践中的神经波谱学检查第一部分成功波谱学检查的7个“奥妙”神经波谱学或磁共振波谱学（MRS）已从理论研究领域进入临床实践阶段。
所有主要的MR 生产厂家都为神经波谱学检查的自动化贡献了力量，现在检查时不再需要MR物理学家在场，只需技术人员像典型的MR序列检查那样按钮操作即可。
成千上万的文献资料已证实神经波谱检查的临床效用，也有数十篇医学综述探讨了如何将该技术应用于广泛的神经系统障碍。
然而，很少有文献涉及在临床实践中如何采集神经波谱这一实际问题。
本章基于我们使用1.5 T扫描仪十多年的临床经验以及应用国际临床神经波谱学教程培训技术人员和放射科医师的体会，旨在证明用于临床诊断的既定方案并概述临床成功采集波谱的策略。
引言由于MR技术人员在成像检查和波谱检查方面的目标相差很大，故其术语和方法也有些许不同。
成像检查者需要清楚、详实且无运动伪影的影像，而波谱学检查者需要的是由界限清楚的波峰和极少伪影组成的波谱。
一个波峰由两个参数组成：（1）峰高或如何轻易将代谢产物和噪声辨别开来，这受信噪比（SNR）原理的影响；（2）谱线宽度或波峰有多窄，这受磁场均匀性的影响。
因此波谱学检查者的目标是利用本章将要讨论到的一系列不同参数来最大化上述两个组分。
同样的类比，成像检查者是用不同的序列方法如T2w或FLAIR序列来探讨一定的病理特征，而波谱学检查者是用不同的方案来诊断不同的疾病。
这些方案可概括地分为局部和总体方案，每种都需要不同的方法来获取上述两个参数。
在我们开始制定并形成临床波谱学纲要时，很快就发现成功波谱学检查的“奥妙”是一致性，即一旦确定了检查方法或指南就必须遵守执行。
在任何临床MR单位，所有技术人员必须遵从该指南以保证不同患者波谱的可靠性。
一致性对于确保临床诊断在全世界范围的“通用”也是必要的。
信号和均匀性接下来的几节，我们将讨论通过改变不同的参数使波谱效果达到最佳。
有两个组分可实现信号的最佳化，即SNR和均匀性。
SNR高时，很容易将代谢产物波峰（信号）从其周围更小的波峰（噪声）中辨别出来，见图1。
高SNR对于放射科医师和自动分析软件判读波谱是至关重要的。
在信号采集过程中始终保持高SNR是控制波谱质量的首个要求。
影响SNR的因素（按影响顺序排列）有体素大小、信号平均（采集）次数、回波时间（T E）、定位序列和弛豫时间（T R）。
均匀性是指感兴趣区（VOI：体素就是要检查区域的一个长方形）磁场的同一性。
真正均匀场的VOI磁场很少有变化（图2A）。
非均匀场的VOI磁场性质有变化（图2B）。
1.5 T磁场强度时的“尖锐”型波谱表现为连贯且相对较窄的谱线宽度（＜3 Hz ），如图2D 所示。
波谱学检查主要用于脑组织的原因是此处的磁场均匀性非常好。
牙套影响磁场是磁场不均匀的一个极端例子。
VOI 均匀场可减少伪影的出现，而伪影将会使波谱变得难以判读。
伪影能影响整个波谱或只影响化学位移的一定区域。
但是，这些伪影都有可能完全避免。
导致均匀性问题的原理将在体素位置一节中讨论。
信号采集方案通读本章后就会发现实际上只有两种采集波谱的方法，即局部和总体方案。
应用于波谱学的定义如下：·局部方案：从特殊感兴趣区采集的波谱因患者而异。
例如在脑肿瘤波谱学检查中，肿瘤位置、大小和均匀性因患者而异。
因此理解每个参数的基本概念是很重要的，可在不同情况下发挥其各自的优点。
·总体方案：从特殊感兴趣区采集的波谱在所有患者都是一致的。
对这类波谱学检查要采用明确的方案。
例如在诊断阿尔茨海默病时，技术人员总是将体素定位于脑组织顶后叶的扣带后回（PCG ），这种情况下不同患者之间的信号很少有变化。
因此，必须非常留意以确保完全遵从方案来操作。
患者体位患者体位对保持不同患者以及每次检查结果的一致性具有关键性作用，这一点对波谱学监测治疗或确定药物疗效很重要。
越来越多的临床医师正在将波谱学作为一种无创检查工具，通过神经波谱学检查来定量确定疾病是如何进展的。
如果检查时患者头的位置与其治疗前首次MRS 检查时的不符，那么在治疗后比较MRS 检查的结果会愈发困难。
图1 信噪比的定义。
标记CH3的大波峰为信号，同时显示峰间噪声。
信噪比就是这两个测量高度的比值。
图2 均匀性好和差的例证。
（A）该MRI图像证实含不同类型组织和动脉的体素（示为正方形）。
这是个极不均匀区域。
（B）该图像中的体素（正方形）是个极均匀区域。
（C）图A中不均匀体素的长回波波谱结果，可见信号低且Cho和Cr之间劈裂不足证明均匀性差。
（D）图B中均匀体素的长回波波谱结果，质量虽不是很好，但有足够的信号可用来判读。
·用相同的解剖学位置界标患者：眉毛对每个患者都是很容易确定的位置（图3）。
通过常规在相同位置界标，能确保获得磁体孔径内最大程度的均匀性。
·保证患者的头位于中心：患者头颅的左侧半和右侧半应该是对称的。
这对旨在比较脑组织对应区域的检查是至关重要的。
·设法将线圈中央置于界标位置：通过该操作能确保将要采集波谱的脑区正好位于线圈最均匀的部分。
但这也有赖于患者自身的解剖特点，所以说要做到最好也是比较困难的（如短颈）。
·固定头部以减少患者移动：在头的左右两侧插入泡沫或卷起的毛巾将有助于降低成像后患者移动头部的几率（图3）。
将皮带绕在前额也会有所帮助，但对幽闭恐惧症患者有困难。
脉冲序列生产厂家已大大改善了用于诊断波谱学的定位序列。
PRESS序列能在短回波时间内采集到可靠的波谱，其信噪比几乎是采用STEAM序列时的2倍，很明显这是选择不同定位序列而导致的问题。
但是，现有临床文献提及的很多方案在1.5T 磁场强度时仍采用STEAM 序列定位方法。
这是因为他们注意到了STEAM 和PRESS 时代谢产物比值之间的明显差异而并不是只关注SNR 的增大，这一点很重要。
例如对相同患者的同一体素，STEAM 序列产生的NAA/Cr 比值为1.35，而对PRESS 序列则为1.71。
因此，为了能与用第3节中方法采集的波谱进行比较，就必须按其方案所述的方法准确操作。
为避免误诊并为了与其他检查结果进行比较，千万不能将STEAM 和PRESS 序列混合使用。
严格坚持一种序列是最好的选择。
回波时间短回波神经波谱学的最大优点是回波时间越短，信号越大。
当然，回波时间到底能到多短是个现实局限问题。
神经波谱学检查采用的回波时间一般为21~35 ms 。
短回波时间的另一个优点是能观察到T 2时间短的代谢产物如肌醇、谷氨酸、谷氨酰胺、鲨肌醇等，如图4所示。
这增加了神经波谱学的诊断效力。
例如单纯通过NAA （N-乙酰天门冬谷氨酸盐）诊断阿尔茨海默病的灵敏度稍差，但增加肌醇（mI ）后将会使神经波谱学诊断的灵敏度和特异度非常好。
最初，短回波神经波谱学检查更易产生伪影，此时采用PRESS 序列的效果会更好。
由于脑代谢产物另有J-耦合的特性，所以即便是T E 的小差别也很重要：27 ms 时不会产生具有显著差异的结果，但54 ms 时就会产生。
那为什么还要用长回波时间呢（T E ＝135、144、270和288 ms ）？首先，它可减少在短回波波谱学检查有时观察到的“伪影”。
同样在长回波时间时，脂质信号显著降低，从而能观察到原先被脂质掩盖的其他代谢产物。
当T E ＝135或144 ms 时，很容易观察到乳酸呈颠倒的双重线（这就是J-耦合的神奇用途），而在短回波时这些经常被掩盖在脂质共振波中。
这是在SNR 至少降低40％以及诊断标志物数量减少的基础上实现的。
最典型的回波时间是135或144 ms 。
如果确定采用长回波时间，就一定要认识到长回波时间时的正常波谱高度与短回波时间时有明显不同，这仅仅是由内在代谢产物T 2弛豫时间不同导致的。
因此必须坚持只采用一种回波时间以避免混淆和误诊。
图3 良好体位可通过在重复检查中适当界标、增加患者舒适度和其他测量来获得。
枕头和卷起的毛巾可使患者感到舒适或起支撑作用以防止其在检查过程中蠕动。
对图中各项指标的测量可改善波谱的可重复性。
体素大小SNR 高度依赖于体素的大小。
对大多数1.5 T 扫描仪，经典的2.0×2.0×2.0 cm （8 cc ）体素大小是其标准，这也是大多数1.5 T 检查时的最佳体素大小（除外特殊的新生儿神经波谱学，此时需要更小的体素）。
在全脑疾病中，体素大小已被很好地确定，不应随患者而改变。
在一些方案中，为了使特殊定域的信号达到最佳，可能不采用预定的8 cc 标准，但利用该特殊方案检查的所有患者的体素大小都要一致。
然而对局部神经波谱学来说，8 cc 对于取得损害区域足够的部分容积可能是不适合的或者说对于大的损害可能太小。
对小于8 cc 的损害，我们推荐首先采集更大容积体素的波谱以保证确实收到信号。
常见的错误是将体素容积缩小到太小，如图5所示。
这样的话，就无法采集到足够的信号来生成可判读的波谱。
如果首选体素是成功的，那么放射科医师至少能有一些数据来浏览判读。
为了更准确反映损害区内的代谢产物，在成功首选体素后，就要将体素缩小以增大部分容积。
一个好的经验是如果损害占据了40％以上的部分容积，即可从肿瘤处得到足够的信号来生成异常波谱。
图4 这两幅波谱是在1例复发脑肿瘤患者同一次检查中利用相同体素位置、体素大小和信号平均次数及PRESS 序列而采集到的。
图A 回波时间为35 ms ，图B 为135 ms 。
注意两幅波谱Cho/Cr 比值的差异极大且图B 缺乏mI 。
虽然两幅图中诊断脑肿瘤的异常胆碱都很明显，但其他信息如可提示低度（恶性）神经胶质瘤的mI 显著升高在长回波波谱中未显示。
很难确定丢失信号的数量，因为两幅波谱都是依据最高波峰来标定的。
可以看出长回波时的噪声比短回波时更大，从而导致在短回波波谱中具有诊断价值的少量乳酸在长回波波谱中未能观察到。
图5体素大小影响波谱质量的例证。
该例患者的MRI检查发现小的高强度信号且手术活检的风险很大。
而且MRI对这是新生物或卒中难下定论。
因此需神经波谱学检查来作回答。
当试图在小的损害处采集信号时，通常会尽可能缩小体素的大小。
如此小的体素（A）其结果会导致波谱无法判读（B）。
虽然更大的体素（C）只有较小的损害部分容积，但能产生质量较好的波谱（D），从而能提供可证明脑肿瘤的诊断结果（高Cho）。
如果损害大于8 cc，那么增大体素来匹配此容积可能就更有意义。
但是体素越大，观察到容积中不均匀效应（如伪影和涡流问题）的几率就越大。
我们建议不采用大于30 cc的体素。
采用8~27 cc容积且通过改变体素位置而不是增大体素是最佳的选择。
相关内容将在体素位置一节中继续讨论。
在处理部分容积时的另一个选择是不要认定体素容积必须是立方形的。
使用不同形状体素的优点是可使部分容积最大化或使伪影最小化。