磁共振波谱分析MRS
认识磁共振：五、磁共振波谱分析（MRS）
认识磁共振：五、磁共振波谱分析（MRS）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。
MRS是目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。
现今磁共振波谱研究较早、较多的是应用于中枢神经系统，其通过组织内化学代谢产物的多少，可以进行对脑肿瘤与非肿瘤性病变鉴别、脑肿瘤良恶性鉴别、恶性肿瘤分级、肿瘤术后复
发与坏死的鉴别、原发与转移瘤的鉴别等等。
在心脏方面的应用主要是在心肌缺血、心肌病等心肌代谢方面的研究。
肝脏主要研究包括代
谢性疾病、肝炎肝硬化及肝肿瘤等。
MRS还能提供前列腺组织的代谢信息，对于鉴别前列腺癌和前列腺增生的鉴别有重大意义。
MRS还能无创性地检测骨骼肌磷脂代谢和能量代谢的代谢产物及细胞内pH值，研究骨及软组织肿瘤的磷脂代谢和能量代谢的异常变化。
牡丹江医学院第二附属医院影像科自引进256排双源双能量CT以来，以影像学博士李为民主任
为首的诊断团队先后开展了双低冠脉成像扫描、双能量成像去伪影、虚拟平扫等技术，填补了
牡丹江地区在此领域的空白，给患者带来了巨大的福祉。
核磁共振波谱分析
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。
需要检查的人群：患有脑部、心脏、骨骼肌和肝脏肿瘤的人群。
不合宜人群：
(1)安装人工心脏起博器者及神经刺激器者禁止做检查。
(2)颅内有银夹及眼球内金属异物者禁止做检查。
(3)心电监护仪不能进入MRI检查室。
曾做过动脉病手术、曾做过心脏手术并带有人工心瓣膜者禁止做检查。
(4)各种危重病患者：如外伤或意外发生后的昏迷、烦躁不安、心率失常、呼吸功能不全、不断失血及二便失禁者等等。
(5) 检查部位有金属物(如内固定钢针钉等)不能检查。
(5)妊娠妇女慎做检查，如有可能怀孕者，请告知检查医生。
检查前禁忌：无特殊禁忌。
检查时要求：检查放松心情，听从医生吩咐进行检查。
医学影像新技术介绍(一)——MRS
肿瘤 1、胶质瘤 2、转移瘤 3、淋巴瘤
共同点：为NAA下降、Cho 上升、 Cho/ Cr 升高, 可出现Lip 、Lac峰。
不同点：
1、胶质瘤NAA随恶性程度的升高而减低。
2、由于缺乏Cr激酶, 转移瘤中Cr较高级别胶 质瘤减低更明显甚至是消失的，Cho/Cr之 间存在显著差异。
医学影像新技术介绍(一)
宋宇
头颅磁共振波谱
磁共振波谱(magnetic resonance spectrum ，MRS)是最典型的分子成像技术——在分 子水平上直接反映代谢变化并用波谱和影 像表达出来。
MRS为研究组织代谢和功能的无创性方法 ，常用的原子核有：1H MRS主要检测胆碱 、肌酸、脂肪、氨基酸、酮体及乳酸等代 谢物质； 31P MRS，主要用于能量代谢的研 究。
MRS在脑部疾病中的应用
癫痫 肿瘤 梗塞
癫痫 磁共振波谱能早期发现癫痫灶及其所
致的细胞损害。 采用NAA/Cho＋Cr值为分析指标。
1、敏感性较高
2、颞叶由于受颅底结构及颞骨的影响 ,体素局部的匀场和水抑制程度受到限 制, 很难实现Cr 和Cho 波峰的完全分 离,这时计算它们的合并强度比较合理 可靠。
4、通常在Lac 峰出现后,脑梗死病灶才 有NAA 峰下降;
5、Cr 和Cho 峰的改变不如Lac 和NAA 那样恒定，急性期胆碱复合物髓鞘的崩解。
脑卒中
NAA降低，Lac明显升高(倒置)
Lac乳酸峰出现在1.33ppm 处, 乳酸在 短TE 时为正立双峰, 在长TE 时为倒置 双峰, 在长TE 时观测最为清晰。乳酸 峰在正常人脑波谱中一般测不到, 在氧 供的下降、糖酵解的加速、线粒体功 能紊乱、炎症、发酵等许多状态下会 引起乳酸峰的升高
磁共振波谱分析MRS
磁共振波谱分析MRSMRS 为目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。
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，化学位移的程度具有磁场依赖性、环境依赖性。
NAA：N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志位于：2.02ppmCreatine：Cr肌酸，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，位于：3.05ppm Choline：Cho胆碱，细胞膜合成的标志位于：3.20ppm Lipid：脂质，细胞坏死提示物位于：0.9-1.3ppm Lactate：乳酸，无氧代谢的标志位于：1.33-1.35ppm Glutamate：Glx谷氨酰氨，脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于：2.1-2.4ppmmI：肌醇代表细胞膜稳定性，判断肿瘤级别位于：3.8ppmN-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，维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子通过细胞和维持神经膜的兴奋性有关·仅存在于神经元内，而不会出现于胶质细胞，是神经元密度和生存的标志·含量多少反映神经元的功能状况，降低的程度反映了其受损的大小肌酸（Creatine）·正常脑组织1H MRS中的第二大峰，位于3.03ppm附近，有时在3.94ppm 处可见其附加峰（PCr）·此代谢物是脑细胞能量依赖系统的标志·能量代谢的提示物，在低代谢状态下增加，在高代谢状态下减低·峰值一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物。
胆碱（Choline）·位于3.2 ppm附近，包括磷酸胆碱、磷酯酰胆碱和磷酸甘油胆碱·细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成和蜕变，从而反映细胞膜的更新·Choline 峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快，使Cho峰增高·Cho峰在几乎所有的原发和继发性脑肿瘤中都升高·恶性程度高的肿瘤中，Cho/Cr比值显示增高· 同时Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志，在急性脱髓鞘疾病，Cho水平显著升乳酸（Lac）·位于1.32ppm，由两个共振峰组成·TE=144，乳酸双峰向下；TE=288，乳酸双峰向上；·正常情况下，细胞代谢以有氧代谢为主，检测不到Lac峰，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。
MRS磁共振波普成像
双侧基底节区及双侧额颞叶进行多体素波
谱分析（3D SCI press 144TE），将感兴 趣区分别置于双侧颞叶、海马、额叶，所 得谱线基线平稳，Hunter角正常、开口向 右，各代谢物峰高、比值未见明显异常。 双侧颞叶，包括海马区三维多体素法MRS 未见明显异常谱线。
1.5T磁共振波谱分析提示双侧颞叶、海马、额叶未见明显异常
磁共振波谱成像（MR天门冬氨酸）：只存在于神经 元中，是神经元活性的标记物，在脑肿瘤、脑梗死及痴呆 中含量降低。 3.02、3.94ppm，Cr（肌酸/磷酸肌酸）：存在于神经元 和神经胶质中，是能量代谢物，在星形细胞瘤中降低，在 脑膜瘤和转移瘤中几乎消失。 3.22ppm，Cho（胆碱）：存在于细胞膜、髓磷脂和脑内 脂质中，其升高反映了细胞膜合成的增加或细胞数的增多 ，是肿瘤的标记。
HUNTER角
MRS谱线图
MRS代谢物图
SVS SE 30
CSI SE 135
解剖定位相显示：左侧额叶、颞叶及岛叶可见不规则形低信号影，左 侧外侧裂池及侧脑室受压变窄，中线结构稍向右移位。双侧筛窦粘膜增厚。 2D多体素（TE=135）：ROI置于病灶实性部分、坏死部分及对侧及同 侧正常区，所得谱线基本平稳，信噪比较好，病灶实性部分、坏死部分 HUNTER角倒置，可见脂峰及倒置的乳酸峰；CHO/NAA值增高，值为1.16， 1.96，3.63，1.92；对侧及同侧正常脑实质区CHO/NAA值约为0.66，0.38。 单体素（TE=30）置于病灶内,所得谱线平稳，信噪比尚好，扫得谱线 HUNTER角倒置，但CHO/NAA峰下面积比值》1，可见脂峰及乳酸峰。
MR意见：左侧额叶、颞叶及岛叶占位，符合肿瘤波谱改变
病理：（左侧额、颞、岛叶）少突胶质细胞瘤（WHOⅡ级）
西门子磁共振MRS波谱技术扫描及后处理方法
单体素SVS
多体素CSI
MRS序列选择
30 135 270 表示TE时间
短TE：显示更多的代谢物，如肌醇，谷 氨酰胺，谷氨酸盐等，但是同时出现大 分子的宽线，谱图较复杂，解释困难。 长TE：肌酸(Cr),乙酰天门冬氨酸(NAA),胆 碱类化合物以单峰形式出现，谱图较干 净，易于分析。 操作技师根据诊断医师要求选择合适的 TE时间。
同时勾选Metabolite image 和Peak info map，同时显 示代谢物比值和含量
MRS后处理方法
红色框内功能键Interactive Postprocessing，为添加代谢物，点 击蓝色标记Add添加
在绿色框内双击鼠标 左键选取想要添加的 代谢物，点击OK
然后点击1:Hide fit 2:Automatic，重新进行拟 合 即可
MRS扫描方法
第三步：在最上方工具栏中选择 Options中的Adjustments进行匀场。
MRS匀场方法
1：首先选择下方Show，在Show界面中先点击invalidate all选项，在选择Adjust All选 项，上方所有选项均变为绿色即可。
MRS匀场方法
2：点击下方工具栏选择liter.Shim,进入后点击左侧Measure进行匀场，蓝色框中数 值越小越好，多体素要求小于15，单体素要求小于13。可以通过增加或降低紫色 框中X,Y,Z轴数值达到要求，调整Z轴效果较明显。低于规定数值后点击绿色Load Best，在点击上方Apply应用。
西门子磁共振 MRS波谱技术扫描及后处理方法
壹 MRS波谱基本概念
目
磁共振波谱分析MRS
磁共振波谱分析MRSMRS 为目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。
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，化学位移的程度具有磁场依赖性、环境依赖性。
NAA： N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志位于：2.02ppmCreatine：Cr肌酸，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，位于：3.05ppmCholine：Cho胆碱，细胞膜合成的标志位于：3.20ppmLipid：脂质，细胞坏死提示物位于：0.9-1.3ppmLactate：乳酸，无氧代谢的标志位于：1.33-1.35ppmGlutamate：Glx谷氨酰氨，脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于：2.1-2.4ppmmI：肌醇代表细胞膜稳定性，判断肿瘤级别位于：3.8ppmN-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，维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子通过细胞和维持神经膜的兴奋性有关·仅存在于神经元内，而不会出现于胶质细胞，是神经元密度和生存的标志·含量多少反映神经元的功能状况，降低的程度反映了其受损的大小肌酸（Creatine）·正常脑组织1H MRS中的第二大峰，位于3.03ppm附近，有时在3.94ppm 处可见其附加峰（PCr）·此代谢物是脑细胞能量依赖系统的标志·能量代谢的提示物，在低代谢状态下增加，在高代谢状态下减低·峰值一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物。
胆碱（Choline）·位于3.2 ppm附近，包括磷酸胆碱、磷酯酰胆碱和磷酸甘油胆碱·细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成和蜕变，从而反映细胞膜的更新·Choline峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快，使Cho峰增高·Cho峰在几乎所有的原发和继发性脑肿瘤中都升高·恶性程度高的肿瘤中，Cho/Cr比值显示增高· 同时Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志，在急性脱髓鞘疾病，Cho水平显著升乳酸（Lac）·位于1.32ppm，由两个共振峰组成·TE=144，乳酸双峰向下；TE=288，乳酸双峰向上；·正常情况下，细胞代谢以有氧代谢为主，检测不到Lac峰，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。
磁共振波谱分析
磁共振波谱分析摘要:磁共振波谱（MRS）是一种新的脑功能检查技术和唯一无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变和特定化合物定量分析的技术。
MRS是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步研究。
【MRS的定义与基本原理】磁共振波谱（MRS）是一种新的脑功能检查技术和唯一无创性检测活体组织器官能量代谢、生化改变和特定化合物定量分析的技术。
MRS是在MRI形态学诊断的基础上，从代谢方面对病变进一步研究。
MRS的原理在某些方面与MRI相同，要求短的射频脉冲以激励原子核，采集到的信号称为自由感应衰减信号，将这种信号通过傅立叶转换变成波谱。
MRS成像的基本原理是依据化学位移和J-耦合两种物理现象。
由于化学位移不同，不同化合物可以根据其在MRS上共振峰的位置不同加以区别。
化学位移采用磁场强度的百万分之一为单位（part per million，ppm）。
共振峰的面积与共振核的数目成正比，反映化合物的浓度，因此可用来定量分析。
峰值在横轴上的位置代表物质的种类，波峰的高度或波峰下的面积代表物质的数量，化合物的含量亦可用图谱色阶表示。
【人脑常见的代谢物及其意义】1.N-乙酰天门冬氨酸（NAA）在正常脑1HMRS中NAA是最高的峰，位于2.02ppm。
它主要存在于成熟的神经元内，是神经元的内标物，其含量的多少可反映神经元的功能状态。
NAA含量的降低代表神经元的缺失。
肿瘤、多发性硬化、梗死、缺氧、神经细胞变性疾病、代谢性疾病及脱髓鞘疾病等均可引起NAA浓度的下降；不含神经元的脑部肿瘤（如脑膜瘤、转移瘤）MRS显示NAA缺失。
在婴儿脑发育、成熟过程中以及神经损伤后轴索恢复中NAA会升高。
Canavan病（中枢神经系统海绵状变性）是唯一可以引起NAA增高的疾病，是由于该病人体内缺乏NAA水解酶。
2.胆碱（Cho）包括磷酸胆碱、磷脂酰胆碱及磷酸甘油胆碱，反映脑内总胆碱储备量，波峰位于3.2ppm。
Cho是乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的前体，是细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成与代谢，Cho峰的高低可以作为肿瘤细胞增殖的指标。
磁共振波谱成像技术（MRS）02：如何阅读MRS谱线
磁共振波谱成像技术（MRS）02：如何阅读MRS谱线⼀、最最基础的MRS原理在上⼀篇帖⼦我骗了⼤家，在阅读MRS谱线前还是得说MRS的原理的，否则的话没法说下去！当然，我们也可以玩玩⽂字游戏，不说“MRS原理”，⽽说“MRS定义”。
MRS定义：⼈体各种组织的代谢产物不尽相同，MRS就是通过检测感兴趣区（⼀般称为“体素”）代谢产物的类型和浓度，并绘制成曲线，以此判断体素的性质。
各种代谢物在MRS谱线上表现为⼀个个⾼度不同的波峰。
MRS谱线横轴是化学位移频率，单位为ppm，各种代谢产物在横轴上有固定的位置，必须熟记。
MRS谱线纵轴是代谢物的浓度，也就是代谢物波峰的⾼度。
阅读MRS谱线⾸先是识别每⼀个波峰在横轴上的位置，由此判断是哪种代谢产物；然后再研究波峰的⾼度，并与相应正常组织进⾏⽐较，从⽽得出结论。
下⾯这张图⼀定要反复琢磨：⼆、最最重要的代谢物频率、浓度表这是⼀件⾮常痛苦的事情：以下这张代谢物频率、浓度表⼀定要熟记！我已经背了⼀个星期了，再看到MRS谱线还是弄不清楚哪个是哪个。
0.9-1.3ppm：lip 脂质正常脑组织中不可见。
1.33-1.35ppm：Lac 乳酸正常脑组织中不可见。
1.4-1.6ppm：Ala 丙氨酸正常脑组织中不可见。
2.02ppm：NAA N-⼄酰天门冬氨酸正常浓度6.5-9.7mmol，平均7.8mmol。
2.1-2.4ppm：GLx ⾕氨酸类化合物正常浓度Glu 10mmol，Gln 5mmol。
3.05ppm：Cr 肌酸正常浓度3.4-5.5mmol，平均4.5mmol。
3.20ppm：Cho 胆碱化合物正常浓度0.8-1.6mmol，平均1.3mmol。
3.56ppm：mI 肌醇正常浓度2.2-6.8mmol，平均3.8mmol。
3.65-3.8ppm：Glx ⾕氨酸类化合物正常浓度Glu 10mmol，Gln 5mmol。
3.93ppm：Cr 肌酸正常浓度3.4-5.5mmol，平均4.5mmol。
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。
MRS和DWI
化学位移：
同一种原子核在不同分子中，由于周围电 子云的结构、分布和运动状态的不同，周围的 电子云对其产生不同的屏蔽作用，从而引起原 子核局部磁场的改变。因此，即使在同一均匀 的磁场中，不同化合物的相同原子核由于其所 处化学环境不同，其周围磁场强度会有细微的 变化，同一种原子核的共振频率会因此而有差 别，这种现象称为化学位移。
I-II星形
1.0
0.5
2.0
III-IV星形 0.75
0.34
2.32
脑膜瘤
0.05
0.01
4.49
转移瘤
0.03
0.01
3.11
注: 星形细胞瘤I~ II级与III ~ IV级的NAA /C r 、 NAA /Cho
和Cho /Cr比值差异存在显著性
脑膜瘤
1）NAA峰缺乏/较低；2）Cho水平明显升高； 3）Cr值明显降低； 4）Ala峰（苯丙氨酸）出
J-耦合现象：
原子核之间存在共价键的自旋磁距的相 互作用形成自旋耦合，以J为常数，J越大 ，耦合越强，波分离越宽。
核磁共振：
射频脉冲频率与质子进动频率相同，射频脉 冲的能量就传递给处于低能级的质子，使之获 得能量后跃迁至高能级，这种现象就是核磁共 振。
现，脑膜瘤的特征性峰。(1.47ppm,3/10)
脑外转移瘤
1）NAA峰缺乏/较低； 2）Cho水平升高； 3）Cr值明显降低； 4）Lip峰（脂质）明显高于
其它肿瘤,无脂质峰可以排除转移瘤（1.3ppm）
二、弥散加权成像（DWI）
1、基本概念： 在SE T2加权序列180o脉冲前后加上两个对
称的弥散敏感梯度脉冲，对冲再聚焦，信号不降低； 对于运动的水分子（弥散高），第一个梯度脉 冲所致的质子自旋去相位离开了原来的位置， 不能被第二个梯度脉冲再聚焦，信号降低。主 要观察活体组织中水分子的微观扩散运动。
MR波谱分析
第八节MR波谱分析MR波谱（MRspectroscopy，MRS）是目前能够进行活体组织内化学物质无创性检测的唯一方法。
MRI提供的是正常和病理组织的形态信息，而MRS则可提供组织的代谢信息。
大家都知道，在很多疾病的发生和发展过程中，代谢改变往往早于形态学改变，因此MRS所能提供的代谢信息无疑有助于疾病的早期诊断。
但是目前在临床应用方面还处于研究和摸索阶段。
一、MRS的原理MRS的原理比较复杂，这里仅作简单介绍。
（一）化学位移现象在MRI原理中我们知道，磁性原子核在外磁场中的进动频率取决于两个方面：（1）磁性原子核的磁旋比；（2）磁性原子核所感受的外磁场强度。
对于一个确定的磁性原子核，其磁旋比是不变的。
而磁性原子核所感受的外磁场强度除了受外加静磁场影响外，还受原子核周围的电子云和周围其他原子电子云的影响，这些电子云将会对磁场起屏蔽作用，使磁性原子核所感受的磁场强度略低于外加静磁场的强度，因而其进动频率也略有降低。
同一种磁性原子核如果处于不同的分子中，由于分子化学结构的不同，电子云对磁性原子核的磁屏蔽作用的大小也存在差别，因而将表现出其进动频率的差别。
这种由于所处的分子结构不同造成同一磁性原子核进动频率差异的现象被称为化学位移现象。
（二）MRS的简要原理下面以1H为例简述MRS的原理。
通过对某组织的目标区域施加经过特殊设计的射频脉冲，这种射频脉冲往往带宽较宽，其频率范围必须含盖所要检测代谢产物中质子的进动频率。
然后采集该区域发出的MR信号（可以是FID信号或回波信号），该MR 信号来源于多种代谢产物中质子，由于化学位移效应，不同的代谢产物中质子进动频率有轻微差别，通过傅里叶转换可得到不同物质谱的信息，通常采用谱线来表示。
谱线包括一系列相对比较窄的波峰。
其横坐标表示不同物质中质子的进动频率，通常用PPM表示（以标准物的质子进动频率为基准，其他代谢物中质子进动频率与标准物中质子进动频率的差别，以百万分几（PPM）来表示）。
磁共振波谱(mr spectroscopymrs)
磁共振波谱（MR spectroscopy，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。
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MRSMR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。
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，MRS）是运用磁共振成像技术的一种技术，是一种医学诊断的重要方法，属于一种非侵入性检查。
它将一定的磁共振信号，在频率范围内进行分解，从而可以检测出不同的物质，从而实现诊断的目的。
MRS技术检测从磁共振图像中获取的信息，具有丰富的成分、多层次、高灵敏度、快速准确、精细进行多方位分析及预测的特点，并不受临床手段受限等方面的影响，直接检测和分析实体组织内，非水分子成分及比例，其分析结果用来支持病变及良恶性诊断等，其临床应用范围越来越广泛。
MRS技术在脑部检查中应用最为广泛。
脑的MRS检查可通过检测和分析大脑内脂肪酸、乙酰乙酸、谷氨酸、丙酮酸、乙酸、丙酯等物质及其它和酯等物质，快速准确地分析脑部疾病，有助于精准诊断、早期治疗。
MRS技术可用于精准诊断、早期治疗痴呆、帕金森综合症、多发性硬化症、脑膜炎、脑血栓症、脑血管性疾病、脑外伤等，从而有效提高了脑部检查的精准性，使大多数病症的诊断更加准确，有利于提高脑部疾病的治疗效率。
MRS技术还用于肝脏检查，可以检测肝脏内的脂肪酸、乙酰乙酸、丙氨酸、丙酮酸等物质，清楚地了解肝脏病变程度，及时发现肝脏病变，从而能够有效地及早发现肝癌等肝脏病症，提高对肝脏疾病的诊断效果。
MRS技术在肝脏检查方面，可用于检测肝脏病症的诊断，诊断各种肝硬化、肝衰竭和肝癌等，有助于及早发现疾病，使肝病的治疗效果更加准确，从而提高治疗效率。
MRS技术在心脏病检查中也会被大量使用，它可以检测到心脏组织中的各种物质，包括乳酸、葡萄糖、谷氨酸、肌酐等物质。
通过MRS技术，能够检测病症的活动程度和变化，有助于准确诊断以及指导治疗。
MRS技术在临床界有着重要的意义，如肝、心脏、脑部等疾病的早期发现、准确诊断以及指导治疗等，都需要MRS技术来支持，因此MRS的应用领域将越来越广，将会在临床检查中发挥重要的作用。
头颅磁共振波谱MRS
5、Cr 和Cho 峰的改变不如Lac 和NAA 那样恒定，急性期胆碱复合物升高,升 高的区域多见于白质区梗死的病灶,反 映了细胞磷酯膜结构和髓鞘的崩解。
脑卒中
NAA降低，Lac明显升高(倒置)
根据检测体素分类：MRS有两种方法 ：单体素MRS (single voxel MRS)和多 体素MRS(multi voxel MRS)。
单体素质子谱可以选择性采集一个感 兴趣区体素的谱线，而多体素质子谱 可以在一次数据采集中获得感兴趣区 中多个体素的谱线，可以同时反映多 个部位代谢物的空间分布。
脑梗塞
MRS 可用于急性和超急性脑梗死的诊 断,脑梗死病灶发生以下代谢改变:
1、在常规MRI 未见异常改变时,MRS 即 能早期发现Lac 峰。
2、对发病24h、梗死区在T2WI 上呈高 信号者,MRS 出现Lac 峰的范围常大于 T2WI 的病灶范围。
3、脑梗死病灶一旦出现Lac 峰,可持续 数天～数周不等,峰值随时间推移逐渐 下降。
肿瘤 1、胶质瘤 2、转移瘤 3、淋巴瘤
共同点：为NAA下降、Cho 上升、 Cho/ Cr 升高, 可出现Lip 、L的升高而减低。
2、由于缺乏Cr激酶, 转移瘤中Cr较高级别胶 质瘤减低更明显甚至是消失的，Cho/Cr之 间存在显著差异。
3、淋巴瘤Cho 值可以高于正常脑组织3 倍 并伴随明显高耸的Lip峰( 被认为是其标志) 。L ip 升高可能与淋巴瘤富含脂质有关。
脑肿瘤MRI波谱分析：病灶区Ｃho升高， 1.33ppm出现倒置双峰乳酸峰
胼胝体胶质瘤氢质子波谱，1.3ppm处 出现Ｌip峰，为肿瘤坏死所致
脑膜瘤的氢质子波谱(NAA降低，Cho升高)
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。
MRS(磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用)
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
回波时间（TE）
应用长、短TE可确定的代谢产物如下：
不但可以反映脑组织神经元的损伤、胶质细胞的增生及能量代谢等 变化，还可以动态观察各种疾病的转化及评估其预后。
技术原理
不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Na 1H-MRS应用最广泛 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之间，相同的化合物不同原子核之间，共
MRS的主要代谢物及其意义
N-乙酰天门冬氨酸(NAA) 位于波谱2.02-2.05ppm处，主要位于成熟神经元内，是神经元的内
标记物，是正常波谱中最大的峰。 NAA下降见于神经元损害，包括缺血、创伤、感染、肿瘤等，脑外
肿瘤无NAA峰。 NAA升高少见，Canavan病，发育中的儿童，轴索恢复时可升高。
2、Lip和Lac峰信号消失。
3、NAA水平和NAA/Cr比率下降是慢性斑块的特征，提示进行性的神经元 和轴索丢失。
临床应用
鉴别RR和PS 均表现为cMRI上成T2高信号和表现正常的白质均可显示NAA/Cr和
NAA/Cho比率降低。 与RR型患者相比，在白质正常的PS患者中上述比率降低的更为明显。 cMRI上表现正常的白质中NAA降低，原因可能有： 1、神经元断面位于或邻近急性斑块，并继发Wallerian变性。 2、 cMRI上尚未显示白质病变。 3、慢性的轴索代谢功能障碍，导致NAA合成减少。
细胞膜转换和细胞增殖加快，Cho峰增高
磁共振波谱成像（MRS）解读及临床意义
磁共振波谱成像（MRS）解读及临床意义MRS是目前能够进行活体组织内化学物质无创性检测的唯一方法，MRI提供的是正常和病理组织的形态信息，而MRS则可以提供组织的代谢信息。
大家都清楚在很多疾病的发生过程中，代谢改变往往是早于形态改变的，因此磁共振波谱所能提供的代谢信息无疑有助于疾病的早期诊断,那么MRS是如何成像的。
技术原理·利用原子核化学位移现象成像不同化合物的相同原子核，相同化合物不同原子核之间由于所处的化学环境不同，其周围磁场有轻微变化，共振频率会有差别，这种情况称为化学位移现象，共振频率的差别就是MRS的原理基础·MRS表示方法横轴表示化学位移（频率差别）单位为百万分之一（ppm）纵轴表示信号强度峰高和峰值下面积反映某化合物的存在和量，与共振原子核的数目成正比SV PRESS TE=35ms•NAA波（N－乙酰天门冬氨酸）：波峰在2.02ppm。
仅存在于神经系统，由神经元的线粒体产生，是神经元密度和活力的标志。
所有能够导致神经元损伤和丢失的病变都可以表现有NAA波降低和NAA/Cr比值降低，包括脑肿瘤、脑梗死、脑炎等。
•Cho波（胆碱）：波峰在3.20ppm。
胆碱参与细胞膜的合成和降解，与细胞膜磷脂代谢有关，并且是神经递质乙酰胆碱的前体。
Cho波增高说明细胞膜更新加快、细胞密度大，通常为肿瘤细胞增殖所致。
•Cr波（肌酸）：波峰在3.05ppm。
包括肌酸（Cr）、磷酸肌酸（PCr），存在于神经元和胶质细胞中，为能量代谢物质。
在同一个体脑内不同代谢条件下，Cr＋PCr的总量恒定，即信号较稳定，故常用来作参比值。
脑肿瘤时，因为肿瘤对能量代谢需求高可导致Cr降低。
•Lac波（乳酸）：波峰在1.33~1.35ppm，为无氧代谢产物。
正常情况下细胞能量代谢以有氧氧化为主，1H-MRS检测不到。
而在缺血/缺氧或者高代谢状态如恶性肿瘤时，乳酸信号强度增加。
包含两个明显的共振峰，称为“双尖波”，在较短TE（136ms、144ms）时表现为倒置双峰，在较长TE（272ms,288ms）时表现为正向双峰。
第八节 MR波谱分析
第八节MR波谱分析MR波谱（MR spectroscopy，MRS）是目前能够进行活体组织内化学物质无创性检测的唯一方法。
MRI提供的是正常和病理组织的形态信息，而MRS则可提供组织的代谢信息。
大家都知道，在很多疾病的发生和发展过程中，代谢改变往往早于形态学改变，因此MRS 所能提供的代谢信息无疑有助于疾病的早期诊断。
但是目前在临床应用方面还处于研究和摸索阶段。
一、MRS的原理MRS的原理比较复杂，这里仅作简单介绍。
（一）化学位移现象在MRI原理中我们知道，磁性原子核在外磁场中的进动频率取决于两个方面：（1）磁性原子核的磁旋比；（2）磁性原子核所感受的外磁场强度。
对于一个确定的磁性原子核，其磁旋比是不变的。
而磁性原子核所感受的外磁场强度除了受外加静磁场影响外，还受原子核周围的电子云和周围其他原子电子云的影响，这些电子云将会对磁场起屏蔽作用，使磁性原子核所感受的磁场强度略低于外加静磁场的强度，因而其进动频率也略有降低。
同一种磁性原子核如果处于不同的分子中，由于分子化学结构的不同，电子云对磁性原子核的磁屏蔽作用的大小也存在差别，因而将表现出其进动频率的差别。
这种由于所处的分子结构不同造成同一磁性原子核进动频率差异的现象被称为化学位移现象。
（二）MRS的简要原理下面以1H为例简述MRS的原理。
通过对某组织的目标区域施加经过特殊设计的射频脉冲，这种射频脉冲往往带宽较宽，其频率范围必须含盖所要检测代谢产物中质子的进动频率。
然后采集该区域发出的MR信号（可以是FID信号或回波信号），该MR信号来源于多种代谢产物中质子，由于化学位移效应，不同的代谢产物中质子进动频率有轻微差别，通过傅里叶转换可得到不同物质谱的信息，通常采用谱线来表示。
谱线包括一系列相对比较窄的波峰。
其横坐标表示不同物质中质子的进动频率，通常用PPM表示（以标准物的质子进动频率为基准，其他代谢物中质子进动频率与标准物中质子进动频率的差别，以百万分几（PPM）来表示）。
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磁共振波谱分析MRS
MRS 为目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。
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，化学位移的程度具有磁场依赖性、环境依赖性。
NAA：N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志位于：
2.02ppmCreatine：Cr肌酸，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，位于：
3.05ppm Choline：Cho胆碱，细胞膜合成的标志位于：3.20ppm Lipid：脂质，细胞坏死提示物位于：0.9-1.3ppm Lactate：乳酸，无氧代谢的标志位于：1.33-1.35ppm Glutamate：Glx谷氨酰氨，脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于：2.1-2.4ppmmI：肌醇代表细胞膜稳定性，判断肿瘤级别
位于：3.8ppmN-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，维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子通过细胞和维持神经膜的兴奋性有关·仅存在于神经元内，而不会出现于胶质细胞，是神经元密度和生存的标志·含量多少反映神经元的功能状况，降
低的程度反映了其受损的大小
肌酸（Creatine）
·正常脑组织1H MRS中的第二大峰，位于3.03ppm附近，有时在3.94ppm 处可见其附加峰（PCr）·此代谢物是脑细胞能量依赖系统的标志·能量代谢的提示物，在低代谢状态下增加，在高代谢状态下减低·峰值一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物。
胆碱（Choline）·位于3.2 ppm附近，包括磷酸胆碱、磷酯酰胆碱和磷酸甘油胆碱·细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成和蜕变，从而反映细胞膜的更新·Choline 峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快，使Cho峰增高·Cho峰在几乎所有的原发和继发性脑肿瘤中都升高·恶性程度高的肿瘤中，Cho/Cr比值显示增高· 同时Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志，在急性脱髓鞘疾病，Cho水平显著升
乳酸（Lac）·位于1.32ppm，由两个共振峰组成·TE=144，乳酸双峰向下；TE=288，乳酸双峰向上；·正常情况下，细胞代谢以有氧代谢为主，检测不到Lac峰，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。
脂质（Lip）·位于1.3、0.9、1.5和6.0 ppm处，分布代表甲基、亚甲基、等位基和不饱和脂肪酸的乙烯基；·共振频率与Lac相似，可以遮蔽Lac峰；·此峰多见于坏死脑肿瘤中，其出现提示坏死的存在
肌醇（mI）·位于3.56 ppm，·此代谢物被认为是激素敏感性神经受体的代谢物，可能是葡萄糖醛酸的前体；主要为调节渗透压，营养细胞，抗氧化作用及生成表面活性物质。
·mI含量的升高与病灶内（尤其是慢性病灶内）的胶质增生有关；·有研究认为，在低高级星形细胞瘤中，此峰随着肿瘤恶性程度的增加而增高；
谷氨酸（Glu）和谷氨酰胺（Gln）·位于2.1-2.5 ppm；·Glu 是一种兴奋性神经递质，在线粒体代谢中有重要功能·Gln 参与神经递质的灭活和调节活动；在脑组织缺血缺氧状态和肝性脑病时增高。
波峰的位置决定了化学物质波峰下面积代表了相对含量
横坐标：化学位移，代表频率。
纵坐标：信号强度（正常人脑发育过程中谱线变化，正常新生儿MRS，Cho为最高峰，NAA低于Cho，1岁以后随着髓鞘化的逐渐完成而发生逆转）。