MRS(磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用)

2、多体素氢质子（proton multi-voxel spectroscopy imaging，PMVSI）1H-MRS
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场不能成功
年龄变化 新生儿：NAA 及NAA/Cr 比率逐渐增加， 提示出生后神经元逐渐
成熟 ＜8月：Cho和 mI水平明显升高 8月至2岁：波谱逐渐趋于正常化 2岁后与成人基本一致
老年人： NAA 及NAA/Cr 比率减低，提示神经元数目减少或生存能
力减低。
Cho和 Cho/Cr比率升高， 提示细胞膜退变加剧和胶质细胞数目增加
振频率的差别就是MRS的理论基础
技术原理
感兴趣区（体素）——用于数据分析和采集的区域 病灶
对照
方法选择
1、单体素氢质子（Single voxel，SV）1H-MRS
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 谱线定性分析容易
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。
MRS的主要代谢物及其意义
肌酸(Cr) 位于波谱3.03ppm、 3.94ppm（Cr ）附近;此峰由肌酸、磷酸肌酸、
行MRS检查, 结果发现:功能异常区的NAA/Cr无明显异常改变, 提示 TIA患者一过性局部脑血流低灌注尚不足以影响局部神经元的数量 与功能, 而Lac峰升高, 提示脑局部低灌注可能导致局部无氧代谢Lac 浓度升高, 因此该区是可能发展成脑梗死的高危区域。
临床应用
脑出血 脑出血周围NAA/Cr 持续下降，尤其是在出血后2 周 脑出血后迟发性水肿区 NAA/Cr 降低和Lac 峰出现表明水肿区神经
期。
2、 ↑ Lip——升高可持续至6个月。 Lip增加是脱髓鞘退变的结果，提示急
性脱髓鞘。
3、 ↑mI， ↑Lac
4、↓Cr——大的破坏病灶可见Cr明显一过性降低，于亚急性期和慢性期恢
复正常。
5、 ↓NAA，NAA/Cr
当MRI图像尚无法显示斑块且无强化时, MRS即可见Lac增多、NAA减少, 看
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。
-氨基丁酸、赖氨酸和谷胱甘肽共同组成；是脑细胞能量代谢的提 示物；一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物；正常脑 波谱中， Cr是第二高波峰
Cr升高：创伤，高渗状态 Cr降低：缺氧，中风，肿瘤
MRS的主要代谢物及其意义
胆碱(Cho) 波峰位于3.20ppm处；由磷酸胆碱、磷酸甘油胆碱、磷脂酰胆碱组
磁共振波谱成像在中枢神经系统中的应用
南京医科大学附属江宁医院神经内科 韦存胜
概述
磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectrum, MRS）成像是迄今为止
惟一能够进行活体组织代谢定量分析的一种无创检测手段。
主要应用于中枢神经系统疾病的诊断和鉴别，如脑缺血性病变、脱
髓鞘病变、脑肿瘤及变性疾病等疾病的病理生理变化及代谢物浓度 的检测，以及检测早期海马硬化。
成，反映脑内的总胆碱量；是细胞膜磷脂代谢的成份之一，是细胞 膜转换的标记物，反映了细胞膜的运转，和细胞的增殖，Cho是髓 鞘磷脂崩溃的标志。 Cho升高：肿瘤，急性脱髓鞘疾病，炎症、慢性缺氧等 Cho降低：中风，肝性脑病 Cho峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，肿瘤快速的细胞分裂导致 细胞膜转换和细胞增殖加快，Cho峰增高
临床应用

癫痫 单体素1H MRS——体素位于双侧海马 ↓ NAA，NAA/Cr， NAA/Cho， NAA/（Cho+Cr）——提示神经元丢失和功能障碍 ↑ Cho+Cr（可观察到）——提示反应性星形细胞增生


↑ mI——提示反应性胶质细胞星形细胞增生
↑Lip和Lac（至7天）——癫痫发作后第一个24小时测定 NAA/（Cho+Cr）是最有用的参数，若该比率低于0.71,则认为是病理性。 随着发作频率的增加，NAA呈逐渐下降的趋势,研究表明癫痫发作越频繁神 经元丧失或功能缺失越严重。 NAA/（Cho+Cr）的比值降低提示海马硬化。
临床应用
AD 体素——扣带回后缘（AD代谢异常首先出现在扣带回）
TE 30ms
主要表现
↓NAA，NAA/Cr ，↑Cho， Cho /Cr
↑mI， mI /Cr（＞0.70）（为早期异常，对诊断最重要） 对于AD患者， NAA/Cr的降低与认知障碍的严重程度具有直接相关性。
不敏感
2、点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS) 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
回波时间（TE）
应用长、短TE可确定的代谢产物如下： NAA——N-乙酰天门冬氨酸 Cho——胆碱 另有一些代谢物只有短TE才能确定： Lip——脂质 mI——肌醇 长TE检测到的代谢产物较少，所以获得的波谱很容易解释。

因此，尽管1H MRS不能确诊AD，但有助于鉴别诊断。
临床应用

额颞叶痴呆——累及一个或多个脑叶的局灶性萎缩，主要是额叶，额颞叶或额顶叶。 体素——额叶（皮质和/或白质）


TE 30ms
主要表现 ↓NAA，NAA/Cr ↑Cho， Cho /Cr ↑mI， mI /Cr（主要异常） 能观察到Lac峰
似正常脑白质(normal-appearing whitematter, NAWM)区内也有异常改变, 表 现NAA降低、Cho升高, 可为早期诊断做出提示。
慢性斑块 1、Cho， Cho /Cr有正常化趋势，其高水平数值会持续数月甚至数年。 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
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
脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能检出 Lip增高，提示髓鞘的坏死和／或中断。见于坏死肿瘤，炎症，急性 中风，多发性硬化急性期
MRS的主要代谢物及其意义
谷氨酸和谷氨酰胺（Glx） 位于2.1-2.55 ppm，3.76ppm； 谷氨酸是一种兴奋性神经递质，主要
的氨摄取途径；谷氨酰胺参与神经递质的灭活和调节活动
Glx升高：肝性脑病，缺氧性脑病
MRS的主要代谢物及其意义
区域变化
１ NAA: 海马＜皮质及皮质下，小脑＜其他 ２ Cr: 灰质＞白质（２０％左右）
3 Cho：白质＞灰质，在桥脑浓度＞其他部位 ４ 基底节区：NAA/Cr和mI/Cr比率较低， Cho/Cr比率较高
MRS的主要代谢物及其意义
临床应用
脑梗死
1、缺血半暗带 Lac增高，而NAA 正常，说明此处脑组织处于缺血状态，但神经元功 能尚未受到损害
2、梗死急性期
进入梗死期后, 与缺血半暗带相同, MRS可以检测到Lac水平升高, 是
脑梗死开始阶段最敏感的标记物。
NAA也是一个与脑梗死相关的标记物。缺血2 h后, NAA即开始下降,
Cho和Cr。

1H
MRS可用于梗死与肿瘤的鉴别
Lac水平升高伴NAA，Cr和Cho降低提示梗死。 Lac和Cho水平升高伴NAA和Cr降低提示肿瘤。（注意：亚急性或慢
性期梗死，由于再次髓鞘形成和胶质增生，Cho水平可以升高）
临床应用
TIA 研究证明, 在TIA发作后的1天内, 对脑功能异常区和对侧相同脑区进
MRS的主要代谢物及其意义
肌醇（mI） 波峰的位置3.56ppm和4.06ppm处，胶质细胞的标记物，是最重要的
渗透压或细胞容积的调节剂 mI 升高，新生儿，低级别的胶质瘤，慢性病灶胶质增生 mI降低：慢性肝病，梗死，恶性肿瘤
MRS的主要代谢物及其意义
乳酸(Lac) 位于1.32ppm，次峰4.1ppm，由两个共振峰组成，称为双重线；TE
元受损或缺血，提示局部血脑屏障破坏。
临床应用
MS MS的MRS特征表现为:NAA/Cr普遍降低, Cho/Cr普遍增高, mI/Cr增加, NAA
降低, Cho、mI、Lac均增高。
急性斑块 1、 ↑ ↑ Cho， Cho /Cr ——Cho 升高表明髓鞘崩解，通常见于斑块形成的早
采集时间比较长
序列选择——定位方法
1、受激回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM) 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