磁共振波谱成像精选课件.ppt

《磁共振波谱成像精选课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁共振波谱成像精选课件.ppt（96页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于磁共振波谱成像第一页，本课件共有96页影像医学的发展前景l更敏感，更特异，更无创l放射学-医学影像学l放射诊断-诊断治疗学l形态解剖-功能、代谢第二页，本课件共有96页医学磁共振技术的应用lMRI：研究人体组织器官大体形态病理生理改变lMRS：研究人体能量代谢及生化改变lfMRI：磁共振脑功能成像第三页，本课件共有96页脑功能成像u测量脑内化合物u测量脑局部代谢和血氧变化技术u测量脑内神经元活动的技术第四页，本课件共有96页脑功能成像u测量脑内化合物u测量脑局部代谢和血氧变化技术u测量脑内神经元活动的技术第五页，本课件共有96页测量脑内化合物u是特殊神经化学研究技术，可定位定量，测量脑内各

2、种生物分子的分布和代谢。u单光子发射计算机断层显像技术（SPECT）u正电子发射断层成像技术（PET）u磁共振波谱分析（MRS）第六页，本课件共有96页脑功能成像 u测量脑内化合物u测量脑局部代谢和血氧变化技术u测量脑内神经元活动的技术第七页，本课件共有96页测量脑代谢和血氧变化u当脑活动增加时，局部血流，氧代谢和糖代谢增加，可以功能定位，对脑局部反应特征研究uPETu光学成像技术u功能磁共振成像（fMRI）u灌注成像：外源性灌注成像（PWI）内源性，血氧水平依赖法（BOLD）第八页，本课件共有96页脑功能成像 u测量脑内化合物u测量脑局部代谢和血氧变化u测量脑内神经元活动第九页，本课件共有9

3、6页测量脑内神经元活动u脑电图（EEG）u脑磁图（MEG）u事件相关电位（ERP）第十页，本课件共有96页磁共振功能成像u磁共振波谱（MRS）u扩散加权成像（扩散张量成像，DTI）u灌注成像：u外源性灌注成像（PWI）u内源性，血氧水平依赖法（BOLD）第十一页，本课件共有96页磁共振波谱磁共振波谱(MRS)技术及技术及临临床应用床应用 第十二页，本课件共有96页MRS技术概述技术概述uMagnetic Resonance Spectroscopy，MRSu研究人体能量代谢的病理生理改变u研究范围：中枢神经系统，体部如前列腺肝脏，乳腺等u不同波谱：1H、31P、13C、19F、23Nau 31

4、P-MRS最早应用u1H-MRS应用最广泛第十三页，本课件共有96页MRS对硬件的要求 与MRI相同u磁体uRF线圈uRF放大器uRF发射器u接收器和计算器第十四页，本课件共有96页MRS对硬件的要求 与MRI不同u高场强，1.0T以上u高均匀度，B0的不均匀性必须小于1.0ppmu不需要梯度线圈，但需要一些空间定位的辅助装置u不需要成像装置，但需要必要的硬件和软件，显示波谱，计算化学位移频率，测定波峰等第十五页，本课件共有96页MRS技术及技术及基本原理u射频脉冲 原子核激励 驰豫 信号呈指数衰减（自由感应衰减）傅立叶变换 MRS显示 u振幅与频率的函数即MRS第十六页，本课件共有96页MR

5、S技术及技术及基本原理u利用原子核化学位移和原子核自旋耦合裂分现象u不同化合物的相同原子核，相同的化合物不同原子核之间，由于所处的化学环境不同，其周围磁场强度会有轻微的变化，共振频率会有差别，这种现象称为化学位移u不同化合物的相同原子核之间，相同的化合物不同原子核之间，共振频率的差别就是MRS的理论基础第十七页，本课件共有96页MRS技术及技术及基本原理uMRS表示方法u在横轴代表化学位移（频率差别），单位百万分子一（ppm）u 纵轴代表信号强度，峰高和峰值下面积反映某种化合物的存在和化合物的量，与共振原子核的数目成正比。第十八页，本课件共有96页脑 MRS第十九页，本课件共有96页如何获得M

6、RSu选择成像序列：激励回波法 STEAM、点分辨波谱法 PRESS等u选择检查方法：单体素和多体素u具体的步骤：扫描参数、定位、饱和带、预扫描匀场、数据采集、后处理分析第二十页，本课件共有96页MRS空间定位及序列选择l激励回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method,STEAM)n点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)n深部分辨波谱法（DRESS）n空间分辨波谱法（SPARS）第二十一页，本课件共有96页MRS序列选择l激励回波法：连续使用三个90射频脉冲产生激励回波：900900900l优点：

7、常使用短TE（35ms）检测代谢物种类多，如脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能检出 l缺点：对运动敏感，信噪比低，对匀场和水抑制要求严格，对T2弛豫不敏感第二十二页，本课件共有96页MRS序列选择n点分辨波谱法：用1个90和2个180脉冲产生自旋回波：90018001800n优点：信噪比高，是激励回波法的2倍，可以选择长、短TE（144ms or 35ms），对T2弛豫敏感，对运动不太敏感n缺点：选择长TE，不易检出短T2物质，如脂质第二十三页，本课件共有96页MRS检查方法单体素氢质子（Single voxel，SV）MRS多体素氢质子（proton multi-voxel spectro

8、scopy imaging，PMVSI）MRS第二十四页，本课件共有96页第二十五页，本课件共有96页SV氢质子MRS特点u覆盖范围有限，一次采集只能分析一个区域，适用于局限性病变，后颅窝病变u采集时间短，一般35分钟第二十六页，本课件共有96页MV氢质子MRSIn2D PROBE-SIn3D Focal PROBE-SInFull coverage MRSI和UltroPROBE-SI第二十七页，本课件共有96页MV氢质子脑MRSI的特点u可以同时获取病变侧和未被病变累及的区域，评价病灶的范围大。u匀场比较困难，由于多个区域同时获得相同的磁场均匀性。对临近颅骨、鼻窦或后颅窝的病灶，由于磁敏感

9、伪影常常一次匀常不能成功u采集时间比较长。第二十八页，本课件共有96页单体素与多体素的比较 单体素u容易实现u成像时间相对较短u磁场不均匀性易克服u谱线定性分析容易u谱线的基线不稳定多体素u覆盖范围大，一次采集可获得较多信息u成像时间长u容易受磁场不均匀性的影响u谱线基线稳定第二十九页，本课件共有96页MRS具体操作步骤 成像参数的选择 兴趣区的选择 预扫描：体素匀场、水抑制 传导和接收增益，调整中央频率 资料采集 资料后处理，显示和储存 第三十页，本课件共有96页如何获得好的MRSu必要的硬件和软件是基础：静磁场的均匀性，射频脉冲的稳定性，后处理软件u序列、方法、参数和位置的合理选择，是高信

10、噪比保证第三十一页，本课件共有96页单体素点分辨波谱法（PRESS）u成像参数 TR 1500ms TE 35ms或144ms Voxel size 1520mm NEX 8 Scan time 340“第三十二页，本课件共有96页参数选择对MRS的影响SNRCho/crNaa/crScan timesensitivity采集次数增加_体素大小_TR延长TE延长_第三十三页，本课件共有96页不同不同TE对波谱的影响（对波谱的影响（PRESS）TE=35msTE=144ms第三十四页，本课件共有96页不同不同TE对波谱的影响（对波谱的影响（PRESS）u短TE：检测代谢物种类多，如脂质、谷氨酰胺

11、和肌醇只有在短TE才能检出，便于测量短T2的物质。缺点是基线不够稳定。u长TE：检测代谢物种类少，基线稳定，常用于肿瘤性病变。因为TE=144ms 时易于显示胆碱和乳酸峰，此时乳酸峰反转于基线下。第三十五页，本课件共有96页兴趣区定位对MRS的影响u兴趣区大小直接影响波谱曲线的准确性，过小信号相对较低；过大容易受周围组织的干扰，产生部分容积效应。依据病灶大小决定，一般单体素为1520mmu兴趣区定位注意：避开血管、脑脊液、空气、脂肪、坏死区、金属、钙化区和骨骼。上述区域易产生磁敏感伪影，降低分辨率和敏感性，掩盖代谢物的检出第三十六页，本课件共有96页匀场和水、脂抑制u匀场：波谱反映的是局部磁场

12、的瞬间变化，任何导致磁场均匀性发生改变的因素，都可以引起波谱峰增宽或重叠，使MRS信噪比和分辨率降低u水、脂抑制：水、脂浓度是代谢物的几十倍，几百倍，甚至几千倍，如不抑制，代谢物将被掩盖u匀场和水抑制后:线宽，头颅小于10Hz，肝脏小于20Hz；水抑制大于95%第三十七页，本课件共有96页MRS的信噪比uMRS 的信噪比决定谱线的质量uMRS 的信噪比：最大代谢物的峰高除以无信号区噪声的平均振幅。通常大于3，谱线的质量可以接受。第三十八页，本课件共有96页MRS信噪比的影响因素n磁场均匀性n兴趣区定位n采集平均次数n体素大小nTR、TE时间n组织内原子核的自然浓度和敏感性n磁场强度：MRS敏感

13、性与磁场强度的2/3次方成正比，场强越高，敏感性和分辨率越高第三十九页，本课件共有96页总之兴趣区定位准确，避开可能影响MRS的周围组织因素恰当的匀场，保证采样区磁场均匀性，提高分辨力和敏感度充分抑制水、脂信号，避免波谱的脂肪污染和水信号对代谢物的掩盖增加采集次数、增加体素大小提高信噪比根据不同的病变选择不同参数：TR、TE第四十页，本课件共有96页波谱检查不成功或出现非诊断性波谱的原因u患者不能配合u匀场不成功u病灶存在大量的坏死、血液成分、钙化和黑色素u手术金属夹产生磁化率伪影u甘露醇治疗后会在3.8ppm出现波峰u类固醇类药物治疗后影响代谢物的水平第四十一页，本课件共有96页MRS面临的

14、挑战 l特定技术抑制水波谱：与水相比，脑内代谢物的含量非常低l提高分辨力和敏感度：MRS反映局部磁场的瞬间变化，对任何原因引起磁场均一性的微小波动均较敏感，导致波峰增宽和重迭，从而降低MRS技术的分辨力和敏感度l定量分析困难：尤其是绝对定量第四十二页，本课件共有96页MRS临床应用u脑部u体部：前列腺、肝脏、乳腺等第四十三页，本课件共有96页MRS在脑部临床应用技术u点分辨波谱法 PRESSu选用SV或 MVu选择成像参数u兴趣区的选择定位u自动预扫描：匀场、水抑制u数据采集后处理和分析第四十四页，本课件共有96页序列及扫描参数uSV,pressuTR 1500 msuTE 144/35 ms

15、uFOV 24 cmuVoxel size 20 mmuNEX 8uScan time 3 minu自动预扫描后获得的参数：u线宽（Ln）小于10Hzu水抑制大于95%第四十五页，本课件共有96页1H MRS在颅脑疾病的应用在颅脑疾病的应用u肿瘤与非肿瘤u肿瘤的类型u观察肿瘤的治疗效果和复发u肿瘤与水肿u非肿瘤：感染，梗塞、出血、癫痫等u各种变性病变、神经退行性变、脱髓鞘病变、代谢性病变等第四十六页，本课件共有96页脑MRS常见成分中文名称英文缩写ppm位置脂质Lipid0.8-1.3乳酸Lac1.3乙酰天门冬NAA2.0谷氨酸Glu/Gln2.1,2.3,3.7胆碱Cr/Pcr3.2肌醇Mi

16、/Ins3.6第四十七页，本课件共有96页ChoNAACrmI第四十八页，本课件共有96页人脑代谢物测定的意义 N-乙酰天门冬氨酸(NAA)：位于波谱2.0ppm处，主要位于成熟神经元内，是神经元的内标记物，是正常波谱中最大的峰。NAA下降见于神经元损害，包括缺血、创伤、感染、肿瘤等，脑外肿瘤无NAA峰NAA升高少见，Cavana病，发育中的儿童，轴索恢复时可升高。第四十九页，本课件共有96页ChoCrNAA第五十页，本课件共有96页正常正常异常异常第五十一页，本课件共有96页l胆碱(Cho)：脑内总胆碱，波峰位于3.2ppm处，是细胞膜磷脂代谢的成份之一，是细胞膜转换的标记物，反映了细胞膜的

17、运转，和细胞的增殖，Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志。lCho升高：脑肿瘤，急性脱髓鞘疾病lCho降低：中风，肝性脑病第五十二页，本课件共有96页ChoNAACr第五十三页，本课件共有96页l肌酸(Cr/Pcr):包括肌酸和磷酸肌酸，是脑代谢的标记物,位于波谱3.0ppm和4.1ppm处，参与体内能量代谢，Cr波峰比较稳定，常用作内标准。在正常脑波谱中，Cr是第三高波峰。lCr/Pcr升高：创伤，高渗状态lCr/Pcr降低：缺氧，中风第五十四页，本课件共有96页CrChoNAA第五十五页，本课件共有96页l乳酸(Lac)：乳酸是糖酵解的终产物，它的出现提示无氧呼吸，正常脑组织中不可见，位于波谱1.3

18、2ppm，当TE从短TE变为长TE时，Lac峰会发生翻转。l出现乳酸峰：见于脑肿瘤、脓肿、囊肿、梗塞及炎症第五十六页，本课件共有96页TE=35TE=144第五十七页，本课件共有96页第五十八页，本课件共有96页l肌醇（mI）：波峰的位置3.56ppm处，胶质细胞的标记物，是最重要的渗透压或细胞容积的调节剂lmI 升高，提示胶质增生及髓鞘化不良：新生儿，低级别的胶质瘤lmI降低：恶性肿瘤，慢性肝病第五十九页，本课件共有96页uLip-脂质：波峰位于0.81.33ppm之间，脂质、谷氨酰胺和肌醇只有在短TE才能检出uLip增高，提示髓鞘的坏死和或中断。见于恶性肿瘤，炎症，急性中风第六十页，本课件

19、共有96页TE=35ms第六十一页，本课件共有96页（1）分析MRS时注意点注意病灶区与对侧非病变区对称采集，便于对比两次采集必须采用同样的技术和方案，保持可比性假阴性：由于部分容积效应，体积较小的病灶 可能表现为正常减少假阴性的措施：缩小体素，提高分辨率；增加采集次数，提高信噪比第六十二页，本课件共有96页（2）分析MRS时注意点比例因素（病理掩盖）：当一种代谢物占优势时，其他代谢物由于比例的原因，显示为很小的波峰，这并不意味着其他代谢物浓度低，而是由于某种代谢物的病理性增加对比剂的影响：对比剂的注射不影响整个波谱的解释，但可能会影响个别峰的面积第六十三页，本课件共有96页（3）正常情况下不

20、同区域代谢物的变化 NAA:海马皮质及皮质下，小脑其他 Cr:灰质白质（左右）3 Cho：白质灰质，在桥脑浓度其他部位 基底节区：NAA/Cr和mI/Cr比率较低，Cho/Cr比率较高第六十四页，本课件共有96页（4）不同年龄代谢物的变化u 新生儿：NAA 及NAA/Cr 比率逐渐增加，提示出生后神经元逐渐成熟 8月：Cho和 mI水平明显升高 8月至2岁：波谱逐渐趋于正常化 2岁后与成人基本一致u老年人：NAA 及NAA/Cr 比率减低，提示神经元数目减少或生存能力减低。Cho和 Cho/Cr比率升高，提示细胞膜退变加剧和胶质细胞数目增加第六十五页，本课件共有96页MRS鉴别肿瘤与非肿瘤 波

21、谱技术uTE=144ms，容易反映Cho水平的增长，即肿瘤病灶中主要代谢物uTE=35ms，能检出mI，有助于肿瘤分级u静脉注射对比剂前后，均可进行质子波谱成像，但进行随访时应与前一次一致第六十六页，本课件共有96页MRS鉴别肿瘤与非肿瘤 肿瘤的波谱形式：uNAA 及NAA/Cr比率降低，提示神经元数目和生存能力降低uCr降低，是由于肿瘤能量代谢的需要uCho、Cho/NAA 和Cho/Cr比率增加，与细胞膜转换率和细胞的稠密度有关，是源于肿瘤细胞的增殖uLac出现：与成人脑肿瘤的分级直接相关，肿瘤级别越高峰值越高；见于所有儿童脑肿瘤中第六十七页，本课件共有96页MRS鉴别肿瘤与非肿瘤Lip的

22、出现强烈提示组织坏死，见于肿瘤、炎症、急性脱髓鞘病变mI/Cr便于肿瘤分级，低度恶性肿瘤高度恶性肿瘤；mI/Cr比率明显增高，提示为非肿瘤性病变Glx高于NAA峰1/3时即认为Glx增高，见于脑膜瘤，明显增高提示非肿瘤性病变：感染，梗死，肝性脑病等第六十八页，本课件共有96页MRS鉴别肿瘤与非肿瘤 注意点u不能完全依赖于波谱，要结合MRI图像和灌注结果u假阴性结果：见于肿瘤明显坏死、低度恶性、非常小的病变u假阳性结果：见于炎性假瘤、机化的血肿、病毒性脑炎等第六十九页，本课件共有96页胶质瘤Cho增加，NAA降低第七十页，本课件共有96页Cho增加第七十一页，本课件共有96页Cho增加第七十二页

23、，本课件共有96页脑脓肿Lac增高第七十三页，本课件共有96页马鞍山市人民医院病例第七十四页，本课件共有96页马鞍山市人民医院病例第七十五页，本课件共有96页结论左侧枕叶皮质异常并乳酸峰出现，NAA峰稍减低，优先考虑梗塞灶。（住院号：15034440 影像号：965835）第七十六页，本课件共有96页磁共振波谱磁共振波谱(MRS)技术在技术在体部的体部的应用应用第七十七页，本课件共有96页MRS在前列腺肿瘤中的应用u超声、CT、MRI诊断前列腺癌，敏感性特异性都不高uMRS使前列腺癌的诊断重现生机，MRI与3D-MRS相结合评价前列腺癌u敏感性95%，特异性91%的，是最为理想的检出前列腺癌的

24、方法。摘自（Radiology,1999,213:473-480）第七十八页，本课件共有96页MRS在前列腺肿瘤中的应用u前列腺癌在MRS上表现为较高的Cho峰，同时特异性的枸橼酸盐（Citrate）峰明显减低，对前列腺癌的诊断特异性较高。uMRS技术：选择序列参数、定位、饱和带、匀场u常规自动预扫描自动匀场和水脂抑制，要求线宽小于15Hz，方可进行MRS数据采集。u数据后处理分析第七十九页，本课件共有96页正常前列腺的正常前列腺的MRS图像来自北京大学第一医院第八十页，本课件共有96页Cho3.2Cre3.0Cit2.6-2.7正常前列腺正常前列腺MRS谱线表现谱线表现cit高于高于cho+

25、cr胆碱+肌酸枸橼酸盐图像来自北京大学第一医院第八十一页，本课件共有96页前列腺癌前列腺癌1H MRSI表现表现Cho+cr增高，增高，cit降低降低PCaCC/C0.53CC/C2.22枸橼酸盐枸橼酸盐胆碱+肌酸图像来自北京大学第一医院第八十二页，本课件共有96页MRS在肝脏病变中的应用uMRS在肝部的应用较少u动物实验、初级临床应用阶段u肝脏MRS受呼吸运动的影响较大u采集技术上的困难，限制其应用u肝脏富含液体，强大水信号以及肝脏周围脂肪信号的影响，波谱采集受到干扰第八十三页，本课件共有96页MRS在肝脏病变中的应用 病人肝脏标本MRS显示u识别正常肝组织与肝癌的准确率达100%u区分正常

26、肝组织与肝硬化组织的准确率为92%u区分肝硬化与肝癌的准确率为98%。u1H MRS研究强烈提示肝细胞癌Cho明显高于自体正常肝组织 摘自（Pathology,2002,34:417-422）第八十四页，本课件共有96页肝脏MRS扫描技术u应用单体素，准确定位，避开血管、胆管、脂肪组织，减少污染，体素大小25X25mmu兴趣区周围加饱和带，减少周围组织干扰u采用多次分段屏气法，呼吸训练，保持每次屏气一致，消除呼吸运动伪影u常规自动预扫描严格匀场：线宽小于20Hz，水抑制大于95%，方可进行MRS数据采集u数据后处理分析第八十五页，本课件共有96页例1 M 33Y 肝癌第八十六页，本课件共有96页第八十七页，本课件共有96页Cho第八十八页，本课件共有96页第八十九页，本课件共有96页Cho第九十页，本课件共有96页例2 M 56Y 肝癌，肿瘤不同部位第九十一页，本课件共有96页Cho第九十二页，本课件共有96页例3 F 41Y 乳癌肝转移第九十三页，本课件共有96页肝癌第九十四页，本课件共有96页第九十五页，本课件共有96页感谢大家观看第九十六页，本课件共有96页