磁共振波谱（1H-MRS）临床技术应用
来源：本站原创 作者：荣伟良 发布时间：2012-07-13
在过去的10年里MRS技术及软件逐渐的发展并完善起来，MRS是一种无创性的检查方法，可以提供脑的代谢信息[1、2]，在显示组织的生化特征方面优于传统磁共振成像，由于代谢异常通常早于结构的变化，MRS还可以检测到常规MRI不能显示的异常。但在工作中只有选择了合适的MR硬件设备、扫描技术及后处理方法，MRS才能获得准确的结果。本文的目的旨在探讨MRS的基本技术及影响因素对MRS的影响。
一、材料与方法
1.临床资料：本组40例病例，为2007年7月至2008年6月期间在南京医科大学附属常州二院对已确诊或怀疑颅脑病变进行脑MRS成像的患者。男，25例，女，15例，年龄30～76岁，平均59岁。
2.MRS成像方法：应用Philips 1.5T磁共振扫描仪。定位方法：点分辨波谱成像（point resolved spectroscopy,PRESS）；MRS 采用单体素波谱采集(SVS )或二维波谱化学位移成像(CSI)。SVS 采用 PRESS 序列:TR = 2000ms, TE =136ms。体素大小为 2cm ×2cm ×2cm～1cm ×1cm ×1cm。扫描时间: 4: 56ms。CSI:TR = 1500ms、TE =136ms，FOV =250，VOI=50 ×50 ×20～50 ×60 ×30。
单体素波谱采样体素定位尽量避开脑脊液，颅骨及液化坏死区。将体素置于感兴趣区中央部分。取患者正常对侧相应部位为对照组。二维波谱采集体素设置除尽量遵循上述原则外，体素应包括实性瘤体部分瘤周水肿区及正常组织。
将得出原始波谱进行高斯、指数倍增（Gauss multiply、exponential 波谱处理：
multiply），零填充(Zero fill)，傅立叶变换(Fourier transformation ),频率位移较正（frequency correction），相位校正(phasecorrection)，基线校正（baseline correction）。对各峰进行单峰分析，记录各代谢物的峰值、峰下面积、计算比值，包括 N - 乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱复合物(Cho)、肌酸（Cr）、乳酸(Lac) 、脂质峰(Lip)、肌醇(mI)、NAA/Cr、Cho/Cr比值等。
二、结果
在肿瘤患者：NAA峰显著降低，Cr水平可下降；Cho、Lac、Lip峰升高；NAA/Cr比率降低，Cho/Cr比率增加；在脑炎患者：NAA、NAA/Cr、Cr峰降低；Cho、Cho/Cr、mI峰升高。在脑梗死患者：急性期，Lac、Lip峰升高，NAA峰降低；亚急性或慢性梗死，Lac峰趋向正常，可见Lip峰，NAA、Cr、Cho峰降低。Cho、mI峰可升高。
三：讨论
1.在同一均匀磁场中，不同化合物的相同原子核所处化学环境不同，其周围磁场强度会有细微的变化，同一种原子核的共振频率会因此而有差别，这种现象称为化学位移。化学位移现象是MRS的理论基础，它就是利用化学位移提供的磁共振频率上的微小差别采集信息。化学位移通常以百万分率(ppm)为单位，它是频率范围除以共振频率所得。
2.单体素波谱与多体素波谱的区别
2.1 单体素波谱:单体素波谱的体素大小一般用 15～20mm3,体素可以适当缩小，最好放在肿瘤里面，且放在实性或中央部位，避免非肿瘤组织对MRS结
果的影响[3]。但是体积很小的肿瘤，因体素缩得太小会使信噪比下降，可包含部分肿瘤周围组织。临床上应用单体素波谱在各种颅内病变（包括肿瘤）的诊断和鉴别诊断方面已有不少研究成果[4]。然而，由于肿瘤组织存在组织在空间分布中的不均匀，在同一肿瘤内可以有恶性度不同的组织并存，单体素波谱只是各种成分的总和，不能准确显示肿瘤活性部分的代谢及各种成分的空间分布，不利于对肿瘤进行术前分级。
2.2 多体素波谱：多体素波谱可能弥补单体素波谱的不足，近来临床已有不少学者将它运用于颅内肿瘤的诊断与鉴别诊断[5]。然而为了多个区域同时产生相同的磁场均匀性，它比单体素需要更高序的匀场。其次 ,多体素波谱要用长TE序列扫描，难以完全避免钆喷酸葡胺对Cho信号的影响。
2.3 对于单体素和多体素技术，MR扫描都需要匀场以缩窄波谱的峰线宽度。而多体素技术，为了多个区域同时产生相同的磁场均匀性，需要更高序的匀场，病变范围较大时，匀场比较困难；单体素匀场均匀、完全，信噪比高，另外，后颅窝邻近骨结构，单体素技术比较容易获得诊断性波谱。
因此，笔者认为，在常规检查中，以单体素波谱结果较为准确，且扫描时间短，可以减少化学位移伪影的产生，同时，可于对侧正常实质的波谱作为内部对照，进一步提高诊断的准确性。当需要进行肿瘤鉴别诊断时,可以再进行多体素波谱成像，以完善诊断的准确性。本研究中，单体素成像时，肿瘤组织的波谱结果与文献结果一致，可以认为，单体素成像有一定的优势。
3.扫描序列的选择
PRESS序列是用2个180°RF和1个90°RF产生1个自旋回波从而选择感兴趣区。断层选择性90°RF后跟随2个选择性180°RF。由90°RF激发后，磁化强度保持在XY平面内直到数据采集。此序列的TE一般较长（TE常为135～70ms)，但目前的PRESS技术的最短可达40ms以下。其优点在于信噪比较高，并且扫描时间较短，对于在体的临床评价，PRESS具有更高的时效性。
另一技术为激励回波探测法（stimulated echo acquisition mode,STEAM），虽然STEAM可以获得比PRESS更多的代谢波峰，但是STEAM序列信噪比低，并且对运动敏感。
4.参数的影响:波谱信号的参数主要有TR、TE和采集次数。当TR相对较短时，由于磁化矢量还没完全恢复，会导致信号降低。因此，采用较长的TR值能够减少由T1信号饱和所引起的系统误差。TR值越长，采集次数越多，代谢物信噪比越高，但二者都需要延长扫描时间。TE的长短与T2弛豫效应的影响有关，TE越短，T2弛豫效应引起的信号丢失越少。用长TE时，弛豫效应会更加显著，只有少数几种代谢物信号能被采集到，但因不包含广泛的信号，基线形态比较平稳，分析起来比较简单。Skoch等[6]提出，与短TE相比，长TE所获得的信噪比要低得多。对于小的梗死或炎性病灶，由于周围正常组织产生的部分容积效应，体积很小的病灶其波谱可能显示为正常，此时应减小体素的大小，通过增加采集次数补偿信噪比，使波谱的质量不受影响；对于肿瘤患者，可以采用多体素中等TE采集，同时减小体素大小，增加采集时间，这样能理想的反映Cho的增长，使用TE时，能检测出mI，有助于肿瘤的分级。
5.扫描时间的选择：在颅内肿瘤1H MRS测定时，要尽量减少磁共振对比剂对波谱信号的影响，扫描时间由TE决定，短TE序列的1H MRS扫描可以在增强后立刻进行，而长TE序列的1H MRS则不宜在增强后5min内进行。这是因为，长TE扫描时，增强后过早扫描会使Cho信号降低，降低诊断的准确性。
6.MRS数据处理：MRS是在时间域作试验,其信号是时间的函数，但时间域谱线不能直观反映感兴趣容积的信息，因此在临床中常常是分析频率域的波谱。在频率域，其信号为频率的函数。时间域函数可以转换为频率域函数，而频率域函数通过DFT可以转换成时间域函数，而频率函数通过逆傅里叶变换(IFT)可以转换成时间域函数。因此，数据处理可以在两个域分别进行。在数据处理中，可以利用某些函数或者函数组合模型对信号进行调制、拟和，使处理后的信号可以更为准确地反映代谢物的组织内的状况。但是，MRS数据处理并不是单一不变，而是根据数据的特点选择合适的处理方式。MRS信息含量多，有许多干扰因素，准确分析有时较为困难。如果相位、基线或SNR等存在问题，选择时间域处理数据更为合适。如果没有，则频率域较为准确。
因此，在临床中，为了获得准确、可靠的MRS信息，扫描技术的选择及后处理方法的选择是成像准确、诊断可靠的关键。 （作者：常州市第二人民医院）
磁共振波谱(1H-MRS)临床技术应用
