磁共振脑功能成像

MRS技术及基本原理
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整理版
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
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MRS技术及基本原理 17
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
脑功能成像
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整理版
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
脑功能成像
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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
测量脑内化合物
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是特殊神经化学研究技术，可定位定量，测量脑内各种生物分子 的分布和代谢。
单光子发射计算机断层显像技术（SPECT） 正电子发射断层成像技术（PET）
MRS对硬件的要求
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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
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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
深部分辨波谱法（DRESS） 空间分辨波谱法（SPARS）
MRS序列选择
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： 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
脑功能成像
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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
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脑电图（EEG） 脑磁图（MEG） 事件相关电位（ERP）
磁共振功能成像
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磁共振波谱（MRS） 扩散加权成像（扩散张量成像，DTI） 灌注成像：
外源性灌注成像（PWI） 内源性，血氧水平依赖法（BOLD）
采集时间比较长 。
单体素与多体素的比较 29
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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
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
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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
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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
MRS序列选择
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点分辨波谱法 ：用1个90°和2个180°脉 冲产生自旋回波： 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
选择检查方法：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
MRS空间定位及序列选择
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激励回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM)
点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)
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✓单体素氢质子（Single voxel，SV）MRS ✓多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）MRS
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SV氢质子MRS特点
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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
整理版
1
磁共振波谱成像讲解
整理版
2
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
整理版
3
医学磁共振技术的应用
MRI：研究人体组织器官大体形态病理生理改变 MRS：研究人体能量代谢及生化改变 fMRI：磁共振脑功能成像
整理版
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磁共振波谱(MRS)技术及 临床应用
MRS技术概述
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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
磁共振波谱分析（MRS）
脑功能成像
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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
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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
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）
MRS技术及基本原理
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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
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如何获得MRS
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选择成像序列：激励回波法 STEAM、点分辨波 谱法 PRESS等
MV氢质子MRSI
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2D PROBE-SI 3D Focal PROBE-SI Full coverage MRSI和UltroPROBE-SI
MV氢质子脑MRSI的特点
Fra Baidu bibliotek
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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