脑磁共振波谱成像技术及应用.ppt
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1、脑磁共振波谱(bp)成像MR spectroscopy of the brain李向荣广西医科大学第一附属(fsh)医院放射科第一页,共六十一页。IntroductionoMagnetic Resonance Spectroscopy,MRSo研究人体(rnt)能量代谢的病理生理改变,显示组织生化特征o研究范围:主要中枢神经系统,体部如前列腺,肝脏,乳腺等o不同波谱:1H、31P、13C、19F、23Nao 1H-MRS应用最广泛第二页,共六十一页。MRS对硬件(yn jin)的要求与MRI不同o高场强,1.0T以上(通常1.5或3.0T)o高均匀度,B0的不均匀性必须小于1.0ppmo不需要
2、梯度线圈,但需要一些空间定位的辅助装置(zhungzh)o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,测定波峰等第三页,共六十一页。MRS基本原理o利用原子核化学位移和原子核自旋耦合裂分现象o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(binhu),共振频率会有差别,这种现象称为化学位移(Chemical Shift),o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的理论基础第四页,共六十一页。MRS如何如何(rh)生成生成o射频脉冲 原子核激励 驰豫 信号呈指数衰减(自由
3、感应衰减)傅立叶变换 以振幅(zhnf)与频率的函数曲线显示,即磁共振波谱图横轴代表(dibio)化学位移(频率差别),单位百万分子一(ppm)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。第五页,共六十一页。MRS扫描(somio)前的若干问题第六页,共六十一页。MRS序列(xli)选择1、激励回波法(the Stimulated Echo Acquisition Method,STEAM)优点: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(cinng)检出 缺点:对运动敏感,信噪比低,对匀场和水抑制要求严格,
4、对T2弛豫不敏感第七页,共六十一页。MRS序列(xli)选择2、点分辨波谱(bp)法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)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,对运动不太敏感缺点:选择长TE,不易检出短T2物质,如脂质对于在体的临床评价,PRESS具有(jyu)高的信噪比且时效性好,最常用(3.0T)。第八页,共六十一页。MRS检查(jinch)方法选择1、单体素氢质子(zhz)(Single voxel,SV)MRSo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o
5、采集时间短,一般35分钟o谱线定性分析容易第九页,共六十一页。单体(dn t)素SVSTEAM TE=35ms第十页,共六十一页。MRS检查(jinch)方法选择2、多体素氢质子(proton multi-voxel spectroscopy proton multi-voxel spectroscopy imagingimaging,P PMVSISI)MRSo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。o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,由于磁敏感伪影常常一次匀场不能成功o采集(cij)时间比较长。第十一页,共六十一页。多体素
6、MVPRESS TE=144ms第十二页,共六十一页。不同不同TE对波谱对波谱(bp)的影响(的影响(PRESS)o短TE: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(cinng)检出,便于测量短T2的物质。缺点是基线不够稳定。o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。第十三页,共六十一页。兴趣(xngq)区对MRS的影响o兴趣区大小直接影响波谱曲线的准确性,过小信号相对(xingdu)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,SV而言,对弥散病变,体素通常为2cm2cm
7、2cm,局灶性病变,体素可减小o兴趣区定位注意:避开血管、血液成分、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十四页,共六十一页。兴趣(xngq)区过小第十五页,共六十一页。颅骨(lg)伪影第十六页,共六十一页。匀场和水、脂抑制(yzh)o匀场:波谱反映的是局部磁场的瞬间变化,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o水、脂抑制(yzh):水、脂浓度是代谢物的几十倍,几百倍,甚至几千倍,如不抑制(yzh),代谢物将被掩盖o匀场和水抑制后:半高全宽(FWHM),头颅小于10Hz,
8、肝脏小于20Hz;水抑制大于95%第十七页,共六十一页。MRS临床临床应用应用(yngyng)技术技术脑脑o点分辨波谱(bp)法 PRESSo选用SV或 MVo选择成像参数o兴趣区的选择定位o自动预扫描:匀场、水抑制o数据采集后处理和分析第十八页,共六十一页。序列(xli)及扫描参数oSV,PRESSoTR 1500 msoTE 144/35 msoFOV 24 cmoVoxel size 8cm3oNEX 8oScan time 3 min 40so自动(zdng)预扫描后获得的参数:n半高全宽小于10Hzn水抑制大于95%第十九页,共六十一页。波谱(bp)评价o具有诊断质量的波谱应有平直(
9、pn zh)的基线和明确的窄峰。第二十页,共六十一页。波谱检查不成功或出现(chxin)非诊断性波谱的原因o患者不能配合o匀场不成功o病灶存在大量的坏死、血液成分、钙化和黑色素o手术金属夹产生(chnshng)磁化率伪影o甘露醇治疗后会在3.8ppm出现波峰o类固醇类药物治疗后影响代谢物的水平第二十一页,共六十一页。MRS的主要(zhyo)代谢物及其意义第二十二页,共六十一页。N-乙酰天门冬氨酸(NAA)u位于波谱2.02-2.05ppm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。uNAA下降见于神经元损害(snhi),包括缺血、创伤、感染、肿瘤等,脑外肿瘤无NAA峰u
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