脑功能成像
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Department of Radiology WMC
医学影像诊断学
Cr
• 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。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。
– 血氧水平依赖性成像（BOLD blood oxygen level depend）
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医学影像诊断学
MRS
• MRS 是利用核磁共振现象和化学位移作用进行 特定原子核及其化合物定量分析的方法。 • MRS主要是物理和化学分析方面的研究。为目 前唯一无损伤检测活体器官和组织代谢、生化、 化合物定量分析的技术。 • 即使是同一种原子核（如1H），当它在不同的 化合物中，由于它在化合物中所处化学环境不 同，Larmor频率就不同，在MRS上产生共振峰 位置也不同，这种现象为化学位移。
医学影像诊断学
1HMRS • Lac：为糖酵解终产物，在糖酵解过程加 强时 Lac 增高，如肿瘤中， Lac 增高反映 肿瘤组织无氧代谢增加和出现坏死。 • Lip：在星形细胞瘤与脑膜瘤中这些化合 物升高，也可反映坏死过程中磷脂形成 过多。 • ml：ml升高在Alzheimer病具有较高特异 性。
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医学影像诊断学
1HMRS代谢物图
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医学影像诊断学
脑的MRS
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医学影像诊断学
脑的MRS
Fra Baidu bibliotek
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医学影像诊断学
MRS
Department of Radiology WMC
医学影像诊断学
1HMRS的临床应用
• 1H-MRS是敏感性最高的检测方法。它可检测 与脂肪代谢、氨基酸代谢以及神经递质有关的 化合物，如肌酸（Cr）、胆碱（Cho）、肌醇 （ml）、γ—氨基丁酸（GABA）、谷氨酰胺 (Glu+Gln)、乳酸（Lac）和N-乙酰门冬氨酸 （NAA）等。 • 临床1H-MRS不需增加磁共振硬件设备，且 MRI和MRS一次检查中完成，不需重新定位和 更换线圈。
医学影像诊断学
31P-MRS
许多含磷化合物参与细胞能量代谢与生物 膜有关的磷脂代谢。31P-MRS广泛用于研究组 织能量代谢和生化改变。磷酸单脂（ PME， 6.8ppm）、磷酸二指（ PDE，2.9ppm）、磷酸 肌酸（PCr， 0ppm）、无机磷（Pi，4.8ppm） 和 三 磷 酸 腺 苷 中 的 α-ATP(7.6ppm)、β-ATP(16.3ppm)、γ-ATP(-2.6ppm)磷原子。 目前脑的31P-MRS均可检测上述7种化合物。 主要用于研究脑组织的能量代谢、脑磷脂代谢 和pH值的测量。
医学影像诊断学
1HMRS
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医学影像诊断学
1HMRS
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医学影像诊断学
NAA
• NAA波谱位于2. 0 ppm 处，是公认的反应神经 元功能的内标物，反映神经元的功能状况。 • NAA与蛋白质和脂肪合成、维持细胞内阳离子 浓度以及K+、Na+、Ca2+等阳离子通过细胞及 神经膜的兴奋性有密切关系。 • 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，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。 • NAA 浓度降低与神经元或轴突的缺失有明显 的相关性。
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医学影像诊断学
Cho
• 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。其浓度的 改变反映细胞膜合成和降解的变化。 • 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。 • 多发硬化、肾上腺性脑白质营养不良、感染疾 病如AIDS病中Cho升高提示活动性脱髓鞘。
医学影像诊断学
脑 功 能 成 像
functional magnetic resonance imaging
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医学影像诊断学
脑功能成像（fMRI ）
• 磁共振波谱分析（MRS magnetic resonance spectrum） • 弥散加权成像（DWI diffusion weight imaging） • 磁共振灌注成像（PWI perfusion weight imaging） • 脑活动功能成像（functional imaging of the brain）
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医学影像诊断学
Cr/PCr
• Cr/PCr：化学位移为3.0和3.94ppm的共振 信号代表磷酸肌酸（ PCr）和 Cr。PCr 为 细胸能量代谢的主要储能形式， 1H 波谱 可分析细胞能量代谢改变，多数情况下 Cr/PCr含量相对稳定。
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医学影像诊断学
弥散加权成像
• 弥散加权成像(DWI) 是利用成像平面内 水分子扩散系数的变化来产生图像对比 的。扩散现象反映水分子的随机运动， 即布朗运动。 • 弥散减低时，DWI表现为高信号。 • 弥散增加时，DWI表现为低信号。 • ADC图
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医学影像诊断学
1HMRS常用化合物化学位移
• • • • • • • • ml 3.56 Cr 3.03 Cho 3.22 Glx 3.77 2.05-2.45 NAA 2.0 Lip 0.9-1.44 AA0.9 Lac 1.33
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Cr
• 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。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。
– 血氧水平依赖性成像（BOLD blood oxygen level depend）
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MRS
• MRS 是利用核磁共振现象和化学位移作用进行 特定原子核及其化合物定量分析的方法。 • MRS主要是物理和化学分析方面的研究。为目 前唯一无损伤检测活体器官和组织代谢、生化、 化合物定量分析的技术。 • 即使是同一种原子核（如1H），当它在不同的 化合物中，由于它在化合物中所处化学环境不 同，Larmor频率就不同，在MRS上产生共振峰 位置也不同，这种现象为化学位移。
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1HMRS • Lac：为糖酵解终产物，在糖酵解过程加 强时 Lac 增高，如肿瘤中， Lac 增高反映 肿瘤组织无氧代谢增加和出现坏死。 • Lip：在星形细胞瘤与脑膜瘤中这些化合 物升高，也可反映坏死过程中磷脂形成 过多。 • ml：ml升高在Alzheimer病具有较高特异 性。
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1HMRS代谢物图
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脑的MRS
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脑的MRS
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MRS
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1HMRS的临床应用
• 1H-MRS是敏感性最高的检测方法。它可检测 与脂肪代谢、氨基酸代谢以及神经递质有关的 化合物，如肌酸（Cr）、胆碱（Cho）、肌醇 （ml）、γ—氨基丁酸（GABA）、谷氨酰胺 (Glu+Gln)、乳酸（Lac）和N-乙酰门冬氨酸 （NAA）等。 • 临床1H-MRS不需增加磁共振硬件设备，且 MRI和MRS一次检查中完成，不需重新定位和 更换线圈。
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31P-MRS
许多含磷化合物参与细胞能量代谢与生物 膜有关的磷脂代谢。31P-MRS广泛用于研究组 织能量代谢和生化改变。磷酸单脂（ PME， 6.8ppm）、磷酸二指（ PDE，2.9ppm）、磷酸 肌酸（PCr， 0ppm）、无机磷（Pi，4.8ppm） 和 三 磷 酸 腺 苷 中 的 α-ATP(7.6ppm)、β-ATP(16.3ppm)、γ-ATP(-2.6ppm)磷原子。 目前脑的31P-MRS均可检测上述7种化合物。 主要用于研究脑组织的能量代谢、脑磷脂代谢 和pH值的测量。
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1HMRS
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1HMRS
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NAA
• NAA波谱位于2. 0 ppm 处，是公认的反应神经 元功能的内标物，反映神经元的功能状况。 • NAA与蛋白质和脂肪合成、维持细胞内阳离子 浓度以及K+、Na+、Ca2+等阳离子通过细胞及 神经膜的兴奋性有密切关系。 • 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，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。 • NAA 浓度降低与神经元或轴突的缺失有明显 的相关性。
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Cho
• 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。其浓度的 改变反映细胞膜合成和降解的变化。 • 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。 • 多发硬化、肾上腺性脑白质营养不良、感染疾 病如AIDS病中Cho升高提示活动性脱髓鞘。
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脑 功 能 成 像
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脑功能成像（fMRI ）
• 磁共振波谱分析（MRS magnetic resonance spectrum） • 弥散加权成像（DWI diffusion weight imaging） • 磁共振灌注成像（PWI perfusion weight imaging） • 脑活动功能成像（functional imaging of the brain）
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Cr/PCr
• Cr/PCr：化学位移为3.0和3.94ppm的共振 信号代表磷酸肌酸（ PCr）和 Cr。PCr 为 细胸能量代谢的主要储能形式， 1H 波谱 可分析细胞能量代谢改变，多数情况下 Cr/PCr含量相对稳定。
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弥散加权成像
• 弥散加权成像(DWI) 是利用成像平面内 水分子扩散系数的变化来产生图像对比 的。扩散现象反映水分子的随机运动， 即布朗运动。 • 弥散减低时，DWI表现为高信号。 • 弥散增加时，DWI表现为低信号。 • ADC图
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1HMRS常用化合物化学位移
• • • • • • • • ml 3.56 Cr 3.03 Cho 3.22 Glx 3.77 2.05-2.45 NAA 2.0 Lip 0.9-1.44 AA0.9 Lac 1.33
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