MRS在神经系统疾病研究中的应用ppt课件.ppt
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1、MRSMRS在神经系统疾病研究中的应用在神经系统疾病研究中的应用主要内容主要内容MRSMRS简介及分类简介及分类MRSMRS几种代谢物的意义几种代谢物的意义在神经系统疾病中的研究现状在神经系统疾病中的研究现状 癫痫癫痫 脑肿瘤(胶质瘤、脑膜瘤、转移瘤)脑肿瘤(胶质瘤、脑膜瘤、转移瘤)脑缺血和脑梗死脑缺血和脑梗死 炎症炎症 鉴别诊断鉴别诊断 阿尔茨海默病阿尔茨海默病 帕金森氏病帕金森氏病 多发性硬化多发性硬化MRSMRS存在问题存在问题 磁共振波谱磁共振波谱 (magnetic(magnetic resonance spectroscopyresonance spectroscopy,MRS)M
2、RS)是一种利用核磁共振现象和化学位移作用进行一系列特定原子是一种利用核磁共振现象和化学位移作用进行一系列特定原子核及其化合物分析的方法,能检测活体组织器官能量代谢、生化改变的一种核及其化合物分析的方法,能检测活体组织器官能量代谢、生化改变的一种无创性技术。随着高场强、高性能设备的问世,其灵敏度不断提高,近无创性技术。随着高场强、高性能设备的问世,其灵敏度不断提高,近1010余余年来已逐渐地应用于神经系统疾病的基础研究和临床应用中。年来已逐渐地应用于神经系统疾病的基础研究和临床应用中。MRSMRS分类分类根据检测体素分类:根据检测体素分类:1 1 单体素质子谱(单体素质子谱(singlesin
3、glevoxel MRSvoxel MRS)选择性采集一个感兴趣区体素的谱线选择性采集一个感兴趣区体素的谱线2 2 多体素质子谱(多体素质子谱(multimultivoxel MRSvoxel MRS)在一次数据采集中获得感兴趣区中多个体素的谱线,可以同时反在一次数据采集中获得感兴趣区中多个体素的谱线,可以同时反 映多个部位代谢物的空间分布。采集的多体素频谱可组成图像,映多个部位代谢物的空间分布。采集的多体素频谱可组成图像,通过计算机处理,也可显示单一代谢物的分布图像,故多体素通过计算机处理,也可显示单一代谢物的分布图像,故多体素 MRS MRS常常又称为磁共振频谱成像(常常又称为磁共振频谱成
4、像(magnetic resonance magnetic resonance spectroscopy imaging spectroscopy imaging,MRSIMRSI)或磁共振化学位移成像()或磁共振化学位移成像(MRMR chemical shift imaging chemical shift imaging)。)。3 MRS3 MRS三维波谱三维波谱 三维三维MRSMRS可直接进行三维数据采集可直接进行三维数据采集,也可先行多层面也可先行多层面MRSMRS采集采集,然后然后 再重建三维再重建三维MRS,MRS,后者可以进行任意角度重建后者可以进行任意角度重建,便于临床医生观
5、察便于临床医生观察,有良好的临床应用前景。有良好的临床应用前景。MRS MRS 测定的原子核有测定的原子核有1H1H、31P31P、13C13C和和19F19F等。等。由于由于1H1H在人体内含量最为丰富,在人体内含量最为丰富,所以磁共振氢频谱(所以磁共振氢频谱(1H1HMRSMRS)的应用最为广泛,也是活体)的应用最为广泛,也是活体MRSMRS中检测灵敏度最中检测灵敏度最高的。它能够同时检测到多种代谢物,如高的。它能够同时检测到多种代谢物,如N N乙酰天冬氨酸、胆碱化合物、乙酰天冬氨酸、胆碱化合物、乳乳酸、酸、肌酸、肌酸、肌醇、谷氨酸和谷氨酰胺复合物,此外还可以测定氨基丁酸、葡肌醇、谷氨酸和
6、谷氨酰胺复合物,此外还可以测定氨基丁酸、葡萄糖、乙醇和酮体等。萄糖、乙醇和酮体等。氮乙酰天门冬氨酸氮乙酰天门冬氨酸(N(Nacetylaspartateacetylaspartate,NAA):NAA):共振峰位于共振峰位于2.02ppm2.02ppm处处,主主要存在于神经元及其轴索要存在于神经元及其轴索,是神经元的标志物,是神经元的标志物,NAANAA含量降低含量降低,反映神经元丢失反映神经元丢失或能量代谢障碍或能量代谢障碍;乙酰胆碱乙酰胆碱(choline(choline,Cho):Cho):共振峰位于共振峰位于3.2ppm3.2ppm处处,其与细胞膜磷脂分解和合成其与细胞膜磷脂分解和合成
7、有关有关,参与细胞膜的构成参与细胞膜的构成。ChoCho峰增高提示细胞分裂增值活跃峰增高提示细胞分裂增值活跃,以及细胞膜代谢以及细胞膜代谢异常增高异常增高。肌酸和磷酸肌酸肌酸和磷酸肌酸(cre(creatine and phosphocreatineatine and phosphocreatine,Cr+PCr):CrCr+PCr):Cr共振峰见共振峰见于于3.03.0和和3194ppm,3194ppm,作为高能磷酸盐的储备形式和作为高能磷酸盐的储备形式和ADPADP及及ATPATP的缓冲剂的缓冲剂;-氨基丁酸氨基丁酸 (aminobutyric acidaminobutyric acid,
8、GABAGABA)是中枢神经系统中的一种是中枢神经系统中的一种主要抑制性神经递质,具有抗伤害作用。主要抑制性神经递质,具有抗伤害作用。谷氨酰胺和谷氨酸复合物谷氨酰胺和谷氨酸复合物:是兴奋毒性作用的神经递质。:是兴奋毒性作用的神经递质。肌醇肌醇(myo(myoinositol,MI):MIinositol,MI):MI共振峰主要位于共振峰主要位于3.563.56和和3165ppm3165ppm处,具有调节渗处,具有调节渗透压,营养细胞,抗氧化作用及生成表面活性物质。透压,营养细胞,抗氧化作用及生成表面活性物质。乳酸乳酸(lactate,Lac):(lactate,Lac):共振峰位于共振峰位于1
9、.31.3和和4.1ppm4.1ppm,是无氧酵解的产物,见于脑,是无氧酵解的产物,见于脑缺血缺氧等病理状态。因此,其检出对缺血缺氧疾病的诊断和治疗有非常重要缺血缺氧等病理状态。因此,其检出对缺血缺氧疾病的诊断和治疗有非常重要的意义。的意义。癫痫诊断癫痫诊断 MRS MRS检查发现颞叶癫痫病灶侧颞叶检查发现颞叶癫痫病灶侧颞叶NAANAA峰减低峰减低.Cr.Cr和和ChoCho峰升高峰升高,MRS,MRS的定位诊断与的定位诊断与EEGEEG和和PETPET结果有很高的一致性结果有很高的一致性.由于实际操作中由于实际操作中CrCr和和ChoCho峰难以完全分开峰难以完全分开,国内外均以国内外均以N
10、AA/(Cr+Cho)NAA/(Cr+Cho)比比值作为颞叶癫痫定量诊断指标值作为颞叶癫痫定量诊断指标,该值降低被认为是定量诊断最敏感的指标之一该值降低被认为是定量诊断最敏感的指标之一.此外此外,有资料有资料显示显示NAANAA降低与癫痫发作频率密切相关降低与癫痫发作频率密切相关,切除癫痫病灶后切除癫痫病灶后,NAA,NAA水平还可恢复至正常甚至更高水平还可恢复至正常甚至更高水平水平.所以所以MRSMRS还可用于监测抗癫痫药物疗效。还可用于监测抗癫痫药物疗效。图图BIBI倾斜冠状重度倾斜冠状重度T2T2加权像,未见明显器质性病加权像,未见明显器质性病变,分别在其双侧海马区设置变,分别在其双侧海
11、马区设置VOI(VOI(右侧为右侧为VOI1VOI1,左侧为左侧为VOI2)VOI2),图图B2B2分别显示分别显示VOII,V012VOII,V012谱线,可见右侧海马谱线,可见右侧海马区区NAANAA峰值含量降低。峰值含量降低。图图B3B3为以为以NAANAA信号强度为灰阶的伪彩图与倾斜信号强度为灰阶的伪彩图与倾斜冠状重度冠状重度T2T2加权像融合像,双侧海马区直接观加权像融合像,双侧海马区直接观察未见明显差异。察未见明显差异。图图B4B4为以为以Cho/NAACho/NAA信号强度比值为灰阶的伪彩信号强度比值为灰阶的伪彩图与倾斜冠状重度图与倾斜冠状重度T2T2加权像融合像,右侧海马加权像
12、融合像,右侧海马区可见明显增高,增高范围较明确,与区可见明显增高,增高范围较明确,与EEGEEG检检查结果吻合查结果吻合胶质瘤胶质瘤胶质瘤是最常见的脑内肿瘤胶质瘤是最常见的脑内肿瘤,其其MRSMRS表现为表现为NAANAA峰降低峰降低,Cho,Cho峰升高峰升高,NAA/Cr,NAA/Cr和和NAA/ChoNAA/Cho比值降低比值降低,Cho/Cr,Cho/Cr比值升高比值升高,部分病例在部分病例在1.3ppm1.3ppm处可见向上的脂质处可见向上的脂质(Lipids,Lip)(Lipids,Lip)峰或倒置的峰或倒置的LacLac峰峰.TtmiyaTtmiya等发现等发现级星型细胞瘤的级星
13、型细胞瘤的Cho/CrCho/Cr比值低比值低于于级和级和级星型细胞瘤级星型细胞瘤,认为认为Cho/CrCho/Cr比值升高与肿瘤组织学分级程度呈正相关比值升高与肿瘤组织学分级程度呈正相关,提示该指标有鉴别诊断价值提示该指标有鉴别诊断价值。KumarKumar等提出等提出NAANAA减低是神经元丢失的结果减低是神经元丢失的结果,NAA/Cho,NAA/Cho越低越低,神经元破坏得就越严重神经元破坏得就越严重。研究发现研究发现Cho/CrCho/Cr和和NAA/ChoNAA/Cho在低级和高在低级和高级胶质瘤中的敏感度分别为级胶质瘤中的敏感度分别为73%73%和和86%,86%,特异度分别为特异
14、度分别为94%94%和和96%96%。脑膜瘤脑膜瘤脑膜瘤脑膜瘤MRSMRS成像在脑膜瘤良恶性分级中具有重要成像在脑膜瘤良恶性分级中具有重要价值。价值。AlaAla峰的出现对于脑膜瘤诊断具有重要意峰的出现对于脑膜瘤诊断具有重要意义义,而而1.3ppm1.3ppm处处LipLip的出现提示恶性脑膜瘤诊断的出现提示恶性脑膜瘤诊断;瘤周水肿区瘤周水肿区ChoCho峰升高提示恶性脑膜瘤存在瘤周峰升高提示恶性脑膜瘤存在瘤周浸润。浸润。Although the diagnosis of meningioma isAlthough the diagnosis of meningioma iseasily do
15、ne by means of magnetic easily done by means of magnetic Resonance imaging,proton magnetic Resonance imaging,proton magnetic resonance spectroscopy may be useful in resonance spectroscopy may be useful in atypical cases.atypical cases.In such tumors there is a pronounced In such tumors there is a pr
16、onounced rise in choline levels,associated with rise in choline levels,associated with absence or considerable reduction of N-absence or considerable reduction of N-acetylaspartate.acetylaspartate.Presence of an alanine peak can confirm Presence of an alanine peak can confirm the diagnosisthe diagno
17、sis。脑转移瘤脑转移瘤 脑转移瘤的原发肿瘤来原于脑外其它组织脑转移瘤的原发肿瘤来原于脑外其它组织,肿瘤内部无肿瘤内部无 神经元存在神经元存在,其其MRSMRS表现为表现为ChoCho显著升高显著升高,Cr,Cr减少或消失减少或消失 Cho/Cr Cho/Cr比值升高比值升高,无无NAANAA峰峰,可出现可出现LacLac峰和峰和LipLip峰峰,这与这与 肿瘤细胞增殖旺盛和有丝分裂增加导致细胞膜代谢异肿瘤细胞增殖旺盛和有丝分裂增加导致细胞膜代谢异 常增高、能量耗竭、糖无氧酵解增加有关。常增高、能量耗竭、糖无氧酵解增加有关。Sijens Sijens等通过与等通过与MRIMRI对比研究发现对比
18、研究发现,尽管尽管1H1HMRSMRS不能识不能识 别转移瘤的来源别转移瘤的来源,却能区分常规影像不能鉴别的孤立转却能区分常规影像不能鉴别的孤立转 移灶移灶,并可对转移瘤进行分期并可对转移瘤进行分期;早期转移瘤只含有早期转移瘤只含有ChoCho峰峰,中期转移瘤含有中期转移瘤含有LipLip峰和略高的峰和略高的ChoCho峰峰,晚期转移瘤含有晚期转移瘤含有 Lac Lac峰和低的峰和低的ChoCho峰。峰。Cho/CrCho/Cr可用于肿瘤的鉴别诊断可用于肿瘤的鉴别诊断,Cho/Cr,Cho/Cr大于大于2.482.48时诊断转移瘤和胶质母时诊断转移瘤和胶质母细胞瘤的正确率分别为细胞瘤的正确率分
19、别为88.9%88.9%和和60.0%,60.0%,当当Cho/CrCho/Cr小于小于2.482.48时诊断放射性时诊断放射性坏死和脑梗死的正确率分别为坏死和脑梗死的正确率分别为71.4%71.4%和和100%.100%.对于转移瘤和胶质母细胞对于转移瘤和胶质母细胞瘤的进一步鉴别瘤的进一步鉴别,73.7%,73.7%转移瘤存在转移瘤存在LipLip峰峰,NAA,NAA峰缺失峰缺失,而在胶质母细胞而在胶质母细胞瘤中仅有瘤中仅有10.0%.10.0%.AlaAla峰增高被认为是脑膜瘤的特征性波峰峰增高被认为是脑膜瘤的特征性波峰,神经鞘瘤神经鞘瘤/转移瘤转移瘤MRSMRS中无中无AlaAla或或G
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