最新mrs磁共振波谱(修改版讲学课件
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外源性灌注成像（PWI） 内源性，血氧水平依赖法（BOLD）
磁共振波谱(MRS)技术及 临床应用
MRS技术概述
Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS 研究人体能量代谢的病理生理改变 研究范围：中枢神经系统，体部如前列腺 肝脏，乳腺等 不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 31P-MRS最早应用 1H-MRS应用最广泛
生自旋回波： 900—1800—1800
优点：信噪比高，是激励回波法的2倍 ，可以 选择长、短TE（ 144ms or 35ms ），对T2弛 豫敏感，对运动不太敏感
缺点：选择长TE，不易检出短T2物质，如脂质
MRS检查方法
✓单体素氢质子（Single voxel，SV）MRS ✓多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）MRS
MRS对硬件的要求
与MRI相同 磁体 RF线圈 RF放大器 RF发射器 接收器和计算器
MRS对硬件的要求
与MRI不同 高场强，1.0T以上 高均匀度，B0的不均匀性必须小于1.0ppm 不需要梯度线圈，但需要一些空间定位的 辅助装置
不需要成像装置，但需要必要的硬件和软 件，显示波谱，计算化学位移频率，测定 波峰等
激励回波法 ：连续使用三个90°射频脉
冲产生激励回波： 900—900—900 优点：常使用短TE（35ms）检测代谢物
种类多，如脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在 短TE才能检出 缺点：对运动敏感，信噪比低，对匀场和 水抑制要求严格，对T2弛豫不敏感
MRS序列选择
点分辨波谱法 ：用1个90°和2个180°脉冲产
MRS技术及基本原理
射频脉冲 原子核激励 驰豫
信号呈指数衰减（自由感应衰减）
傅立叶变换
MRS显示
振幅与频率的函数即MRS
MRS技术及基本原理
利用原子核化学位移和原子核自旋耦合裂分现象 不同化合物的相同原子核，相同的化合物不同原子 核之间，由于所处的化学环境不同，其周围磁场强 度会有轻微的变化，共振频率会有差别，这种现象 称为化学位移 不同化合物的相同原子核之间，相同的化合物不同 原子核之间，共振频率的差别就是MRS的理论基础
多体素
➢ 覆盖范围大，一次采集 可获得较多信息
➢ 成像时间长
➢ 容易受磁场不均匀性的 影响
➢ 谱线基线稳定
MRS具体操作步骤
①成像参数的选择 ②兴趣区的选择 ③预扫描：体素匀场、水抑制 ④传导和接收增益，调整中央频率 ⑤资料采集 ⑥资料后处理，显示和储存
如何获得好的MRS
必要的硬件和软件是基础：静磁场的均匀 性，射频脉冲的稳定性，后处理软件 序列、方法、参数和位置的合理选择，是 高信噪比保证
兴趣区定位对MRS的影响
兴趣区大小直接影响波谱曲线的准确性，过小 信号相对较低；过大容易受周围组织的干扰， 产生部分容积效应。依据病灶大小决定，一般 单体素为15~20mm 兴趣区定位注意：避开血管、脑脊液、空气、 脂肪、坏死区、金属、钙化区和骨骼。上述区 域易产生磁敏感伪影，降低分辨率和敏感性， 掩盖代谢物的检出
MRS磁共振波谱（修改版）
影像医学的发展前景
更敏感，更特异，更无创 放射学----医学影像学 放射诊断----诊断治疗学 形态解剖----功能、代谢
脑功能成像
测量脑内化合物 测量脑局部代谢和血氧变化技术 测量脑内神经元活动的技术
测量脑代谢和血氧变化
当脑活动增加时，局部血流，氧代谢和糖代谢 增加，可以功能定位，对脑局部反应特征研究
可以同时获取病变侧和未被病变累及的区域， 评价病灶的范围大 。 匀场比较困难，由于多个区域同时获得相同的 磁场均匀性。对临近颅骨、鼻窦或后颅窝的病 灶，由于磁敏感伪影常常一次匀常不能成功 采集时间比较长 。
单体素与多体素的比较
单体素
➢ 容易实现 ➢ 成像时间相对较短 ➢ 磁场不均匀性易克服 ➢ 谱线定性分析容易 ➢ 谱线的基线不稳定
MRS技术及基本原理
MRS表示方法
在横轴代表化学位移（频率差别），单位百 万分子一（ppm） 纵轴代表信号强度，峰高和峰值下面积反映 某种化合物的存在和化合物的量，与共振原 子核的数目成正比。
脑 MRS
如何获得MRS
选择成像序列：激励回波法 STEAM、点
分辨波谱法 PRESS等
选来自百度文库检查方法：单体素和多体素 具体的步骤：扫描参数、定位、饱和 带、预扫描匀场、数据采集、后处理 分析
SV氢质子MRS特点
覆盖范围有限，一次采集只能分析一个区 域，适用于局限性病变，后颅窝病变 采集时间短，一般3~5分钟
MV氢质子MRSI
2D PROBE-SI 3D Focal PROBE-SI Full coverage MRSI和UltroPROBE-SI
MV氢质子脑MRSI的特点
单体素点分辨波谱法（PRESS ）
成像参数 TR 1500ms
TE 35ms或144ms Voxel size 15~20mm NEX 8 Scan time 3‘40“
参数选择对MRS的影响
SNR Cho/cr Naa/cr Scan time sensitivity
采集次数增加
_
_
体素大小
_
_
_
TR延长
—
—
TE延长
_
不同TE对波谱的影响（ PRESS ）
TE=35ms
TE=144ms
不同TE对波谱的影响（PRESS）
短TE：检测代谢物种类多，如脂质、谷氨酰 胺和肌醇只有在短TE才能检出 ，便于测量 短T2的物质。缺点是基线不够稳定。 长TE：检测代谢物种类少，基线稳定，常用 于肿瘤性病变。因为TE=144ms 时易于显示 胆碱和乳酸峰，此时乳酸峰反转于基线下。
MRS空间定位及序列选择
激励回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM)
点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)
深部分辨波谱法（DRESS） 空间分辨波谱法（SPARS）
MRS序列选择
PET 光学成像技术 功能磁共振成像（fMRI）
灌注成像：外源性灌注成像（PWI） 内源性，血氧水平依赖法（BOLD）
脑功能成像
测量脑内化合物 测量脑局部代谢和血氧变化 测量脑内神经元活动
测量脑内神经元活动
脑电图（EEG） 脑磁图（MEG） 事件相关电位（ERP）
磁共振功能成像
磁共振波谱（MRS） 扩散加权成像（扩散张量成像，DTI） 灌注成像：
磁共振波谱(MRS)技术及 临床应用
MRS技术概述
Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS 研究人体能量代谢的病理生理改变 研究范围：中枢神经系统，体部如前列腺 肝脏，乳腺等 不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 31P-MRS最早应用 1H-MRS应用最广泛
生自旋回波： 900—1800—1800
优点：信噪比高，是激励回波法的2倍 ，可以 选择长、短TE（ 144ms or 35ms ），对T2弛 豫敏感，对运动不太敏感
缺点：选择长TE，不易检出短T2物质，如脂质
MRS检查方法
✓单体素氢质子（Single voxel，SV）MRS ✓多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）MRS
MRS对硬件的要求
与MRI相同 磁体 RF线圈 RF放大器 RF发射器 接收器和计算器
MRS对硬件的要求
与MRI不同 高场强，1.0T以上 高均匀度，B0的不均匀性必须小于1.0ppm 不需要梯度线圈，但需要一些空间定位的 辅助装置
不需要成像装置，但需要必要的硬件和软 件，显示波谱，计算化学位移频率，测定 波峰等
激励回波法 ：连续使用三个90°射频脉
冲产生激励回波： 900—900—900 优点：常使用短TE（35ms）检测代谢物
种类多，如脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在 短TE才能检出 缺点：对运动敏感，信噪比低，对匀场和 水抑制要求严格，对T2弛豫不敏感
MRS序列选择
点分辨波谱法 ：用1个90°和2个180°脉冲产
MRS技术及基本原理
射频脉冲 原子核激励 驰豫
信号呈指数衰减（自由感应衰减）
傅立叶变换
MRS显示
振幅与频率的函数即MRS
MRS技术及基本原理
利用原子核化学位移和原子核自旋耦合裂分现象 不同化合物的相同原子核，相同的化合物不同原子 核之间，由于所处的化学环境不同，其周围磁场强 度会有轻微的变化，共振频率会有差别，这种现象 称为化学位移 不同化合物的相同原子核之间，相同的化合物不同 原子核之间，共振频率的差别就是MRS的理论基础
多体素
➢ 覆盖范围大，一次采集 可获得较多信息
➢ 成像时间长
➢ 容易受磁场不均匀性的 影响
➢ 谱线基线稳定
MRS具体操作步骤
①成像参数的选择 ②兴趣区的选择 ③预扫描：体素匀场、水抑制 ④传导和接收增益，调整中央频率 ⑤资料采集 ⑥资料后处理，显示和储存
如何获得好的MRS
必要的硬件和软件是基础：静磁场的均匀 性，射频脉冲的稳定性，后处理软件 序列、方法、参数和位置的合理选择，是 高信噪比保证
兴趣区定位对MRS的影响
兴趣区大小直接影响波谱曲线的准确性，过小 信号相对较低；过大容易受周围组织的干扰， 产生部分容积效应。依据病灶大小决定，一般 单体素为15~20mm 兴趣区定位注意：避开血管、脑脊液、空气、 脂肪、坏死区、金属、钙化区和骨骼。上述区 域易产生磁敏感伪影，降低分辨率和敏感性， 掩盖代谢物的检出
MRS磁共振波谱（修改版）
影像医学的发展前景
更敏感，更特异，更无创 放射学----医学影像学 放射诊断----诊断治疗学 形态解剖----功能、代谢
脑功能成像
测量脑内化合物 测量脑局部代谢和血氧变化技术 测量脑内神经元活动的技术
测量脑代谢和血氧变化
当脑活动增加时，局部血流，氧代谢和糖代谢 增加，可以功能定位，对脑局部反应特征研究
可以同时获取病变侧和未被病变累及的区域， 评价病灶的范围大 。 匀场比较困难，由于多个区域同时获得相同的 磁场均匀性。对临近颅骨、鼻窦或后颅窝的病 灶，由于磁敏感伪影常常一次匀常不能成功 采集时间比较长 。
单体素与多体素的比较
单体素
➢ 容易实现 ➢ 成像时间相对较短 ➢ 磁场不均匀性易克服 ➢ 谱线定性分析容易 ➢ 谱线的基线不稳定
MRS技术及基本原理
MRS表示方法
在横轴代表化学位移（频率差别），单位百 万分子一（ppm） 纵轴代表信号强度，峰高和峰值下面积反映 某种化合物的存在和化合物的量，与共振原 子核的数目成正比。
脑 MRS
如何获得MRS
选择成像序列：激励回波法 STEAM、点
分辨波谱法 PRESS等
选来自百度文库检查方法：单体素和多体素 具体的步骤：扫描参数、定位、饱和 带、预扫描匀场、数据采集、后处理 分析
SV氢质子MRS特点
覆盖范围有限，一次采集只能分析一个区 域，适用于局限性病变，后颅窝病变 采集时间短，一般3~5分钟
MV氢质子MRSI
2D PROBE-SI 3D Focal PROBE-SI Full coverage MRSI和UltroPROBE-SI
MV氢质子脑MRSI的特点
单体素点分辨波谱法（PRESS ）
成像参数 TR 1500ms
TE 35ms或144ms Voxel size 15~20mm NEX 8 Scan time 3‘40“
参数选择对MRS的影响
SNR Cho/cr Naa/cr Scan time sensitivity
采集次数增加
_
_
体素大小
_
_
_
TR延长
—
—
TE延长
_
不同TE对波谱的影响（ PRESS ）
TE=35ms
TE=144ms
不同TE对波谱的影响（PRESS）
短TE：检测代谢物种类多，如脂质、谷氨酰 胺和肌醇只有在短TE才能检出 ，便于测量 短T2的物质。缺点是基线不够稳定。 长TE：检测代谢物种类少，基线稳定，常用 于肿瘤性病变。因为TE=144ms 时易于显示 胆碱和乳酸峰，此时乳酸峰反转于基线下。
MRS空间定位及序列选择
激励回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM)
点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)
深部分辨波谱法（DRESS） 空间分辨波谱法（SPARS）
MRS序列选择
PET 光学成像技术 功能磁共振成像（fMRI）
灌注成像：外源性灌注成像（PWI） 内源性，血氧水平依赖法（BOLD）
脑功能成像
测量脑内化合物 测量脑局部代谢和血氧变化 测量脑内神经元活动
测量脑内神经元活动
脑电图（EEG） 脑磁图（MEG） 事件相关电位（ERP）
磁共振功能成像
磁共振波谱（MRS） 扩散加权成像（扩散张量成像，DTI） 灌注成像：