磁共振波谱(MRS)临床应用【影像中心】
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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；
HIE
NAA 的降低在 LAC 升高后数天才出现，提示乳酸过多
积聚引起的神经元自身溶解，是不可逆性损伤的标志
Glx升高，是由于缺血缺氧引起神经递质释放进入突触
间隙所致
MI升高，提示伴胶质增生及髓鞘化不良
星形细胞瘤
异常增生星形细胞侵犯正常神经元，典型表现 Cho显著升高，NAA显著下降，Cr中等下降 NAA/Cr比值下降和Cho/Cr比值升高
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
中枢神经系统MRS代谢物
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
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：2.1-2.4ppm
Lip
mI：肌醇 代表细胞膜稳定性 判断肿瘤级别
中枢神经系统MRS代谢物
中枢神经系统MRS代谢物
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
横轴代表 物质共振时的位置，单位为ppm（百万分之几）
常见代谢产物的共振峰
NAA： N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志 位于：2.02ppm
Creatine：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
LAC 峰可出现， LAC 峰的存在不能反映肿瘤的
良恶性，但其浓度的增加反映肿瘤的缺氧程度
利 用 NAA/Cr，NAA/Cho，Cho/Cr 及 LAC/Cr
比 值 可 对 肿 瘤 进 行 分 级 ， 但 以 NAA/Cho 及 Cho/Cr反映肿瘤级别比较稳定。
可判断肿瘤复发，残存与术后瘢痕及放疗改变
• 脑肿瘤、脓肿及梗塞时 会出现乳酸峰。
中枢神经系统MRS代谢物
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
wk.baidu.com
、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
中枢神经系统MRS代谢物
N-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
中枢神经系统MRS代谢物
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。
病例分析
M，28，左颞星形细胞 瘤II级
脑肿瘤和脑部感染性病变的鉴别：
脑部感染性病变 LAC峰升高明显，NAA ， Cr， Cho 下降不明显。
病例分析
M，23，临床诊断胶质瘤， 经抗炎缓解
脑膜瘤
脑外肿瘤，其特点为：
Cho 显著增高，Cr明显降低 NAA消失
磁共振波谱(MRS)临床应用
MRS的基本原理
★ 振幅与频率的函数即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
★ 振幅与灰阶的函数即MRI
波谱成像的基础— 化学位移现象
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
中枢神经系统MRS
氢质子波谱
（N-乙酰天门冬氨酸 2.02ppm ） 肌酸 3.05ppm 胆碱 肌酸 3.20ppm 4.5ppm 肌醇 3.8ppm
纵 轴 代 表 物 质 的 含 量
脂质 1.3ppm Lip
（谷氨酰氨 2.4ppm ）
儿童脑发育 1HMRS在颅脑疾病的应用 脑肿瘤 癫痫
急慢性脑缺血性改变 早老性痴呆
正 常 人 脑 发 育 过 程
缺血缺氧性脑病(HIE)
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， Cr是能量代谢的物质，相对恒定。LAC峰正 常者检测不到。
中枢神经系统MRS代谢物
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。
认识谱线
峰的位置决定了化学物质
峰下面积代表了相对含量
• 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；
HIE
NAA 的降低在 LAC 升高后数天才出现，提示乳酸过多
积聚引起的神经元自身溶解，是不可逆性损伤的标志
Glx升高，是由于缺血缺氧引起神经递质释放进入突触
间隙所致
MI升高，提示伴胶质增生及髓鞘化不良
星形细胞瘤
异常增生星形细胞侵犯正常神经元，典型表现 Cho显著升高，NAA显著下降，Cr中等下降 NAA/Cr比值下降和Cho/Cr比值升高
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
中枢神经系统MRS代谢物
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
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：2.1-2.4ppm
Lip
mI：肌醇 代表细胞膜稳定性 判断肿瘤级别
中枢神经系统MRS代谢物
中枢神经系统MRS代谢物
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
横轴代表 物质共振时的位置，单位为ppm（百万分之几）
常见代谢产物的共振峰
NAA： N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志 位于：2.02ppm
Creatine：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
LAC 峰可出现， LAC 峰的存在不能反映肿瘤的
良恶性，但其浓度的增加反映肿瘤的缺氧程度
利 用 NAA/Cr，NAA/Cho，Cho/Cr 及 LAC/Cr
比 值 可 对 肿 瘤 进 行 分 级 ， 但 以 NAA/Cho 及 Cho/Cr反映肿瘤级别比较稳定。
可判断肿瘤复发，残存与术后瘢痕及放疗改变
• 脑肿瘤、脓肿及梗塞时 会出现乳酸峰。
中枢神经系统MRS代谢物
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
wk.baidu.com
、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
中枢神经系统MRS代谢物
N-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
中枢神经系统MRS代谢物
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。
病例分析
M，28，左颞星形细胞 瘤II级
脑肿瘤和脑部感染性病变的鉴别：
脑部感染性病变 LAC峰升高明显，NAA ， Cr， Cho 下降不明显。
病例分析
M，23，临床诊断胶质瘤， 经抗炎缓解
脑膜瘤
脑外肿瘤，其特点为：
Cho 显著增高，Cr明显降低 NAA消失
磁共振波谱(MRS)临床应用
MRS的基本原理
★ 振幅与频率的函数即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
★ 振幅与灰阶的函数即MRI
波谱成像的基础— 化学位移现象
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
中枢神经系统MRS
氢质子波谱
（N-乙酰天门冬氨酸 2.02ppm ） 肌酸 3.05ppm 胆碱 肌酸 3.20ppm 4.5ppm 肌醇 3.8ppm
纵 轴 代 表 物 质 的 含 量
脂质 1.3ppm Lip
（谷氨酰氨 2.4ppm ）
儿童脑发育 1HMRS在颅脑疾病的应用 脑肿瘤 癫痫
急慢性脑缺血性改变 早老性痴呆
正 常 人 脑 发 育 过 程
缺血缺氧性脑病(HIE)
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， Cr是能量代谢的物质，相对恒定。LAC峰正 常者检测不到。
中枢神经系统MRS代谢物
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。
认识谱线
峰的位置决定了化学物质
峰下面积代表了相对含量