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,基本原理,與MRI相同，遵循Larmor定律 ω=YΒ化學位移（chemical shift） 在相同環(huán)境條件（PH值

2、、溫度、均勻外磁場等）下，由于所處的分子結構不同所致的同一原子核進動頻率出現(xiàn)差異的現(xiàn)象,,MRS成像的基礎,1H在H2O和脂類(-CH3)具有不同的化學環(huán)境，則有不同的進動頻率,Lip,H2O,450Hz，3.0T225Hz，1.5T頻率絕對差值具有場強依賴性，難以記憶，實際意義不直觀,以“百萬分之”（parts per million ,ppm）表示時，化合物的頻率差別是恒定的（無場強依賴性）,3.5ppm,成像技術,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,空間定位技術準確采集感興趣容積(volume of interest ,V

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

5、號不完全恢復，信噪比低適合短T2物質(zhì)波譜分析（mI，Glx）,化學位移成像（CSI）： 多體素成像：二維或三維特點：一次采集覆蓋范圍大，可得到多個體素的代謝物譜線磁場均勻性要求更高采集時間長譜線質(zhì)量和穩(wěn)定性不如單體素技術可靠,回波時間（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,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：化學位移（即頻率）縱軸：信號強度線寬偶聯(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志著細胞的能量狀態(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與細胞膜磷脂代謝有關，參與細胞膜構成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(zhuǎn)換和細胞增殖加快—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)說明細胞內(nèi)有氧呼吸被抑制，糖酵解過程加強升高：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)細胞的標志物，反映滲透壓的異常升高：與膠質(zhì)增生有關，如腫瘤，炎癥，慢性缺氧降低：卒中、腦?。ǜ涡阅X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)定性很關鍵偽影類別：化學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，尖銳下降運動偽影：代謝物在譜線上呈分裂雙峰

12、 患者配合是關鍵,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：場強，掃描序列及參數(shù)個體差異：年齡，體溫腦內(nèi)不同部位：中腦Cho峰較高基礎疾病的影響：肝、腎疾病影響Cr的生成,MRS在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應用,腦腫瘤顳葉癲癇：海馬硬化代謝性疾?。壕€粒體腦肌?。∕ELAS），肝豆狀核變性，苯丙酮尿癥系統(tǒng)性疾?。焊涡阅X病腦血管?。耗X梗死神經(jīng)退行性疾病：Alzheimer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,,MRS在腦腫瘤中的應用：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發(fā),,腫瘤與非腫瘤Cho/NAA＞2.5時，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)細胞瘤（Ⅲ級）

15、,男，44歲，反復頭痛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 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，對鑒別良惡性有統(tǒng)計學意義,男，44歲，反復發(fā)作性四肢抽搐、人事不省9個月,TE=30,TE=135,Cho/NAA=0.94,Cho/NAA=1.44,男，44，反復頭痛20余天，加重1天,SVS：TE=135,VOI置于壞死區(qū),CSI：TE=135,VOI置于強化緣（即腫瘤實性部分）,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,,,,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,,腫瘤的進展連續(xù)的MRS檢查可用于隨診膠質(zhì)瘤的進展Cho水平增加＞45%為進展的特征未進展即Cho水平降低、不變或增高＜35%,女，35歲，反復頭暈2個月，發(fā)作性

18、人事不省4小時,2010-12-03,術后復查2012-09-24,TE=135,135,TE=30,Cho/NAA=0.58,Cho/NAA=1.14,2013-09-09復查,TE=135,Cho下降,Cho/NAA=0.45,Cho/NAA=0.78,TE=30,,評價腫瘤的治療反應放射性壞死：Cho峰降低，Lac和Lip峰增高復發(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)細胞壞死峰（0~2.0ppm之間寬大的波峰）腫瘤復發(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)細胞丟失和膠質(zhì)細胞增生的病理改變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)細胞和星形細胞增生Lac、Lip峰癲癇發(fā)作24小時內(nèi)檢測到，可持續(xù)存在7天NAA /Cho+Cr比值被認為是顳葉癲癇表現(xiàn)最敏感指標正常成人的 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、乳酸中毒和中風綜合征線粒體細胞內(nèi)提供能量的重要細胞器，受損不能正常供能，導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)：腦中風和中風樣發(fā)作，反復影像學表現(xiàn)：腦梗死，腦回樣，頂枕葉多見，不具大血管分布特點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時見乳酸雙峰 TE=135時呈倒置雙峰,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、導致的進行性智能障礙性疾病神經(jīng)纖維纏結和老年斑是兩個特征性的病理表現(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---化學位移掃描要點：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：可提供補充的信息 增加鑒別診斷信息