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磁共振波谱分析在颅脑胶质瘤分级中的应用研究

磁共振波谱分析在颅脑胶质瘤分级中的应用研究
磁共振波谱分析在颅脑胶质瘤分级中的应用研究

万方数据

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《生物医学工程学进展》2010年第31卷第3期临床医学工程?155?

2结果

2.1胶质瘤常规MR表现

22例低级别(I、u级)胶质瘤中,位置分布在颞

叶6例,额叶6例,额颢叶4例,颞顶叶3例,顶叶2

例,第四脑室l例。其中I级8例,分别为毛细胞型

星形细胞瘤和室管膜下巨细胞星形细胞瘤,毛细胞

型星形细胞瘤MR平扫囊性部分T。聊呈低或等信

号,T:聊呈高信号,实质部分信号与脑实质信号相

似或高于后者,增强扫描为典型的境界清楚的囊性加强化的壁结节(图1),室管膜下巨细胞星形细胞瘤平扫和增强都可以表现不均质,增强后鼹著强化;II级14例,分别为纤维型星形细胞瘤、弥漫型星形细胞瘤和少突胶质细胞瘤,其在T。wI呈低信号,T:聊呈高信号,增强无最著变化,如出现强化则提示可能发展为恶性。22例中17例肿瘤境界清楚,5例肿瘤境界欠清楚。

圈l为I级胶质霭患看。毛细胞型墨形细胞曩

F培.11kgradeIgIiompa如nbwi山pilⅨ咖casI娜m

从图1a可见典型的囊性病变及强化的壁结节,口为MRs采集的位置。从图1b可见NAA峰下降不明显,Cho峰升高,Cr未见明锟改变。

27例高级别(ⅡI、Ⅳ级)胶质瘤,位置分布在颞叶6例,额叶8例,基底节区5例,顶叶4例,枕叶2例,岛叶l例,位于丘脑l例,胼胝体压部l例。其中III级胶质瘤15例,分别为间变型星形细胞瘤、间变少突胶质细胞瘤、少突2室管膜瘤和胶质瘤病;IV级胶质瘤12例,为多形性胶质母细胞瘤和胶质肉瘤。27例高级别胶质瘤中T.聊像呈低、等混杂信号22例,呈稍低信号5例;T2WI像肿瘤呈不均匀高信号;20例肿瘤境界不清楚,7例肿瘤境界较清楚。16例肿瘤通过胼胝体膝部和压部累及双侧。增强扫描24例出现显著不规则环形强化(图2),3例肿瘤呈轻度不规则强化。

圈2为IV级胶质疆患看。毛细胞型墨形细胞霜l'ig.211begmdeIVgljo瑚p址ien乜witIlpiIoc甲dcashDcyto衄

从图2a可见肿瘤外围明显不规则强化,中央不强化,口处为MRS采集的位置。从图2b可见,NAA峰下降明湿,Cho峰高尖,表明肿瘤细胞增生迅速,Cr峰略有下降。

2.2不同级别胶质瘤的谱线特征

低级别胶质瘤(I、Ⅱ级)的MRS表现主要为轻度抬高的Cho峰(或升高不明昆),中度降低的NAA峰和变化不明显的cr峰,基本不出现Ljp峰(图1);ⅡI级胶质瘤的MRS表现主要为在瘤体强化区明显升高的cho和明显降低的NAA峰及变化不一致的Cr峰,cho峰抬高程度明冠大于低级别胶质瘤(I、II级)患者,瘤周水肿区cho峰明显升高,但较瘤体强化区要低,Cr峰和N从峰较正常组织要低,也比瘤体强化区要低一些;IV级胶质瘤在瘤体强化区的MRs表现为明显升高的Cho峰和明显降低的NAA峰及变化不一致的Cr峰,Cho峰值抬高程度大于III级胶质瘤,在1.09ppm处可出现抬高的“p峰(图2),在瘤周水肿区仍表现为明娘升高的Cho峰,其抬高程度低于瘤体强化区,而高于III级胶质瘤的瘤周水肿区,Cr峰较正常组织要低,也比瘤体强化区要低(表1)。

3.3MRs的测量及统计学结果

低级别(I、II级)和高级别(Ⅲ、IV级)胶质瘤的瘤体强化区和瘤周水肿区与对侧正常区NAA、Cho、NAA/cho、NAA/Cr均有差异(P<0.05),而且肿瘤级别越高,差异越明屁;而Cr、Cho/Cr就没有差异(P>0.05)(表1)。低级别(I、Ⅱ级)与高级别(IⅡ、IV级)胶质瘤的NAA/Cho、NAA/Cr有差异(P<0.05),其它代谢物就没有差异(P>0.05),但I级与II级和III与IV级,也就是高级别、低级别组内分类的

所有代谢物没有差异(P>0.05)(表2)。万方数据

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磁共振波谱分析MRS

磁共振波谱分析MRS MRS 为目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。在相同的磁场环境下,处于不同化学环境中的同一种原子核,由于受到原子核周围不同电子云的磁屏蔽作用,而具有不同的共振频率。波谱分析就是利用化学位移研究分子结构,化学位移的程度具有磁场依赖性、环境依赖性。NAA:N-乙酰天门冬氨酸,神经元活动的标志位于: 2.02ppmCreatine:Cr肌酸,脑组织能量代谢的提示物,峰度相对稳定,常作为波谱分析时的参照物,位于: 3.05ppm Choline:Cho胆碱,细胞膜合成的标志位于:3.20ppm Lipid:脂质,细胞坏死提示物位于:0.9-1.3ppm Lactate:乳酸,无氧代谢的标志位于:1.33-1.35ppm Glutamate:Glx谷氨酰氨,脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于:2.1-2.4ppmmI:肌醇代表细胞膜稳定性,判断肿瘤级别位于:3.8ppmN-乙酰基天门冬氨酸(NAA) ·正常脑组织1H MRS中的第一大峰,位于 2.02-2.05ppm ·与蛋白质和脂肪合成,维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子通过细胞和维持神经膜的兴奋性有关·仅存在于神经元内,而不会出现于胶质细胞,是神经元密度和生存的标志·含量多少反映神经元的功能状况,降低的程度反映了其受损的大小

肌酸(Creatine) ·正常脑组织1H MRS中的第二大峰,位于3.03ppm附近,有时在3.94ppm 处可见其附加峰(PCr)·此代谢物是脑细胞能量依赖系统的标志·能量代谢的提示物,在低代谢状态下增加,在高代谢状态下减低·峰值一般较稳定,常作为其它代谢物信号强度的参照物。 胆碱(Choline)·位于3.2 ppm附近,包括磷酸胆碱、磷酯酰胆碱和磷酸甘油胆碱·细胞膜磷脂代谢的成分之一,参与细胞膜的合成和蜕变,从而反映细胞膜的更新·Choline 峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一,快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快,使Cho峰增高·Cho峰在几乎所有的原发和继发性脑肿瘤中都升高·恶性程度高的肿瘤中,Cho/Cr比值显示增高· 同时Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志,在急性脱髓鞘疾病,Cho水平显著升 乳酸(Lac)·位于1.32ppm,由两个共振峰组成·TE=144,乳酸双峰向下;TE=288,乳酸双峰向上;·正常情况下,细胞代谢以有氧代谢为主,检测不到Lac峰,或只检测到微量·此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制,糖酵解过程加强·脑肿瘤中,Lac出现提示恶性程度较高,常见于多形胶质母细胞瘤中·Lac也可以积聚于无代谢的囊肿和坏死区内,脑肿瘤、脓肿及梗塞时会出现乳酸峰。 脂质(Lip)·位于1.3、0.9、1.5和6.0 ppm处,分布代表甲

核磁共振波谱分析

核磁共振波谱分析 1.基本原理 核磁共振是在电磁波的作用下,原子核在外磁场中的磁能级之间的共振跃迁现象。因此,要产生核磁共振,首先原子核必须具有磁性。自旋量子数I=0的原子核没有磁性,自旋量子数I≠0的原子核具有磁性。 I=1/2:1H,13C,15N,19F,31P,77Se,113Cd,119Sn,195Pt. I=3/2:7Li,9Be,11B,23Na,33S,35Cl,37Cl,39K,63Cu,79Br 此外还有I=5/2,7/2,9/2,1,2,3等。 I=1/2的原子核,电荷均匀分布在原子核表面,核磁共振的谱线窄,最适合核磁共振检测。1H,13C原子核是最为常见,其次是15N,19F,31P核。 除了原子核具有磁性外,要产生核磁共振,还必须外加一静磁场和一交变磁场。在磁场中,通电线圈产生磁距,与外磁场之间的相互作用使线圈受到力矩的作用而发生偏转。同样在磁场中,自旋核的赤道平面也受到力矩作用而发生偏转,其结果是核磁距围绕磁场方向转动,这就是拉莫尔进动。

其进动频率与外加磁场成正比,即:v=(?/2π)*H0。 V—进动频率; H0—外磁场强度; ?—旋磁比。 在相同的外磁场强度作用下,不同的原子核以不同的频率进动。如果在垂直于外磁场方向加一交变磁场H1,其频率v1等于原子核的进动频率v。此时,就产生共振吸收现象。即 使原子核在外磁场中的磁能级之间产生共振跃迁现象,也即核磁共振。 2.核磁共振波普在化学中的应用 2.1 基本原则 从核磁共振波谱得到的信息主要有化学位移、偶合常数、峰面积、弛豫时间等。 化学位移在有机化合物中,各种氢核周围的电子云密度不同(结构中不同位置)共振频率有差异,即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。化学位移的标准:相对标准TMS(四甲基硅烷)位移常数δ =0。与裸露的氢核相比,TMS的化学位移最大,但规定 TMS TMS=0,其他种类氢核的位移为负值,负号不加。采用此标准的原因:(1)12个氢处于完全相同的化学环境,只产生一个尖峰;(2)屏蔽强烈,位移最大;只在图谱中远离其他大多数待研究峰的高磁场区有一个尖峰;(3)易溶于有机溶剂,沸点低,易回收。影响因素:(1)诱导效应:吸电子,电子云降低,屏蔽下降,低场出现,图左侧;(2)共轭效应;(3)磁各相异性效应;(4)范得华效应;(5)氢键去屏蔽效应:电子云密度降低,产生去屏蔽作用,化学位移向低场;(6)溶剂效应。 弛豫过程:大量(而不是单个)原子核的运动规律。高能态原子核通过非辐射形式放出能量而回到低能态的过程叫弛豫过程。 屏蔽效应:核受周围不断运动着的电子影响,使氢核实际受到的外磁场作用减小, 这种对抗外磁场的作用为屏蔽效应,通过屏蔽效应可分析核周围情况。δ小,屏蔽强,σ大,共振需要的磁场强度大,在高场出现,图右侧;δ大,屏蔽弱,σ小,共振需要的磁场强度小,在低场出现,图左侧。 自选耦合和自旋裂分:分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互干扰引起的,这种邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋偶合,由自旋偶合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 n+1规律:当某基团上的氢有n个相邻氢时,它将裂分为n+1个峰。若这些相邻氢核处于不同的化学环境中,如一种环境为n个,另一种为n’个,则将裂分为(n+1)(n’+1)个峰。

正常脑组织发育的磁共振质子波谱分析-第三军医大学学报

多体素磁共振质子波谱分析在正常成人脑组织发育的研究 黄华冯占辉吕发金方芳彭娟晏勇* 重庆医科大学附属第一医院神经内科重庆市神经病学重点实验室,重庆 400016 [摘要]:目的:应用多体素2D1H-MRS观察正常成人脑组织主要代谢化合物随年龄变化规律。方法:应用场强为1.5T的磁共振成像系统对50例正常人(19-49岁)脑组织进行1H-MRS采集。计算氮-乙酰门冬氨酸(NAA)与肌酸(Cr)的峰下面积比值以及胆碱复合物(Cho)与肌酸(Cr)峰下面积的比值,并分别与年龄进行相关分析。结果:NAA/Cr值与年龄增加无明显相关性,有逐渐增高趋势。Cho/Cr值随年龄增长呈递减。结论:多体素磁共振质子波谱可无创观察不同年龄组正常人脑组织代谢情况,获得主要代谢产物与年龄的关系,为临床提供参考。 [关键词]正常成人,脑,多体素磁共振波谱 Proton Magnetic Resonance Spectroscopy in Dvelopment of the Normal Adult Brain [Abstract] Objective :To discover the metabolic change of brain with age in normal person by using volume-selective , two dimensional 1H-MRS. Method :1H-MRS was obtained use PRESS sequence in 50 normal persons from 19 to 49 years. The areas under the peaks were measured, the ratio of N-acetylaspartate(NAA), choline(Cho)to creatine(Cr)were caculated .The relationship between the ratio of NAA/Cr, Cho/Cr decreased and age was examined by statistics method. Result: We found there is no relationship between NAA/Cr and age. The ratio of Cho/Cr decreased with age. Conclusion: MRS can detect the metablolic change of the brain with age in normal people, and show the development of the normal brain noninvasively. [keywords]: Nomal adult; Brain , Two dimensional 1H-MRS 基金项目:国家自然科学基金(30570636) 作者简介:黄华四川达县人在读博士主研方向:难治性癫痫皮质发育障碍E-mail: hhdocter@https://www.wendangku.net/doc/3a12954748.html, 。 *[通讯作者]晏勇,重庆医科大学教授,主任医师,博士生导师,E-mail:yyanpro@https://www.wendangku.net/doc/3a12954748.html,

核磁共振波谱分析报告

核磁共振波谱分析 1946年美国科学家布洛赫(Bloch)和珀塞尔(Purcell)两位物理学家分别发现在射频*(无线电波*0.1~100MHZ,106~109μm)的电磁波能与暴露在强磁场中的磁性原子核相互作用,引起磁性原子核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁,从而产生吸收信号,他们把这种原子对射频辐射的吸收称为核磁共振(NMR)。NMR 和红外光谱,可见—紫外光谱相同之处是微观粒子吸收电磁波后在不同能级上跃迁。引起核磁共振的电磁波能量很低,不会引起振动或转动能级跃迁,更不会引起电子能级跃迁。.根据核磁共振图谱上吸收峰位置、强度和精细结构可以研究分子的结构。化学家们发现分子的环境会影响磁场中核的吸收,而且此效应与分子 结构密切相关。1950年应用于化学领域,发现CH 3CH 2 OH中三个基团H吸收不同。 从此核磁共振光谱作为一种对物质结构(特别是有机物结构)分析的确良非常有效的手段得到了迅速发展。1966年出现了高分辨核共振仪,七十年代发明了脉冲傅立叶变换核磁共振仪,以及后来的二维核磁共振光谱(2D-NMR),从测量1H 到13C、31P、15N,从常温的1~2.37到超导的5T以上,新技术和这些性能优异的新仪器都核磁共振应用范围大大扩展,从有机物结构分析到化学反应动力学,高分子化学到医学、药学、生物学等都有重要的应用价值。 §4-1核磁共振原理 一、原子核自旋现象 我们知道原子核是由带正电荷的原子和中子组成,它有自旋现象原子核大都围绕着某个轴作旋转运动,各种不同的原子核,自旋情况不同。原子核的自旋情况在量子力学上用自旋量子数I表示,有三种情况: ①I=0,这种原子核没有自旋现象,不产生共振吸收(质量数为偶数(M),电子数,原子数为偶数(z)为12G,16O,32S) ②I=1、2、3、…、n,有核自旋现象,但共振吸收复杂,不便于研究。 ③I=n/2(n=1、2、3、5、…)有自旋现象,n〉1时,情况复杂,n=1时,I=1/2,

脑磁共振波谱分析的临床应用

脑磁共振波谱分析的临床应用 苏州大学附属一院影像中心丁乙 磁共振波谱(MR spectroscopy,MRS)是目前唯一能无创伤地探测活体组织化学特性的方法。在许多疾病中,代谢改变先于病理形态改变,而MRS对这种代谢改变的潜在敏感性很高,故能提供信息以早期检测病变。磁共振波谱mRS)研究人体细胞代谢的病理生理改变,而常规MRI则是研究人体器官组织大体形态的病理生理改变,但二者的物理学基础都是核共振现象。 一、MRS的原理 磁共振信号的共振频率由两个因素决定①旋磁比r,即原子的内在特性②核所处位置的磁场强度。 核所受的磁场主要由外在主磁场(B。)来诀定,但是核所受的磁场强度也与核外电子云及邻近原子的原子云有关。电子云的作用会屏蔽主磁场的作用,使着核所受的磁场强度小于外加主磁场。这种由于电子云的作用所产生的磁场差别被称为化学位移。因此,对于给定的外磁场,不同核所处的化学环境不一样,从而产生共振频率的微小差别,导致磁共振谱峰的差别,从而识别不同代谢产物及其浓度。 MRS可检测许多重要化合物的浓度,根据这些代谢物含量的多少可以分析组织代谢的改变,1H-MRS可测定12种脑代谢产物和神经递质的共振峰,N-乙酸门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)磷酸肌酸(PCr)胆碱(cho)肌醇(MI)谷氨酸胺Gln)谷氨酸盐(Glu)乳酸(Lac)等。生物中,许多生物分子都有31P,这些化合物参与细胞的能量代谢和与生物膜有关的磷脂代谢,31P-MRS被广泛用在对脑组织能量代谢及酸碱平衡的分析上,可以检测磷酸肌酸(PCr人无机磷酸盐(PI)α- A TP、β-A TP、γ—ATP的含量和细胞内的PH 值。 二、MRS的临床应用 1.正常人的脑MRS MR波谱变化可反映神经元生长分化,脑能量代谢和髓鞘分化瓦解过程改变。NAA是哺乳动物神经系统中普遍存在的化合物,几乎所有的NAA均存在于神经对内,目前将NAA作为反映神经元功能的内标物。正常人有很高的NAA/Cr)值,NAA下降提示神经元的缺失和破坏。Cho和Cr在神经元和神经胶质细胞内均被发现,但细胞研究证明,星形胶质和少突胶质细胞内Cho和Cr含量明显高于神经 元,故Cho和Cr增加提示有神经胶质增生。由于NAA减少或Cho、Cr增加,导致了NAA/(Cho+Cr)上值降低,上值常作为反映神经元功能的指标。此外,1H-MAS发现NAA在人出生后一年内增加近两倍,肌酸信号也相应增加,NAA/Cr。及Giu-n/Cr随年龄增长而上升,MI/Cr随年龄的增长而下降,31P-MRS 研究也发现,磷酸一脂(PME)的信号相对于其他代谢产物来说随年龄增加衰减,磷酸肌酸则相反,这说明,通过定量分析脑组织代谢产物的MRS,可了解脑组织的发育成熟度,同时也提示我们在观察病理性波谱时,应考虑到年龄相关性变化。 2.癫痫的MRS 1H-MAS显示癫痫灶侧近中颞叶内NAA峰值降低,减少22% ChO和Cr分别增加25%和15%。NAA 的减少说明癫痛灶内神经元的缺失、受损或功能活动异常。Cr和Cho升高反映胶质细胞的增生,研究倾向于把NAA/Cho+Cr作为定侧或判定异常的标志。正常人NAA/ChO+Cr值的低限为0.72,两侧差值超过0.05或双侧较正常对照组明显降低均为异常。比值降低说明海马硬化。NAA/Cho+Cr的定侧敏感性为87%,准确率为96%此外1H-MAS还可用于测定与癫痫活动有关的神经递质,r一氨基丁酸(GABA)谷氨酸(Gln)和谷氨酸盐(GLn). 3.脑肿瘤的MRS 1H-MAS是研究脑肿瘤物质和能量代谢的有效方法,有助于脑肿瘤的诊断和鉴别诊断,能提供其组织分级、术后复发和疗效评价等信息。 肿瘤组织的1H-MAS与正常脑组织有显著差异,其中ChO峰值升高提示膜代谢增加,NAA峰值降低提示神经元受压移位。脑膜瘤、转移瘤的1H-MAS显示NAA信号缺乏,肌酸峰值降低。另外,脑膜瘤的1H-MAS 还常见异常丙氨酸信号。转移瘤可见特征性的成对共振峰,系可流动脂质产生。低度恶性胶质瘤肌酸信号

磁共振波谱分析脑肿瘤诊断和鉴别诊断上的应用

磁共振波谱分析脑肿瘤诊断和鉴别诊断上的应用 摘要:目的:探究对脑肿瘤患者应用磁共振波谱的诊断准确率和鉴别准确率。方法:选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象,所有患者经临床病理诊断均确诊为脑内肿瘤。所有患者均采用磁共振波谱,对其脑肿瘤进行诊断,并分析其类型,评价所有患者的磁共振波谱检查结果与病理诊断之间的差异。结果:实验结果显示,本次研究中,采用磁共振波谱进行脑肿瘤诊断的准确率为89(89.00%)。而整出结果中与病理诊断结果吻合度较高。结论:在对临床脑肿瘤患者进行诊断的过程中,能够采用磁共振波谱方式,对患者的脑肿瘤以及类型进行鉴别和诊断,具有较高的准确率,是一种积极的诊断方案,值得推广使用。 关键词:磁共振波谱;脑肿瘤;诊断方案;肿瘤鉴别 脑肿瘤是一种临床上十分常见且严重的肿瘤类型,主要会对患者造成极大的健康威胁,严重时甚至可能剥夺患者的生命。所以不仅在治疗时需要采用积极的方式对患者进行治疗,而在对患者进行诊断时也需要,对患者的具体症状进行明确,才能保证治疗方案的有效性,为患者的治疗争取时间。磁共振波谱分析是目前临床上一种常用的诊断方案,对于分子结构具有较强的解析能力,所以在对患者进行脑内肿瘤的诊断时,能够获得较好的效果。本次研究中,选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象,探究对脑肿瘤患者应用磁共振波谱的诊断准确率和鉴别准确率,取得了一定效果,现报道如下。 1一般资料与方法 1.1一般资料 选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象,其中男性患者56例,女患者44例,患者年龄为36~68岁,平均年龄为(48.52±5.29)岁。所有患者均采用手术病例检查后确认为脑内肿瘤,并经行磁共振波谱检查诊断为脑内肿瘤患者,其中顶叶肿瘤患者36例、颞叶肿瘤患者28例、丘脑肿瘤患者13例、脑内其他部位肿瘤患者为23例。所有患者对本次研究均知情,且签署知情同意书。所有患者经临床检查,均不患有其他全身器质性疾病或手术禁忌症。所有患者在一般资料上无明显差异,不具有统计学意义(P>0.05)。 1.2方法 所有患者均采用西门子 HDXT 1.5T进行磁共振扫描治疗,采用8通道头颈联合线圈对患者进行磁共振波谱检查。在对患者进行诊断时,应当根据患者的临床表现,判断患者脑肿瘤区域的大致部位,并选择其最大层面作为磁共振波谱扫描的感兴趣区,做好相应的陈列定位工作。除此之外,在对患者进行脑肿瘤诊断时,使用点分辨波谱的分析数列进行分析。在诊断完毕后,采用机械自带的后期处理软件,对诊断数据进行处理,根据患者的脑肿瘤实际代谢物质来对患者的病灶合并症状况进行判断,确定患者的脑肿瘤类型和部位。 1.3 统计学方法 所有患者的临床基础资料均用统计学软件SPSS17.0或是SPSS19.0处理,其中总有效率与不良反应发生情况等计数资料用率(%)的形式表达,数据采取卡方检验,计量资料用(均数±标准差)的形式表示,并采取t检验,若p<0.05,则

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