mrs的原理和临床应用

振波谱成像的基础。
MRS基本原理
• 实际上，研究某种样品物质 的磁共振频谱时，常选用一种 物质做参考基准，以它的共振 频率作为频谱图横坐标的原点。 并且，将不同种原子基团中的 核的共振频率相对于坐标原点 的频率之差作为该基团的化学 位移。显然，这种用频率之差 表示的化学位移的大小与磁场 强度高低有关。
包括了穩定態自由旋進(進動)造
影。
• 2 弛豫（relaxation ）
• 病人检查时被置于磁场中接受 一序列脉冲后，打乱组织内质 子运动，脉冲停止后质子的能 级和相位恢复到激发前状态， 这一过程称为弛豫。纵向弛豫 （T1）和横向弛豫（T2）。
磁共振现象类比
• 玩具小鸡啄米--重力场<->主磁场， 摇晃的手<->脉冲激励磁场，回复平 衡状态<->弛豫
• 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。
MRS技术特点
• 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。
MRS技术特点
• 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
• 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。
MRS基本原理
• 在正常组织中，代谢物在物质中 以特定的浓度存在，当组织发生病 变时，代谢物浓度会发生改变。磁 共振成像主要是对水和脂肪中的氢 质子共振峰进行测量 .
• 在1.5T场强下水和脂肪共振频率 相差220Hz (化学位移)，但是在这 两个峰之间还有多种浓度较低代谢 物所形成的共振峰，如NAA、Cr、 Cho等，这些代谢物的浓度与水和脂 肪相比非常低。MRS需要通过匀场抑 制水和脂肪的共振峰，才能使这些 微弱的共振峰群得以显示.
代人类进入二维到三维MRS研 究。
二维MRS波谱图
MRS的临床意义
• 磁共振波谱(MR Spectroscopy， MRS) 是医学影像学近年来发展的新的检查手段:
• 1.作为一种无创伤性研究活体器官组织代 谢、生化变化及化合物定量分析的方法，
• 2.随着MRI、MRS装置不断改进，软件开发 及临床研究的不断深入，人们通过MRS对各 种疾病的生化代谢的认识将不断提高，为 临床的诊断、鉴别、分期、治疗和预后提 供更多有重要价值的信息。
什么叫核磁共振？
• 若质子受到一定频率的电磁波辐射， 辐射所提供的能量恰好等于质子两 种取向的能量差，质子就吸收电磁 辐射的能量，从低能级跃迁至高能 级。这种现象即称核磁共振。
MRS发展历史
• 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。
MRS基本原理
• 3 电子云：带负电荷的电子具有与 原子核相似的自旋特性，在原子核 周围形成具有屏蔽作用的磁场，这 一磁场称为电子云。电子云的作用 使得外加磁场对原子核的作用减弱。
• 4 化学位移 ：
• 将人体置入外加主磁场中，核沿 主磁场方向做陀螺样进动，原子核 所受的磁场主要由主磁场决定。但 是，也与核的磁旋比γ、核外电子 云及临近质子的电子云有关。电子 云的作用会屏蔽主磁场的作用，使 的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产生的 磁场差异被称为化学位移。主要是 屏蔽系数与原子核的特性（或者说 种类）以及原子核所在的化学环境 有关。
• 3.1H MRS可对神经元的丢失、神经胶质增 生进行定量分析，
• 4 31P磁共振波谱可对心肌梗塞能量代谢变 化进行评价。
• 5 MRS以分子水平了解人体生理上的变化， 从而对疾病的早期诊断、预后及鉴别诊断、 疗效追踪等方面，做出更明确的结论.
MRS基本原理
• 磁共振波谱分析原理（MRS）
• MRS是一种利用核磁共振现象和化 学位移作用，测量脑内有关区域中 各种元素和化合物分子的波谱，借 此了解局部脑神经元的活动信息。 其基本原理与MRI一致，只不过经典 MRI和fMRI技术是检测水质子共振信 号，而MRS是检测其他化学物质分子 的质子或其他原子核(1H、31P、 23Na、13C、19F)的共振信号。其中 在医学领域应用最多的是1H和31P。
mrs的原理和临床应用
什么叫核磁共振？
• 原子核在自旋中会产生磁 场，所以这样的原子核可以看 成微小的磁铁．如果把这样带 有磁性的核放到外磁场中，核 自旋对外磁可以有2I+1种取 向．氢原子核的I=1/2,因此只 有两种取向，+1/2，-1/2，即 与外磁场同向和与外磁场反 向．前者能量低，后者能量 高．
MRS基本原理
• •
一、名词解释
1进动：原子核在外加磁场中自 旋的同时，还以一定的角度围绕 外加磁场方向进行旋转运动，这
ຫໍສະໝຸດ Baidu
在一个旋转系统里，力 F 、 力矩 、动量 P 、角动 量 L ，这些物理量之间的关 系
种运动称为进动（precession)。
自旋的進動現象主要出現在核磁
共振與磁振造影上。其中的例子
• 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。
MRS在生物体中研究范围
• 3 动力学研究 • 监测反应进程测定各组分随时
间的变化等。 • 4 分子运动研究:如生物膜的
流动性等。 • 5 分子构象及构象变化研究 • 6 活体研究 • 7二维MRS研究:20世纪70-80年
MRS基本原理
•
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