中樞神經(jīng)系統(tǒng)mrs解讀

1、熊美連2014.03.08,中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRS解讀,What does 1H-MRS tell us？,Not architecturebut metabolites,MRS（magnetic resonance spectroscopy,MRS）是目前唯一能夠無創(chuàng)性觀察活體組織代謝及生化變化的技術(shù),基本原理,與MRI相同，遵循Larmor定律 ω=YΒ化學(xué)位移（chemical shift） 在相同環(huán)境條件（PH值

2、、溫度、均勻外磁場等）下，由于所處的分子結(jié)構(gòu)不同所致的同一原子核進(jìn)動頻率出現(xiàn)差異的現(xiàn)象,,MRS成像的基礎(chǔ),1H在H2O和脂類(-CH3)具有不同的化學(xué)環(huán)境，則有不同的進(jìn)動頻率,Lip,H2O,450Hz，3.0T225Hz，1.5T頻率絕對差值具有場強(qiáng)依賴性，難以記憶，實(shí)際意義不直觀,以“百萬分之”（parts per million ,ppm）表示時(shí)，化合物的頻率差別是恒定的（無場強(qiáng)依賴性）,3.5ppm,成像技術(shù),儀器：1.5

3、T，3.0T序列：PRESS，STEAM，CSI 參數(shù)：TR，TE，NEX體素大?。?×2×2cm3體素位置,PRESS：Point REsolved Spectroscopy Sequence STEAM：STimulated Echo Acquisition ModeCSI：Chemical Shift imaging,序列,空間定位技術(shù)準(zhǔn)確采集感興趣容積(volume of interest ,V

4、OI)體素內(nèi)的信號，而不被VOI以外的信號污染---關(guān)鍵單體素：PRESS，STEAM多體素：CSI,點(diǎn)分辨波譜（PRESS）： 1個(gè)90°脈沖，2個(gè)重聚的180°脈沖 打擊梯度（180°脈沖的兩旁）,特點(diǎn)：信號完全恢復(fù)，信噪比高適合長T2物質(zhì)波譜分析（Cr，Cho，NAA）,激勵(lì)回波采集模式（STEAM）： 3個(gè)90°脈沖 打擊梯度（在混合時(shí)間內(nèi)）,特點(diǎn)：信

5、號不完全恢復(fù)，信噪比低適合短T2物質(zhì)波譜分析（mI，Glx）,化學(xué)位移成像（CSI）： 多體素成像：二維或三維特點(diǎn)：一次采集覆蓋范圍大，可得到多個(gè)體素的代謝物譜線磁場均勻性要求更高采集時(shí)間長譜線質(zhì)量和穩(wěn)定性不如單體素技術(shù)可靠,回波時(shí)間（TE）,短回波（30ms）可見脂肪信號基線易不穩(wěn)可顯示短T2代謝物 （Glx，mI）信號強(qiáng)度高,長回波（135ms）可顯示代謝物較少基線平穩(wěn)利于顯示長T2物質(zhì)（

6、NAA，Cr，Cho）短T2物質(zhì)丟失,體素位置,三平面定位（互相垂直）原則：避開血管、血液成分、腦脊液、空氣、脂肪、壞死區(qū)域、金屬、鈣化以及骨骼等,體素位置,腫瘤性病變：實(shí)性部分囊性病變：腫瘤邊緣膿腫：膿腔代謝性腦病、缺血缺氧性腦?。嚎蹘Щ?，腦室旁白質(zhì)特定部位：基底節(jié)，中腦，腦室內(nèi)腦脊液,波譜評價(jià),譜線的基本概念主要代謝物及其意義偽影,基本概念,基線橫軸：化學(xué)位移（即頻率）縱軸：信號強(qiáng)度線寬偶聯(lián)常數(shù),主要代謝物及

7、意義,氮-乙?；扉T冬氨酸（N-acetyl aspartate，NAA）Creatine——肌酸（Cr）和磷酸肌酸（pCr）Choline——膽堿復(fù)合物乳酸（Lactic acid）脂質(zhì)（Lipid）肌醇（myo-inositol，mI）谷氨酸類化合物（Glx）丙氨酸（Alanine）,NAA,第一大峰，位于2.02-2.05ppm存在于神經(jīng)元胞體及其軸索中，是正常神經(jīng)元的標(biāo)志物NAA降低往往提示神經(jīng)元的脫失或功能障

8、礙,Cr,第二大峰，位于3.02ppm，少量位于3.94ppm是能量利用、儲存的重要化合物標(biāo)志著細(xì)胞的能量狀態(tài)，含量相位穩(wěn)定，常被作為相對定量測量時(shí)的參照物升高：創(chuàng)傷，高滲狀態(tài)降低：缺氧、卒中、腫瘤,Cho,位于3.2ppm與細(xì)胞膜磷脂代謝有關(guān)，參與細(xì)胞膜構(gòu)成是評價(jià)腦腫瘤的重要共振峰之一，腫瘤快速的細(xì)胞分裂導(dǎo)致細(xì)胞膜轉(zhuǎn)換和細(xì)胞增殖加快—Cho升高：腫瘤，炎癥，慢性缺氧降低：卒中、腦?。ǜ涡阅X病、AIDS）等,,Lac,位

9、于1.33-1.35ppm，雙峰（TE=135ms，倒置雙峰）正常情況檢測不到---無氧呼吸終產(chǎn)物此峰出現(xiàn)說明細(xì)胞內(nèi)有氧呼吸被抑制，糖酵解過程加強(qiáng)升高：缺血，先天性代謝異常，腫瘤，炎癥，膿腫等,TE=30,TE=135,MELAS病,Lip,位于0.9-1.33ppm短TE序列顯示正常腦組織不可見細(xì)胞膜崩解脂滴形成此峰多見于壞死腦腫瘤中，其出現(xiàn)提示壞死的存在升高：腫瘤，膿腫，急性炎癥，急性卒中,mI,位于3.56ppm，

10、僅短TE序列可見膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物，反映滲透壓的異常升高：與膠質(zhì)增生有關(guān)，如腫瘤，炎癥，慢性缺氧降低：卒中、腦病（肝性腦病、AIDS）等,Glx,位于2.1-2.5ppm，僅短TE序列顯示谷氨酸（Glu）是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，在線粒體代謝中具有重要功能谷氨酰胺（Gln）是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，參與神經(jīng)遞質(zhì)的滅活和調(diào)節(jié)活動升高：肝性腦病，嚴(yán)重缺氧,Ala,位于1.47ppm雙峰升高：腦膜瘤，膿腫,代謝物定量相對定量計(jì)算比值

11、：NAA/Cr，Cho/Cr，Cho/NAA， NAA/（Cho+Cr）等相對定量可以消除生物體及外磁場等的影響，應(yīng)用較多,波譜偽影,不易識別硬件的優(yōu)化程度及穩(wěn)定性很關(guān)鍵偽影類別：化學(xué)位移偽影磁敏感性偽影： 鬼影--3.5-4.0ppm，表現(xiàn)為若干密集的異常振幅 渦電流偽影—1.0-2.0ppm，尖銳下降運(yùn)動偽影：代謝物在譜線上呈分裂雙峰

12、 患者配合是關(guān)鍵,正常譜線分析,Hunter角：上升方向代謝物的比值扣帶回灰質(zhì)：Cho/Cr 0.68±0.06 NAA/Cr 1.4±0.10腦室旁白質(zhì)：Cho/Cr 0.96±0.12 NAA/Cr 1.61±0.14海馬：NAA/（Cho+Cr）0.72

13、,影響代謝物濃度的因素,成像技術(shù)：場強(qiáng)，掃描序列及參數(shù)個(gè)體差異：年齡，體溫腦內(nèi)不同部位：中腦Cho峰較高基礎(chǔ)疾病的影響：肝、腎疾病影響Cr的生成,MRS在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用,腦腫瘤顳葉癲癇：海馬硬化代謝性疾病：線粒體腦肌?。∕ELAS），肝豆?fàn)詈俗冃裕奖虬Y系統(tǒng)性疾?。焊涡阅X病腦血管病：腦梗死神經(jīng)退行性疾?。篈lzheimer病，帕金森等其他：缺血缺氧性腦病，白質(zhì)腦病，MS、顱腦外傷等,腦腫瘤譜線形式,NAA消失或

14、降低 Cho顯著升高，Cr輕度下降 可有Lac/Lip出現(xiàn)壞死囊變區(qū)內(nèi)NAA、 Cho、 Cr均明顯降低，伴Lac 峰Lac峰與腫瘤分級直接相關(guān),,MRS在腦腫瘤中的應(yīng)用：鑒別腫瘤與非腫瘤腫瘤的定性與分級鑒別原發(fā)腫瘤與轉(zhuǎn)移瘤膠質(zhì)瘤放療后的壞死與復(fù)發(fā),,腫瘤與非腫瘤Cho/NAA＞2.5時(shí)，敏感性90%，特異性86%,女，56歲，頭部脹痛2月余，加重7天,Cho/NAA=3.75,間變型少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤（Ⅲ級）

15、,男，44歲，反復(fù)頭痛3月余,2013-06-10,Cho/NAA=0.52,2013-07-01,腫瘤定性淋巴瘤：Lip峰明顯升高腦膜瘤：Ala峰和Glx峰出現(xiàn)—高度提示腫瘤分級高級別：Cho峰升高顯著，NAA和Cr降低明顯 Lac峰與惡性度相關(guān) Lip峰見于高度惡性腫瘤半壞死 mI峰降低,良惡性膠質(zhì)瘤比值,Ch

16、o/NAA＞2.5時(shí)，對鑒別良惡性有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,男，44歲，反復(fù)發(fā)作性四肢抽搐、人事不省9個(gè)月,TE=30,TE=135,Cho/NAA=0.94,Cho/NAA=1.44,男，44，反復(fù)頭痛20余天，加重1天,SVS：TE=135,VOI置于壞死區(qū),CSI：TE=135,VOI置于強(qiáng)化緣（即腫瘤實(shí)性部分）,CSI；TE=135,Cho/NAA=6.36,VOI置于腫瘤區(qū),,原發(fā)性與轉(zhuǎn)移性NAA峰和Cr峰部分或完全缺失

17、 轉(zhuǎn)移瘤瘤周Cho峰升高 原發(fā)腫瘤浸潤 若無Cho水平升高 轉(zhuǎn)移瘤所致血管源性水 腫有關(guān),,,,女，56歲，頭部脹痛2月余，加重7天,VOI置于腫瘤邊緣，Cho明顯升高，Cho/NAA=3.84,,腫瘤的進(jìn)展連續(xù)的MRS檢查可用于隨診膠質(zhì)瘤的進(jìn)展Cho水平增加＞45%為進(jìn)展的特征未進(jìn)展即Cho水平降低、不變或增高＜35%,女，35歲，反復(fù)頭暈2個(gè)月，發(fā)作性

18、人事不省4小時(shí),2010-12-03,術(shù)后復(fù)查2012-09-24,TE=135,135,TE=30,Cho/NAA=0.58,Cho/NAA=1.14,2013-09-09復(fù)查,TE=135,Cho下降,Cho/NAA=0.45,Cho/NAA=0.78,TE=30,,評價(jià)腫瘤的治療反應(yīng)放射性壞死：Cho峰降低，Lac和Lip峰增高復(fù)發(fā)：Cho峰增高和Cho/NAA比值升高,男，13歲，右額顳頂葉膠質(zhì)瘤病術(shù)后7月,Cho/NA

19、A=9.13,Cho/NAA=3.94,Cho,,MRS具有明顯優(yōu)勢：照射劑量＞40Gy，乳酸峰增高；放射性壞死者，顯示NAA、Cho、Cr均大幅度下降 而出現(xiàn)細(xì)胞壞死峰（0~2.0ppm之間寬大的波峰）腫瘤復(fù)發(fā)者，Cho/NAA和Cho/Cr增高，乳酸峰出現(xiàn),放射性損傷,顳葉癲癇的發(fā)生與海馬硬化密不可分，海馬硬化是指海馬區(qū)域出現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞丟失和膠質(zhì)細(xì)胞增生的病理改變MRI對顳葉癲癇的診斷主要依靠對海

20、馬形態(tài)學(xué)研究以及MRS有助于顳葉癲癇的定性、定側(cè),癲癇,波普改變NAA水平下降：神經(jīng)元丟失/功能障礙Cho和Cr升高：膠質(zhì)細(xì)胞和星形細(xì)胞增生Lac、Lip峰癲癇發(fā)作24小時(shí)內(nèi)檢測到，可持續(xù)存在7天NAA /Cho+Cr比值被認(rèn)為是顳葉癲癇表現(xiàn)最敏感指標(biāo)正常成人的 MRS 波譜NAA/（Cho + Cr）最低值為0.72 ，低于 0.67 則為異常,女，41歲，發(fā)作性頭部及左手異動26年,NAA /Cho+Cr=0.59,NA

21、A /Cho+Cr=0.78,男，39歲，發(fā)作性四肢強(qiáng)直26年,右：NAA /Cho+Cr=0.68,左：NAA /Cho+Cr=0.88,L,R,線粒體腦肌病,MELAS?。╩itochondrial encephalopathy with lactic acidosis and stroke）即線粒體腦病、乳酸中毒和中風(fēng)綜合征線粒體細(xì)胞內(nèi)提供能量的重要細(xì)胞器，受損不能正常供能，導(dǎo)致橫紋肌或伴有腦組織損害的疾病原發(fā)和繼發(fā)：基因缺陷

22、，中毒、缺血、感染等,臨床表現(xiàn)：腦中風(fēng)和中風(fēng)樣發(fā)作，反復(fù)影像學(xué)表現(xiàn)：腦梗死，腦回樣，頂枕葉多見，不具大血管分布特點(diǎn)MRS：出現(xiàn)Lac波,男，37歲，視物模糊8天，反映遲鈍9天，伴全身乏力,Te=30,Te=135,Te=135,TE=30時(shí)見乳酸雙峰 TE=135時(shí)呈倒置雙峰,VOI置于病灶區(qū)乳酸峰特別明顯,VOI置于相對正常腦實(shí)質(zhì)內(nèi)，仍見乳酸峰,阿爾茨海默病,Alzheimer 病(AD) 是由于大腦皮層神經(jīng)元喪失及功能障礙而

23、導(dǎo)致的進(jìn)行性智能障礙性疾病神經(jīng)纖維纏結(jié)和老年斑是兩個(gè)特征性的病理表現(xiàn)腦萎縮具有特征性，最初累及海馬，顳葉后部及頂葉MRS：NAA含量下降，肌醇（mI）含量升高mI/Cr＞0.70則高度提示ADmI升高具有一定的特異性，但具體機(jī)理仍不清楚,NAA/Cho+Cr=0.53mI/Cr=0.92,NAA/Cho+Cr=0.66 mI/Cr=1.18,女，56歲，記憶力下降1年,其他,海綿狀腦白質(zhì)營養(yǎng)不良Canavan’s dise

24、ase NAA 明顯升高缺血缺氧性腦?。篖ac峰，NAA峰下降肝性腦病 mI /Cr ↓ Cho/Cr ↓ Glx/Cr ↑,MRS成像基礎(chǔ)---化學(xué)位移掃描要點(diǎn)：TE的選擇，VOI的確定，患者配合譜線分析：NAA，Cr，Cho，Lip，Lac臨床意義：可提供補(bǔ)充的信息 增加鑒別診斷信息