磁共振波谱(MRS)临床应用 聂林
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二者结合有利于癫痫灶术前准确定位
多发性硬化(MS)
以前认为MS是由于轴突脱髓鞘致 传导通路阻断是MS引起神经损害的主 要原因。现通过MRS研究认为轴突功 能损害是主要原因。
病理生理
活动期
Cho↑ Lipid↑ (markers of demyelination)
Lac ↑
(marker of acute inflammatory reaction)
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 “M” peak Ala出现
病 例
分 析
病
例 分 析
脑梗塞
急性期: 梗塞区 NAA显著降低, Cho及Cr亦降低 LAC升高明显 边缘区LAC升高,其余不明显,为缺血带 LAC升高区远大于T2WI高信号区
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
• 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、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
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；
慢性期:LAC↑NAA↓Cho↓Cr↓
脑梗塞
NAA的减低与临床预后分级有相关性 ★72小时NAA消失区域代表脑梗死区 ★LAC/NAA比值(LNR)来判断: ◇LNR＞1.0代表梗死区 ◇LNR ＜1.0为非梗死区
再灌注时,LAC可一度接近正常,但再灌注 损伤时,再次LAC升高,NAA降低
颞叶癫痫
海马硬化，神经元减少和胶质细胞增生 NAA峰值降低，减少22%，减少说明癫
痫灶内神经元的缺失，受损和功能活动 异常； Cho和Cr可增加25%和15%， 反 映胶质细胞增生。
定位及定侧： NAA/Cho+Cr≥0.72为正常,双侧 比值差 大于0.05或双侧较正常对照低时异常.
细胞膜转换和细胞增殖加快，使Cho峰增高 • 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，
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
中枢神经系统MRS
氢质子波谱
肌酸 3.05ppm
（N-乙酰天门冬氨酸 2.02ppm ）
胆碱
肌酸
3.20ppm
纵
4.5ppm 肌醇
轴
3.8ppm
代
表
物
质
的
含
量
脂质 1.3ppm Lip
（谷氨酰氨 2.4ppm ）
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
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
在癫痫发作时和发作后7小时内采集，发现致 痫侧有LAC峰出现，说明癫闲发作时局部脑组 织糖酵解加，LAC峰对定侧很有价值，但在发 作间歇期，LAC几乎不出现
MRS在癫痫诊治的应用
对颞叶癫痫的定侧敏感性高于MRI 敏感性87%,准确率96%.
可发现双侧病变,双侧NAA/Cho+Cr 均低者手术效果差
磁共振波谱(MRS)临床应用
湘南学院附属医院 影像中心 聂林
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
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
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
NAA↓ (axonal dysfunction or destruction)
MS非活动期
NAA降低(轴突损害)
MI升高(胶质增生)
病变周围正常的脑白质(NAWM) 亦有NAA降低,且离病变中央距离 的不同NAA降低也不同,代表白质 病变的进展范围,同时说明轴突损伤 是疾病进展的机制。
肝性脑病
男，46岁 肝炎后肝硬化8年，间断性行为异常10月，再发5天 肝性脑病I期，肝功能失代偿期(chidd C级)，2型糖尿病， 门脉高压，脾切除术后
MRS: Glx(谷氨酸类化合物) 升高
转移癌
MRS： Cr（肌酸）明显升高
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 LAC峰可出现，LAC峰的存在不能反映肿瘤的
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。
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
良恶性，但其பைடு நூலகம்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
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：
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
位于：3.8ppm
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、
1HMRS在颅脑疾病的应用
儿童脑发育 脑肿瘤 急慢性脑缺血性改变 癫痫 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。
HIE
多发性硬化(MS)
以前认为MS是由于轴突脱髓鞘致 传导通路阻断是MS引起神经损害的主 要原因。现通过MRS研究认为轴突功 能损害是主要原因。
病理生理
活动期
Cho↑ Lipid↑ (markers of demyelination)
Lac ↑
(marker of acute inflammatory reaction)
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 “M” peak Ala出现
病 例
分 析
病
例 分 析
脑梗塞
急性期: 梗塞区 NAA显著降低, Cho及Cr亦降低 LAC升高明显 边缘区LAC升高,其余不明显,为缺血带 LAC升高区远大于T2WI高信号区
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
• 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、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
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；
慢性期:LAC↑NAA↓Cho↓Cr↓
脑梗塞
NAA的减低与临床预后分级有相关性 ★72小时NAA消失区域代表脑梗死区 ★LAC/NAA比值(LNR)来判断: ◇LNR＞1.0代表梗死区 ◇LNR ＜1.0为非梗死区
再灌注时,LAC可一度接近正常,但再灌注 损伤时,再次LAC升高,NAA降低
颞叶癫痫
海马硬化，神经元减少和胶质细胞增生 NAA峰值降低，减少22%，减少说明癫
痫灶内神经元的缺失，受损和功能活动 异常； Cho和Cr可增加25%和15%， 反 映胶质细胞增生。
定位及定侧： NAA/Cho+Cr≥0.72为正常,双侧 比值差 大于0.05或双侧较正常对照低时异常.
细胞膜转换和细胞增殖加快，使Cho峰增高 • 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，
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
中枢神经系统MRS
氢质子波谱
肌酸 3.05ppm
（N-乙酰天门冬氨酸 2.02ppm ）
胆碱
肌酸
3.20ppm
纵
4.5ppm 肌醇
轴
3.8ppm
代
表
物
质
的
含
量
脂质 1.3ppm Lip
（谷氨酰氨 2.4ppm ）
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
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
在癫痫发作时和发作后7小时内采集，发现致 痫侧有LAC峰出现，说明癫闲发作时局部脑组 织糖酵解加，LAC峰对定侧很有价值，但在发 作间歇期，LAC几乎不出现
MRS在癫痫诊治的应用
对颞叶癫痫的定侧敏感性高于MRI 敏感性87%,准确率96%.
可发现双侧病变,双侧NAA/Cho+Cr 均低者手术效果差
磁共振波谱(MRS)临床应用
湘南学院附属医院 影像中心 聂林
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
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
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
NAA↓ (axonal dysfunction or destruction)
MS非活动期
NAA降低(轴突损害)
MI升高(胶质增生)
病变周围正常的脑白质(NAWM) 亦有NAA降低,且离病变中央距离 的不同NAA降低也不同,代表白质 病变的进展范围,同时说明轴突损伤 是疾病进展的机制。
肝性脑病
男，46岁 肝炎后肝硬化8年，间断性行为异常10月，再发5天 肝性脑病I期，肝功能失代偿期(chidd C级)，2型糖尿病， 门脉高压，脾切除术后
MRS: Glx(谷氨酸类化合物) 升高
转移癌
MRS： Cr（肌酸）明显升高
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 LAC峰可出现，LAC峰的存在不能反映肿瘤的
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。
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
良恶性，但其பைடு நூலகம்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
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：
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
位于：3.8ppm
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、
1HMRS在颅脑疾病的应用
儿童脑发育 脑肿瘤 急慢性脑缺血性改变 癫痫 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。
HIE