MRS在神經外科的應用課件

磁共振波譜（MRS）在神經

外科中的應用MRI&MRS比較在本質上，MRS與MRI其物理原理是相同的；不同的是，數據處理和數據顯示方式的差別；MRI掃描后，一定時域內獲得的信號被用于產生一個影像，如矢狀、橫軸和冠狀等；MRS掃描后，一定時域內獲得的信號通過快速傅立葉轉換（FourierTransform）產生一個質子成分按頻率分布的波譜圖，而此波譜圖顯示了構成該圖像的各組成成分。外加射頻脈沖（RadioFrequency，RF）頻率與原子核拉莫頻率（特定自旋在一定主磁場強度下會具有的共振頻率）相同時，原子核就會吸收射頻脈沖的能量，從低能量狀態(tài)轉變到高能量狀態(tài)，產生磁共振現(xiàn)象。MRI的物理基礎帶負電荷的電子具有與原子核相似的自旋特性，在原子核周圍形成具有屏蔽作用的磁場，這一磁場稱為電子云。電子云的作用使得外加磁場對原子核的作用減弱。MRS的物理基礎屏蔽系數與原子核的特性（或者說種類）以及原子核所在的化學環(huán)境有關?；瘜W環(huán)境指的是，原子核所在的分子結構。同一種原子核處在不同的分子結構中，甚至同一個分子結構的不同位置或者不同的基團中，其周圍的電子數和電子分布都將有所不同，因而受到的磁屏蔽作用也不同。MRS的物理基礎處于化合物中的同一種原子核，由于所受磁屏蔽作用的程度不同，將具有不同的共振頻率，這就是所謂的化學位移現(xiàn)象（ChemicalShiftPhenomenon），也是磁共振波譜成像的基礎。MRS的成像基礎化學位移（chemicalshift）用于表示化合物中各組成成分的原子核共振的波峰位置。實際應用中，此頻率數值并非用其絕對值（Hz，赫茲）表示，而是用一個相對值ppm表示?；瘜W位移的表示方法將接收線圈接收到的磁共振信號通過傅立葉轉換，描繪成直角坐標中按頻率分布的函數曲線，就得到磁共振波譜圖。其中，縱坐標表示信號強度，橫坐標表示共振頻率。磁共振波譜圖1HMRS測定的代謝物及其臨床含義N-乙?；扉T冬氨酸（NAA）正常腦組織1HMRS中的第一大峰，位于2.02-2.05ppm；與蛋白質和脂肪合成，維持細胞內陽離子濃度以及鉀、鈉、鈣等陽離子通過細胞和維持神經膜的興奮性有關；僅存在于神經元內，而不會出現(xiàn)于膠質細胞，是神經元密度和生存的標志；含量多少反映神經元的功能狀況，降低的程度反映了其受損的大小。1HMRS測定的代謝物及其臨床含義膽堿（Cho）位于3.2ppm附近；由磷酸膽堿、磷酸甘油膽堿、磷脂酰膽堿組成，反映腦內的總膽堿量；細胞膜磷脂代謝的成分之一，參與細胞膜的合成和蛻變，從而反映細胞膜的更新；Cho峰是評價腦腫瘤的重要共振峰之一，腫瘤快速的細胞分裂導致細胞膜轉換和細胞增殖加快，從而使Cho峰增高；Cho峰在幾乎所有的原發(fā)和繼發(fā)性腦腫瘤中都升高；惡性程度高的腫瘤中，Cho/Cr比值顯示增高。1HMRS測定的代謝物及其臨床含義乳酸（Lac）位于1.32ppm，由兩個共振峰組成，稱為雙重線；正常情況下，細胞代謝以有氧代謝為主，檢測不到Lac峰，或只檢測到微量；此峰出現(xiàn)說明細胞內有氧呼吸被抑制，糖酵解過程加強；腦腫瘤中，Lac出現(xiàn)提示惡性程度較高，常見于多形膠質母細胞瘤中；Lac也可以積聚于無代謝的囊腫和壞死區(qū)內；脂質（Lip）位于1.3、0.9、1.5和6.0ppm處，分布代表甲基、亞甲基、等位基和不飽和脂肪酸的乙烯基；共振頻率與Lac相似，可以遮蔽Lac峰；此峰多見于壞死腦腫瘤中，其出現(xiàn)提示壞死的存在；1HMRS測定的代謝物及其臨床含義肌醇（mI）位于3.56ppm此代謝物被認為是激素敏感性神經受體的代謝物，可能是葡萄糖醛酸的前體；mI含量的升高與病灶內（尤其是慢性病灶內）的膠質增生有關；有研究認為，在低高級星形細胞瘤中，此峰隨著腫瘤惡性程度的增加而增高；1HMRS測定的代謝物及其臨床含義丙氨酸（Ala）位于1.3-1.44ppm，常被Lac和Lip峰所遮蓋，其功能尚不肯定；谷氨酸（Glu）和谷氨酰胺（Gln）位于2.1-2.5ppm；Glu是一種興奮性神經遞質，在線粒體代謝中具有重要功能；Gln參與神經遞質的滅活和調節(jié)活動；1HMRS測定的代謝物及其臨床含義顱內常見臨床疾病的1HMRS表現(xiàn)1H-MRS能夠鑒別顱內腫瘤與腦梗死,原發(fā)腫瘤和轉移瘤,并能對腫瘤的惡性程度進行評估,特別是能鑒別惡性腫瘤放療后所產生的新病灶為腫瘤復發(fā)還是放射性腦病等。1.腫瘤區(qū)別于其他非腫瘤疾病如梗死或膿腫的重要特點是:腫瘤1H-MRS表現(xiàn)為Cr、NAA峰值降低,Cho峰值增高;而梗死或膿腫則三者均降低,并且發(fā)現(xiàn)隨膠質瘤惡性程度的增加,Cho峰值也逐漸升高,且脂質峰值逐漸升高。顱內常見臨床疾病的1HMRS表現(xiàn)Moller2Hartmann等對176例顱內占位患者進行了分析,進一步證實了上述特點,而且發(fā)現(xiàn)在髓母細胞瘤中,Cho峰值最高,Cr顯著降低,幾乎消失。而轉移瘤的脂質峰值最高,以此與原發(fā)瘤鑒別。顱內常見臨床疾病的1HMRS表現(xiàn)3、評估腫瘤范圍：顱內腫瘤的范圍常常超出磁共振強化的范圍，用強化評估腫瘤范圍顯然不準確。應該用波譜和灌注反映腫瘤范圍。

4、提示穿刺部位：Cho增高最明顯的部位腫瘤最活躍，是穿刺的最佳部位。顱內常見臨床疾病的1HMRS表現(xiàn)5、腦外腫瘤,如腦膜瘤或者神經鞘瘤則表現(xiàn)為NAA明顯減低甚至消失,因為腦組織外不存在神經元細胞。6；腫瘤復發(fā)區(qū)別于放療后腦病的特征是Cho峰值的升高,后者因為損傷導致的變性壞死導致Cho峰值降低,NAA降低甚至缺如。顱內常見臨床疾病的1HMRS表現(xiàn)7、可能提示腫瘤組織類型淋巴瘤與膠質母細胞瘤鑒別困難時，腫瘤實質部分出現(xiàn)明顯的脂質波，提示淋巴瘤的可能鞍內和鞍上病變內脂質波增高提示顱咽管瘤原始神經外胚層腫瘤（PNET）Cho/Cr和Cho/NAA明顯增高，高于星形細胞瘤和室管膜瘤，在兒童后顱凹腫瘤的鑒別診斷中很有用。Cho和Cr波增高提示肥大型星形細胞瘤。腦梗死1H波譜可見NAA下降，Lac增加，Cho和Cr下降；顱內常見臨床疾病的1HMRS表現(xiàn)感染性病變NAA、Cho、Cr明顯下降；Lac、Lip增加，有時見aa增加；顱內常見臨床疾病的1HMRS表現(xiàn)顱內常見病變的代謝物特征疾病NAACrChoLacLipaa腫瘤---膿腫梗死---MS---癲癇--磁共振波譜分析在癲癇患者中的臨床應用

MRI能通過體積定量的方法發(fā)現(xiàn)海馬硬化，以及顳葉內側信號的改變。但是輕度海馬硬化在形態(tài)學上不容易發(fā)現(xiàn)異常，而且在病變早期，易受損的齒狀回及CA4區(qū)最早發(fā)生病變，這種改變通過海馬體積的測量是不能發(fā)現(xiàn)的。有人認為神經元丟失達50%，即海馬硬化超過中度時，在MRI上才有可能表現(xiàn)出形態(tài)學異常。而且海馬神經元缺失后膠質細胞增生、充填，海馬體積變化不明顯，MRI體積定量測量是不能發(fā)現(xiàn)海馬萎縮的。

對于MRS而言，只要存在神經元缺失的病理改變，導致了代謝產物異常，MRS就能很敏感地探測到海馬硬化的發(fā)生。因此同MRI及其它檢查方法相比，MRS具有更高的敏感性，而且與手術病理有良好地符合，是探測局部神經元病變的最好工具。磁共振波譜分析在癲癇患者中的臨床應用1、在顳葉癲癇患者中，NAA/Cr值病灶側低于健側和正常人，Cho/Cr值病灶側高于健側和正常人。由于顳葉內側受顳骨巖部及周圍腦脊液的影響，質子密度不均勻，得到的譜線分離性差，Cr和Cho峰有重疊。有人認為將NAA/（Cr+Cho）作為參數來研究，可以消除Cho與Cr峰部分融合導致的峰下面積測量不準確的影響。磁共振波譜分析在癲癇患者中的臨床應用研究認為正常人NAA/（Cr+Cho）值的95%參考值范圍是0.74±2×0.07（M±2SD），最低值是0.6，雙側NAA/（Cr+Cho）相差不超過0.07。而在顳葉癲癇患者，病灶側及健側NAA/（Cr+Cho）的值均低于正常人。當顳葉腦組織NAA/（Cr+Cho）低于0.6時，可以判斷腦組織代謝功能異常。當雙側顳葉腦組織NAA/（Cr+Cho）差值大于0.07時，較低的一側為病灶側。

磁共振波譜分析在癲癇患者中的臨床應用2、MRS對顳葉外特別是起源額葉癲癇具有重要價值，研究表明與正常對照組相比較，很多癲癇病人的一側或雙側額葉出現(xiàn)NAA/Cr或NAA/Cho比值的降低，癲癇灶往往定位與大腦半球NAA降低最明顯的地方，而其中有很多是MRI沒有發(fā)現(xiàn)異常的。并且MRS發(fā)現(xiàn)代謝產物異常的范圍要比腦電圖的定位更廣泛。磁共振波譜分析在癲癇患者中的臨床應用3、MRS不但敏感性較高，而且對雙側病變的檢出率優(yōu)于MRI。雙側NAA/Cr的不對稱程度和EEG的不對稱程度是一致的，在NAA/Cr下降多的一側，EEG的異常越重。意味著組織損傷的波譜異常的地方往往是EEG上首先異常放電的地方。NAA/Cr下降幅度和神經元的丟失成正比。但波譜改變的病灶不一定在MRI上能發(fā)現(xiàn)形態(tài)學異常，因為這時可能處于病變早期。隨著病變的發(fā)展MRI上出現(xiàn)形態(tài)學改變，MRS的異常越加明顯。磁共振波譜分析在癲癇患者中的臨床應用4MRS癲癇的發(fā)作，病程，嚴重程度的評估

難治性癲癇患者術前NAA的下降和術后的病理學上海馬的硬化程度有關，可以認為MRS測得的代謝物的數量能用來評估難治性癲癇患者神經元丟失及功能下降的嚴重程度。對監(jiān)視病情變化和評估海馬的組織病理學改變有一定的作用。另外，MRS測得的代謝物的數量和癲癇的發(fā)作頻率有密切關系。如隨著NAA的下降，EEG上癲癇的發(fā)作頻率增加。

磁共振波譜分析在癲癇患者中的臨床應用5MRS對難治性癲癇術后效果的評估

大量的研究表明：結合EEG和MRS可以對難治性癲癇術后效果進行評估。如果EEG確定的癲癇灶和MRS確定的異常部位在相符合，術后的療效較好，如果MRS確定的異常部位面積較大，兩側都有異?；蚺cEEG確定的癲癇灶差別較大則預后較差。小結MRS作為一種無創(chuàng)性研究活體器官組織代謝、生化變化及化合物定