磁共振波谱技术（共7篇）
磁共振波谱技术 篇1
脑胶质瘤是神经系统最常见的恶性肿瘤, 约占颅内肿瘤的35.2%~61%[1], 近年来其发病率有明显上升趋势。MRS (磁共振波谱) 是具有无创性的, 可以观察到患者脑内脑肿瘤物质的能量代谢和生理生化变化的情况, 因此已经从实验室研究转到了临床应用的阶段[2]。在脑胶质瘤临床, 应用MRS进行诊断, 分级, 放疗后评价是有重要作用的。本次研究将回顾性分析2010年至2011年6例经病理证实的脑胶质瘤患者的磁共振波谱特征, 初步探讨1H-MRS对脑胶质瘤的诊断及疗效评价。
1 材料与方法
1.1 一般资料
2010年至2011年6例经病理证实的脑胶质瘤患者, 男4例, 女2例:年龄28~69岁。3例以头痛起病, 1例以癫痫起病, 2例以智能障碍起病。
1.2 MRI检查方法
采用飞利浦3.0T超导磁共振扫描设备, 使用头部相控阵线圈。常规MR平扫 (轴位T1加权像、T2加权像、DWI像及矢状位T2加权像) 。成像参数快速场回波 (TSE) 序列:T1WITR200ms, TE15ms, T2WITR1000ms, TE75ms, 层厚6mm, 层间隔1mm, 视野 (FOV) 230×190mm, 矩阵204×328。增强扫描采用对比剂Gd-DTPA, 剂量为0.1mmol/kg体质量。
1.3 1H-MRS检查
使用水抑制方法及CHESS (化学位移选择饱和脉冲) 、PRESS (点分辨波谱分析法) 来采集信号。PRESS序列的成像参数是T E 1 4 4 m s、T R 2 0 0 0 m s, 采集的次数是1 2 8次, 其成像的时间是4min52s, 都是自动进行的, 将取得的数据于工作站进行后处理。感兴趣区 (region of interest, ROI) 根据肿瘤大小确定, 体素大小约为15mm×15mm×15mm。体素定位尽量避免含骨、血管、脑脊液、脑皮层, 囊变坏死、钙化或瘤卒中区域。
1.4 波谱分析
采用飞利浦自身软件进行相位和基线的校正根据化学位移位置确定各化合物对应的波峰。对各个化合物的比值、浓度进行分析, 其主要包括了Cr (肌酸) , Cho (含胆碱化合物) , NAA (N-乙酰天门冬氨酸) , 乳酸 (Lac) 、脂质 (Lip) 等。
2 结果
所有病例均有局部脑回肿胀, 病变呈略长T1略长T2异常信号, DWI上呈略高信号。增强扫描, 2例无明显强化, 4例见团片状强化;术后、放疗后均见条片状强化。6例波谱分析结果均有NAA峰降低, Cho升高, Cho/NAA比值明显上升, 术后、放疗 (60Gy) 3个月后复查, 针对强化区行MRS扫描, 4例Cho/Cr值、Cho/NAA值下降, 2例Cho/NAA值分别为1.83、2.35。
3 讨论
胶质瘤是原发性的神经上皮肿瘤, 在颅内是很常见的, 其侵袭力是很强的[3], 会沿着髓鞘、微血管不断生长。对于肿瘤浸润、增值的资料使用影像学获取[4], 这对决定治疗方法是有重要作用的。磁共振波谱技术是唯一一个活体研究脑组织生化、代谢变化的一种非侵袭性法, 其原理就是在外磁场中, 各种的代谢产物化学位移不一样, 而相对频率位置也是有一定差别的, 那么在谱线图上就会表现成多条不同的频率谱线, 这样就可以确定出不同的代谢产物位置和其相对含量。现场常用脑内代谢物有肌酸、NAA、含胆碱化合物等。NAA的峰位是在2.02ppm位置, 其主要是在神经元和其轴索, 是神经元标志物, 如果NAA的含量有所降低, 那么这说明神经元有减少、丢失或是其存有能量代谢障碍;含胆碱化合物的峰位在3.2ppm地方, 含胆碱化合物和细胞膜磷脂的合成、分解是有关的, 会参与细胞膜构成这一过程, 其标志着细胞密度增加或是膜转归, 如果含胆碱化合物峰位提高, 这就表示细胞的分裂增殖比较活跃、细胞膜代谢有异常的增高, Cho峰增高强烈提示脑肿瘤, 而非肿瘤性疾病的Cho峰一般不高于正常对照侧[5];Cr峰见于3.0和3.194ppm, 对能量利用、储存来说是重要的化合物, 在组织能量代谢中有着一定作用;肌酸标志着恒量能量代谢, 在退行性变或是肿瘤浸润的时候不会有明显变化[6,7], 所以在H1-MRS研究中, 常常将肌酸作为内部的参考值。MRS不仅可以真实的反映出组织的化学和分子构成, 还可以借此研究组织的代谢情况。而且, 有研究指出MRS可以有效地预测和评价不同级别胶质瘤对放疗和和化疗的治疗疗效。
本次的研究结果表明:胶质瘤肿的水肿边缘、瘤周水肿、瘤实质的肌酸、含胆碱化合物比值有明显的增高, 而高级别的胶质瘤较低级别胶质瘤升高更明显。胶质瘤Cho/NAA比值明显上升, 高级别胶质瘤较低级别胶质瘤变化更为显著。脑胶质瘤术后外放疗3个月后, NAA浓度下降, 4例Cho明显下降, Cho/Cr值、Cho/NAA值下降, 2例Cho/NAA值分别为1.83、2.35。有研究认为, 如果Cho/NAA值、Cho/Cr值超过了1.8, 那么这就可能是有肿瘤存在, 因此将可以将其作为鉴别肿瘤复发、放射性脑损伤的一个重要参数。含胆碱化合物包含了磷脂酰胆碱、磷酸甘油胆碱等一些胆碱化合物, 它其参与了膜分解、合成代谢, 同时也是组成细胞膜磷脂代谢的重要部分, 反映出了脂类、髓磷脂细胞膜转化的程度。它被认为是恶性肿瘤的标志物并与肿瘤细胞的增殖潜力有关。如果局部组织的Cho浓度有明显的降低, 那么这就代表了肿可能在向坏死转变, 如果坏死区域或是原来正常的Cho浓度有增高, 那么这就提示了肿瘤进展。
综上所述, 与常规MRI检查相比, 1H-MRS能无创的获得脑胶质瘤的代谢信息, 有助于胶质瘤的诊断及分级, MRS技术分析在评估手术后的复发和监测放疗后的变化方面有较大价值。
摘要：目的 本研究旨在探讨3.0T磁共振氢质子波谱 (1H-MRS) 在脑胶质瘤的诊断价值及放疗后评价。方法 回顾性分析我院6例经病理确诊的大脑胶质瘤的患者, 综合分析患者的MRI平扫和增强扫描的特点并进行放疗前后波谱分析。结果 所有病例均有局部脑回肿胀, 病变呈略长T1略长T2异常信号, DWI上呈略高信号。增强扫描, 2例无明显强化, 4例见团片状强化;术后、放疗后均见条片状强化。6例波谱分析结果均有NAA峰降低, Cho升高, Cho/NAA比值明显上升, 术后、放疗后3个月复查, 针对强化区行MRS扫描, 4例Cho/Cr值、Cho/NAA值下降, 2例Cho/NAA值分别为1.83、2.35。结论 MRS对脑胶质瘤的诊断及放疗后评价有较大价值。
关键词：脑胶质瘤,磁共振,磁共振波谱
参考文献
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磁共振波谱技术 篇2
关键词：中枢神经系统疾病,磁共振波谱成像技术,临床应用,效果
中枢神经系统疾病在目前临床上是一种较为常见的疾病, 同时患者在实际的发病过程中, 也会对患者造成极为严重的危害。在这样的一种前提之下, 通过对患者实施一种有效的治疗就极为重要[1]。但目前在对于中枢神经系统疾病患者在实施诊断的过程中, 常规影像学诊断方法效果并不佳[2]。我院通过对患者实施磁共振波谱成像技术的诊断, 在临床上取得了较好的效果, 报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料:
收集我院在2014年全年之内收治的中枢神经系统疾病患者, 患者的数量为100例。所有患者在临床上均已经过病理确诊。其中男性患者数量为55例, 女性患者数量为45例。患者的年龄在23~65岁, 患者的中位年龄为47岁。将所有患者分为观察组和对照组, 每组患者的数量均为50例, 同时两组患者的一般资料并无显著性差异, 在临床上有可比性。
1.2 检查方法:
对照组患者在临床实施诊断的过程中需要使用常规的B超检查方法对其进行诊断。观察组患者需要使用磁共振波谱成像技术进行诊断。本次研究中使用的磁共振波谱成像仪器的型号为磁共振GE MR750 3.0T。在实际的对患者实施磁共振波谱成像的诊断过程中, 需要严格的按照相关要对患者实施诊断。
1.3 统计学方法:
将数据纳入到SPSS17.0软件中分析, 计量资料比较采用t检验, 并以 (±s) 表示, 率计数资料采用χ2检验, 并以率 (%) 表示, (P<0.05) 为差异显著, 有统计学意义。
2 结果
通过本次研究我们发现, 通过使用磁共振波谱成像的方法其诊断效果明显的高于对照组患者。观察组中脑梗死患者的检出率96%明显高于对照组患者的脑梗死患者检出率72%, 观察组中脑出血患者的检出率88%明显高于对照组中脑出血患者的检出率72%, 观察组患者中帕金森病患者的检出率94%明显高于对照组患者的检出率76%。观察组中短暂性脑缺血患者的检出率86%明显高于对照组患者的检出率66%。观察组患者中阿尔茨海默病患者的检出率92%明显高于对照组患者的检出率78%。在此过程中所有差异均为显著性差异, 在临床上有统计学意义。
3 讨论
中枢神经系统疾病是一种在临床上较为常见的疾病, 主要包括了帕金森病 (parkinson's disease, PD) 、阿尔茨海默病 (alzheimer's disease, AD) 、亨廷顿病 (huntington disease, HD) 、肌萎缩侧索硬化症 (amyotrophic lateral sclerosis, ALS) 等相关疾病。在发病原因方面, 中枢神经系统疾病的发病原因较多, 同时也并不清晰。但能够明确的是, 兴奋毒性 (excitotoxicity) 、细胞凋亡 (apoptosis) 和氧化应激 (oxidative stress) 等相关的假说已经得到了广泛的重视, 同时在目前也有较多的研究显示, 这些原因在临床上均和中枢神经系统疾病有着较为广泛的关系[3]。由于中枢神经系统疾病的特点, 在临床上对患者的正常工作生活以及患者的身体健康均会造成极为严重的危害, 因此一种及时有效的治疗方法对于患者而言极为重要[4]。
磁共振波谱成像技术是目前在临床上较为常见的一种影像学诊断手段。通过磁共振波谱成像技术的方式对患者进行诊断, 能够对患者的活性细胞的实际信产代谢的活动情况进行有效记录, 同时在此过程中, 检查的过程中也是一种无创过程, 通过这种方式在一方面能够保证到患者检查完成后的频谱准确性, 在另一方面也能够更好的保证患者的身体健康。因此在目前实际的对于中枢神经系统疾病患者实施诊断的过程中, 通过使用磁共振波谱成像技术能够对患者起到较好的诊断效果[5]。
尤其是在实际的对于中枢神经系统疾病患者在临床实施影像学诊断的过程中, 常规的影像学手段例如常规B超或是CT, 在实际的诊断过程中会出现较为严重的图片模糊情况, 因此在临床上往往无法较为完善的对患者实施诊断[6]。在另一方面, 虽然能够通过使用病理诊断对患者进行有效诊断, 但病理诊断的方式在临床对患者实施诊断的过程中会对患者造成一定的伤害, 因此也无法在目前得到较好的应用[7]。但在此过程中, 若对于患者实施磁共振波谱成像技术的诊断, 在临床上能够明显的提升画面成像的分辨率[8]。同时对于一些脑血管疾病患者以及中枢神经系统病变的患者而言, 对其病情也能够及时有效的实施诊断, 这对于患者而言在临床上有着极为重要的意义[9]。同时对于及时有效的制定出治疗方案并提升诊断效率均有着极为重要的意义, 在临床上可以进行推广使用[10]。
而在本次研究中, 通过对观察组患者实施磁共振波谱成像技术的诊断, 其诊断效果明显的优于常规的B超诊断的患者, 这也能够说明目前在临床对中枢神经系统疾病患者在进行诊断的过程中, 磁共振波谱成像技术是一种有效的诊断方法, 在临床上值得推广应用。参考文献
参考文献
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磁共振波谱技术 篇3
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2007年2月至2009年1月间我科收住院的75例首发脑梗死患者,男45例,女30例,年龄45~81岁(平均53.67岁)。同期正常体检者为对照组(normal control,NC):15例,其中男9例,女6例,年龄43~79岁(平均52.43岁)。2组均为右利手。
1.2 诊断标准
75例患者均符合2007年饶明俐主编《中国脑血管病防治指南》制定的脑梗死的诊断标准,并经头颅CT或MRI证实。在脑卒中12w后,采用24项汉密顿抑郁量表(Hamiltion Depression Scale,HAMD)进行抑郁障碍的评定和诊断。根据是否符合《美国精神障碍诊断与统计手册第4版》(DSM~Ⅳ)进行诊断。排除标准:脑梗死病情严重或伴有意识障碍不能配合者;伴明显失语、失用,不能配合检查者;严重认知功能障碍不能配合检查者。
1.3 临床分组
PSD组:48例符合脑梗死及DSM~Ⅳ抑郁症状,HAMD总评分24~36分,平均(28.4±3.9);无抑郁障碍(no~post stroke depression,no~PSD)组:符合脑卒中诊断,而不符合DSM~Ⅳ抑郁症状,HAMD总评分7~12分,平均(10.4±1.7)分,共27例。同期正常体检者为对照组,无神经系统病史,临床无认知功能障碍和记忆减退的表现,神经系统查体无阳性体征,脑CT或MRI检查脑内未见异常病灶。3组年龄、性别无显著差异P>0.05。
1.4 检查方法及监测指标
采用AVANTO 1.5T MRI磁共振扫描仪(德国Siemens公司),采用标准发射/接收头线圈。所有被检查者进行常规MRI平扫。MRS采用定点分辨选择波谱序列(point resolved selecetive spectroscopy,PRESS)进行多体素采集,在轴位T2WI定位,采用多体素波谱技术。感兴趣区(region of interest ROI)取双侧额叶,颞叶,基底节等,范围大小包括所要测量的区域,并尽量避免来自头皮、颅底骨骼、脂肪和脑脊液的干扰,各采集1次。主要观察代谢物为N-乙酰天门冬氨酸盐(N-acety aspartate,NAA)、胆碱复合物(Choline,Cho)、肌酸复合物(Creatine,Cr)的信号强度,其化学位移分别是NAA 2.02ppm,Cho 3.22ppm,Cr 3.03ppm。
1.3统计学方法
应用SPSS 11软件包对数据进行处理,对各组ROI的NAA/Cr及Cho/Cr的比值采用(±s)表示,分别采用配对检验分析统计实验结果,以P<0.05为有统计学意义。
2 结果
75例脑梗死患者中48例发生卒中后抑郁(PSD),发生率64%,其中额叶18例、颞叶8例、基底节22例;未发生抑郁患者27例,其中额叶6例、颞叶12例、基底节9例。
3 组额叶、颞叶、基底节ROI区NAA/Cr及Cho/Cr的比值比较见,PSD组双侧额叶、基底节区ROI的NAA/Cr比值低于no-PSD、NC组;Cho/Cr的比值高于no-PSD、NC组(P<0.05),PSD组双侧颞叶ROI的比值低于NC组,Cho/Cr的比值高于no-PSD、NC组(P<0.05),而双侧颞叶ROI的NAA/Cr比值与no-PSD组比较差异无统计学意义;PSD组、no~PSD组的NAA/Cr比值左侧较右侧高(P>0.05),Cho/Cr比值的无明显差异,见表1。
额叶梗死PSD发生率是75%(18/24)、颞叶梗死PSD发生率是40%(8/20)、基底节发生PSD是71%(22/31)。
3 讨论
国内外文献报道脑卒中患者抑郁障碍的发病率为20%~79%,在脑卒中后3~6个月时达高峰[1];严重影响患者的预后,增加脑卒中患者的死亡率[2~3]。本组患者卒中后抑郁发病率为64%,与文献报道一致。
我们采用的MRS技术,是目前唯一可以直接测定局部脑组织在活体状态下显示生物化学物质含量的技术,即从生化角度了解脑代谢物NAA、Cr、Cho的改变。研究认为在脑内不同代谢条件下,Cr+PCr的总量是恒定的。因此,可将Cr作为参照的波峰,得出其他代谢物质与Cr的相对比值,从而进行比较。N-乙酰天门冬氨酸盐(NAA)在MRS中为最高峰,主要存在于神经元及轴索内,NAA含量多少被认为检测神经元密度及功能状态的标志物。胆碱复合物Cho是神经递质乙酰胆碱的前体,也是神经细胞膜的2种基本磷质的组成部分。本研究结果显示:PSD组双侧额叶、基底节区ROI的NAA/Cr比值、Cho/Cr的比值与no-PSD、NC组比较差异有统计学意义,说明额叶、基底节区梗死与PSD的发生相关。PSD组NAA/Cr比值左侧高于右侧,但无统计学意义,考虑可能与实验例数少,有待进一步大样本研究证实。Tang等[4]的研究表明,皮质下和大脑前动脉供血区域损害是PSD的独立危险因素。周宏辉认为额叶损伤可导致注意力不集中,记忆力减退,心境低落,或思维阻滞抑郁状态。基底节区又是皮质下情感联络的重要部位,参与边缘系统的情感环路。这些都可能构成PSD形成的重要解剖学基础。颞叶与认知、情感反应和学习功能有关。本研究结果显示颞叶ROI的NAA/Cr比值、Cho/Cr的比值与no-PSD、NC组比较差异无统计学意义,有待进一步大样本研究证实。
综上所述,脑血管病使一些情绪中枢或情绪的传导通路受损害,导致抑郁状态或抑郁症,表现脑内结构的改变。MRS从宏观上支持疗脑卒中后脑的细微结构的改变。为临床改善抑郁状态,治疗抑郁症提供了新的思路。
参考文献
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磁共振波谱技术 篇4
磁共振成像(magretic resonance imaging,MRI) 已经逐渐在我国普及,其广泛的临床应用明显地提高了医疗诊治水平。磁共振成像具有无创、良好的软组织对比能力,对解剖结构的清楚显示能力奠定了在现代医学中的重要作用。磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)能够在活体上选择性地、无创地定量测量组织内化学成分与结构、化学环境变化、分子的存在状态,这是其他成像技术无法实现的,使人类的视野向人体功能代谢变化的更深层次拓展。磁共振波谱是目前唯一能够无创性研究人体内部器官及组织代谢、生理生化改变的定量分析方法,是一种十分有潜力的活体生化分析方法,其应用完全有可能使影像学医生把对组织结构改变的观察和机体代谢功能的研究结合起来。从临床角度上看,磁共振成像主要显示组织器官的影像改变,磁共振波谱主要提供生化代谢分析[1,2,3]。
随着高场强磁共振的普及,磁共振波谱的优势逐渐凸显出来,在临床的应用也越来越广泛。近年来在神经系统测定能量代谢的神经元标记物、基因表达物、脑代谢物等相关测定技术方面,磁共振波谱显示出越来越多的优势。同时磁共振波谱在脑部肿瘤、 癫痫、Alzheimer症、前列腺等疾病中的检查研究中显示出巨大的潜力。
1磁共振波谱质量控制现状
磁共振成像方面的质量控制在我国开展的较晚,即使在一些大中型医院对于磁共振的质量控制体系也不是很健全。磁共振波谱对于设备的要求比常规磁共振成像更加苛刻,尤其是磁共振设备的磁场均匀性、抑水和抑脂水平如果达不到要求,就可能得不到可用于诊断的波谱。国外磁共振的质量控制发展较早,磁共振系统的质控体系已基本完善,但专门对磁共振波谱的质量控制相对较少。我国磁共振的研究和临床应用虽然与国外相差不大,但由于缺乏质量控制的理念与制度,所以磁共振的质量控制相对来说起步较晚。这些年由于军队对于磁共振的质量控制逐渐重视,国内磁共振的质控也不断走向规范化和标准化。国内利用ACR(American College Radiology,美国放射学会)体模逐步完善磁共振质量检测体制,检测的主要技术指标是信噪比、空间分辨力、密度分辨力、层厚、几何线性、图像均匀性等[4,5,6]。 磁共振波谱检查有其特殊性,是作为一个独立的磁共振检查项目存在,所以我们不能利用常规的磁共振质量检测标准来评价磁共振波谱系统。国内一些学者对于磁共振波谱质量控制方面有过一些研究, 却没有系统的操作说明和完整的流程规范,相关的文献报道也很难检索到。本研究旨在利用专用波谱水模开展质量检测项目,使我们对磁共振波谱系统进行科学、合理的质量控制,可以更加敏感地检测到影响磁共振波谱质量的各种因素,客观地评价磁共振波谱系统的稳定性,从而指导临床工作者及时对不良事件做出处理,使磁共振系统得以高效运行,保证所产生的影像数据真实、准确、可靠,这对临床和科研来说具有重要意义[7]。
2影响磁共振波谱质量的因素
在实际的临床波谱检查中,会出现各种因素影响磁共振波谱的质量。而且用磁共振波谱水模进行质量检测的过程中也会出现各种参数影响检测的结果。采用何种参数来评价磁共振波谱系统的优劣是我们需要考虑的问题,在研究过程中可以模拟实际情况中出现的干扰环境来评估外部条件的干扰。质量检测的参数选择中我们通过设置不同参数来优化检测参数,现介绍如下。
2.1系统性能
磁共振系统本身结构复杂,任何一处异常都可能造成磁共振检查结果不准确。磁共振波谱对磁场均匀性要求更加苛刻,根据拉莫尔方程,当静磁场强度B0发生改变时,磁共振的共振频率就会发生变化。这就提醒我们当检测到中心频率漂移时,应及时对系统进行质量检测。对于超导磁共振,确保冷头、 氦压机、水冷机组成的制冷系统正常运转,是保证强磁体的超导状态以及磁共振波谱质量的一个重要因素。同时射频线圈接口的接触问题、梯度线圈稳定性等都是保证磁共振波谱质量可靠的重要因素。
2.2磁场均匀性
磁共振增强成像和磁共振动态检查中,大部分注射的造影剂为Gd-DTPA。Gd-DTPA作为一种顺磁性对比剂,会影响磁场的均匀性。在给患者注射造影剂时,经常会出现打爆针的情况,使造影剂滴漏到检查床,如果污染情况严重,不仅会影响磁共振的波谱质量,而且会使常规磁共振图像中出现严重伪影。 通过定期的质量检测可以提醒操作人员对检查床、 线圈、地面进行清洁保养,排除造影剂对磁共振波谱质量的干扰[8]。
在磁共振波谱检查中,患者身上的磁性物品对磁共振图像也会造成很大影响,所以在检查前影像科技师都会要求患者取掉金属品。尽管如此,在实际操作中,还是会有个别患者身上会有一些金属制品, 如衣服上的纽扣、拉链、硬币等。在对磁共振进行日常维护检查时,有时会发现在磁共振设备机壳上吸附有硬币等铁磁性物品。这些铁磁性物品直接影响了磁场的均匀性。对波谱质量的影响可以利用水模进行测量,即在水模不同距离放置硬币然后进行波谱采集,排除了患者个体差异的影响,可以直观地反映这些金属制品对于波谱质量的影响。这就可以帮助操作人员及时发现问题,对设备进行检查。
2.3采集方法
磁共振波谱检查常见的有单体素波谱(singlevoxel spectroscopy,SVS)和化学位移成像(chemi cal shift imaging,CSI),即多体素波谱2种技术,它们的定位特征不同。使用SVS测量,可以采集到小的感兴趣容积(volume of interest,VOI)的磁共振波谱;使用CSI测量,可以在VOI矩阵中采集若干波谱。2种方法应用于不同的临床实践,各有优劣。SVS能够提供比CSI更准确的定位,并且可以得到更高质量的波谱,也可以产生更好的匀场效果;而CSI比SVS检查的区域更大,多用于多病灶的检查。另外,CSI技术可以检查VOI中的代谢物的分布。尽管一些学者认为磁共振波谱检测中使用SVS测量结果评价磁共振系统更加准确,但对于波谱的质量控制方面究竟用何种方法对磁共振系统进行质量检测还没有明确的依据,这也是磁共振波谱质量控制研究接下来需要探讨的问题[9]。
2.4序列参数
SVS技术和CSI技术是基于自旋回波序列(echo time,SE)或激励回波脉冲序列(stimulated echo acquisition mode,STEAM)的序列,这就又需要我们在磁共振波谱的质量控制中考虑究竟是采用哪一种序列进行测量。相对于STEAM序列,SE序列信噪比更高,但对于弥散不敏感;而STEAM序列对于射频系统要求较低,可以使用较短的回波时间测量。在2种序列中,参数设置不同又会产生不同的波谱结果。 例如回波时间(echo time,TE)的长短直接影响代谢物信号的强度,从而影响评价的结果。这就需要在磁共振波谱质量控制序列上考虑不同参数对于测试结果的影响。
3讨论
磁共振波谱作为磁共振的一个重要检查项目, 其质量控制也非常重要。通过对磁共振波谱质量控制的研究,我们也发现了很多问题,虽然磁共振机器中带有磁共振波谱的专用检测水模,但没有相应的操作流程,这就需要根据临床实践发现问题,并制定与之对应的质控流程和标准。
同时在利用磁共振波谱水模进行磁共振波谱质量检测的过程中也有一些事项需要我们注意。首先, 应避免开机后马上进行质量控制检测,在利用水模进行检测时按照水模上十字进行定位,整个检测过程中避免水模晃动,保持水模的稳定。其次,在使用水模进行质控检测时,要将系统默认的温度改为水模的温度(GE1.5T磁共振波谱水模上自带有温度试纸),因为不同温度下代谢物的共振频率不同,避免水模从温度不同的房间拿到磁共振检查室直接进行质量检测。最后,每次进行磁共振波谱检测选择感兴趣区域时不要移动默认位置,这样可以保证每次检测的位置相同。
预饱和带是否会影响检测结果的准确性和客观性也是后续研究的问题。同时,操作中是否使用自动匀场和手动匀场等条件也是需要考虑的问题,因为这些条件有可能会引入人为主观因素的干扰,从而会影响评价磁共振系统的客观准确性[10]。
对于究竟利用检测结果的哪些数据来评价系统才能更加准确、全面也是摆在研究者面前的问题。除了记录发射增益、中心频率这些常规的参数外,对于磁共振波谱还有半高宽、水抑制百分比等参数。评价谱线质量有些文献利用Cr SNR(Cr信号强度与噪声标准差之比),比值过低则影响临床诊断质量,应重新调整系统。
进行磁共振波谱质量控制必须有一整套完善的流程来规范我们的操作,这需要国内研究者不断摸索并填补磁共振波谱质量控制这部分的空白。
4结语
随着磁共振研究的不断深入、质量控制的标准不断完善,我们可以预见在不远的将来磁共振波谱的质量控制作为磁共振质控的一个重要组成部分也将被不断完善。
摘要：目的:了解磁共振波谱质量控制的现状,分析不同因素对磁共振波谱质量控制的影响。方法:总结国内外磁共振波谱质量控制研究情况,从系统性能、磁场均匀性、采集方法和序列参数4个方面探讨了不同因素对磁共振波谱质量的影响。结果:根据研究过程中出现的各种问题,给出了相应的解决方法。结论:该方法为磁共振波谱质量控制的研究提供了思路,并为接下来的研究提供参考。
磁共振波谱技术 篇5
1 材料与方法
1.1 临床资料
2007年6月～2007年12月在本院因颅内占位性病变、诊断困难而行颅内活检的病例28例, 于术前行MRS检查的病例资料, 其中男18例, 女10例, 平均年龄38.9岁, 颅内胶质瘤14例, 其中1-2级6例, 3级8例 (其中多发胶质瘤9例) , 原发中枢神经系统淋巴瘤4例、颅内多发脱髓鞘病4例、脑内炎性病变3例、颅内结核瘤1例, 颅内转移瘤1例, 线粒体脑病1例, 所有病例均经立体定向活检病理证实。
1.2 MRS扫描方法
磁共振成像采用GE 1.5 T Sigma Horizon LX Highspeed 超导磁共振成像仪。采用单体素点分辨波谱法 (point resolved selected spectroscopy, PRESS) , FOV 24, TR1500 ms, TE144 ms, 采集8次, 体素大小为2 cm×2 cm×2 cm, ROI选择实质性病变最大径所在的层面 (增强扫描强化区域或T2相病变区) , 将单体素置于病灶的实质部位, 尽量避开血管、血液成份、空气、脑脊液、脂肪、坏死区域、金属、钙化及骨骼。扫描时间3.48 min, 用Functool功能软件对图像进行后处理。
1.3 图像分析
由经验丰富的神经外科和放射科医生各1名在MRI基础上先进行诊断, 之后再结合MRS进行诊断, 主要依据N-乙酰天门冬氨酸 (N-acetyl-aspartate, NAA, 2.02 ppm) 、胆碱 (Choline, Cho, 3.2 ppm) 、肌酸 (Creatine, Cr, 3.0 ppm) 、脂质 (lipid, Lip, 1.2 ppm) 、乳酸 (lactate, Lac, 1.23 ppm) 等代谢物波峰特征, 以及Cho/Cr, NAA/Cr, Cho/NAA比值, 最后比较术前诊断与病理结果间差异。
2 结果
2.1 28例患者中, 单纯依据病史与常规MRI和其他非MRS图像影像诊断正确率为11/28 (39.2%, 这里指第一术前诊断与病理诊断符合率, 如果考虑第二术前诊断正确率为16/28) , 其中诊断正确的是胶质瘤7例, 脱髓鞘2例, 淋巴瘤2例。误诊原因较多, 首要原因是与病史误导有关, 本组病例中有3例肿瘤因并发有发热病史或继往炎症病史误诊为炎症, 有2例非肿瘤性病变因有肿瘤病史而误诊为转移瘤, 有2例肿瘤病人行18F-FDG PET检查提示低代谢而误诊为脱髓鞘病, 而其他多为多发占位性病变, 低级别弥漫性胶质瘤与脱髓鞘病之间的误判。结合MRS诊断正确率为23/28 (82.18%) , 能直接将肿瘤与非肿瘤分开, 其中误诊病例为低级别胶质瘤和脱髓鞘病、炎症性病变间误判。
2.2 脑内胶质瘤14例, 其中1～2级6例, 3级8例, MRS表现肿瘤区域Cho明显升高 (14/14) , NAA明显或轻度降低, 平均为6.36, 明显降低 (8/14) , NAA / Cr平均为0.74 (图1) 。有2例出现Lac升高, Cho/NAA为2.05～39.5, 平均为6.36, 病变周围脑组织MRS呈相似改变, 但Cho/NAA较肿瘤区域下降。
2.3 原发中枢神经系统淋巴瘤4例, 2例脑内B细胞淋巴瘤, 2例非何杰金氏淋巴瘤, 瘤区MRS表现为NAA显著降低或基本无, Cho、Lac升高 (4/4) , Cho/NAA分别为1.75, 6.18, 10.2, 10.5, 平均值为7.16, Lip峰与Lac升高融合呈宽大的单峰 (3/4) , 或呈倒置峰 (图2) 。颅内转移瘤1例, 为单发, 曾误诊为胶质瘤, 其MRS与淋巴瘤类似, 表现为Cho/NAA明显增高和高大的ip峰。
2.4 脱髓鞘疾病4例, 多为多发病变, 病变区MRS改变为NAA的轻度降低 (4/4) , Lac升高或不明显, 而Cr轻度降低, Cho轻度升高或明显增高 (图3) , NAA/Cr较正常值略低, 平均值为1.73, Cho增高, Cho/NAA为0.58～1.46, 平均值为1.15。1例线粒体脑病的MRS特点与上述类似, Cho/NAA为0.72。
2.5 脑炎性病变3例, 均为非脑脓肿改变, 有呈散在的多发病变, 也有呈肿瘤样改变, 病变区MRS改变为NAA的降低 (2/3) 或不变化 (1/3) , 而Cr轻度降低或正常, NAA/Cr降低, 平均为1.11, Cho轻度升高 (较NAA高, 见图4) , Cho/NAA平均值为1.31, 有时出现Lac升高。
2.6 脑结核瘤1例, 为多发病变, MRS表现为病变区表现为NAA峰消失, Cho及Cr峰较低, 出现Lip和Lac峰, 并有融合。病变周围脑组织在MRS表现上完全正常或仅有Lac轻度升高。
3 讨论
3.1 MRS是一种无创性的检查方法, 可提供脑的代谢及生化信息。目前主要观察在正常脑组织及肿瘤组织中生物学上起重要作用代谢物质, 如NAA、Cr、Cho、Lac、Glu、Lip、Ins等。NAA被认为是神经元内标物, 存在于神经元内, 沿轴索传递, 营养神经, 其含量下降提示正常神经元被病变侵犯及神经元功能受损。Cho包含多种胆碱的复合物, 如胆碱、乙酰胆碱、磷酸胆碱等, 参与体内细胞膜的磷脂代谢, 它是髓鞘形成、细胞代谢和胶质增生的指标, 是细胞膜转换的标记。Cho浓度升高反映细胞膜的转换增强, 在肿瘤组织中Cho峰一般升高, 并与肿瘤细胞分裂增殖活跃及肿瘤细胞膜代谢异常增高呈正相关, 因此认为Cho波峰的峰值高低及波峰下面积可以作为肿瘤细胞增殖的指标。Lac是糖酵解的最终产物, Lac峰一般出现在病理状态下, 如脑缺氧、癫痫、肿瘤等, 这时组织缺血缺氧, 无氧糖酵解加重而导致组织坏死。Lip峰在正常脑组织MRS检测不到, 只有当细胞遭到破坏时才出现Lip峰, Lip信号出现常常提示恶性病变内出现细胞坏死。目前有研究认为它部分取代了病理检查, 但临床应用仍不广泛。本组资料表明结合MRS行术前诊断较单纯依据病史与常规MRI能提高诊断正确率, 提高达41.9%, 我们认为MRS在颅内病变的鉴别诊断上有独特的意义, 在行立体定向活检前提供重要参考。本组病例神经外科和放射科医生在术前根据MRI与病史作出的诊断表明, 神经外科较放射科医生更易受病史和其他检查 (如PET) 的影响。
3.2 肿瘤性病变与非肿瘤性病变的鉴别:既往MRS定量分析的结果显示, 非肿瘤性病变如脱髓鞘病、脑炎症性病变、多发性硬化、放疗反应性胶质增生和线粒体病变, Cho降低或轻度增高;而肿瘤病变的Cho/Cr和Cho/NAA比值随恶性程度的增高而增高, 以此特点可以判别肿瘤病变和非肿瘤性病变。本组病例MRS对肿瘤病变和非肿瘤性病变的鉴别准确率达82.18% (23/28) 。对其中特别有意义的是低级别胶质瘤与脱髓鞘病、脑炎症性病变之间的鉴别, 本组病例大部分集中于这种鉴别, 而常规MRI上缺少特异性表现, 从本组结果看来MRS虽不能取代活检这种金标准, 但与MRI相比无疑为术前正确诊断做出提供了很好的信息。脑胶质瘤是起源于神经上皮的肿瘤, 其特点是NAA 峰下降, 但仍存在, Cr峰中等下降, 而Cho 峰明显升高, 相应的NAA/Cr、NAA/ Cho降低和Cho/ Cr升高。Cho参与细胞膜的合成及降解, 在非肿瘤性病变中被认为是髓鞘崩解的标志物, 在急性期Cho水平升高明显, 而在晚期逐渐下降至正常水平, 伴随NAA的下降逐渐平缓。本组病例中脱髓鞘病的特点是NAA 峰轻度下降, Cr峰变化不明显, 而Cho峰轻度升高, Cho/NAA一般不超过2。脱髓鞘病与胶质瘤的区别是Cho/NAA值的差异, 前者Cho/NAA值一般小于2甚至更低, 后者一般超过2。脑炎症性病变在成为脑脓肿之前其MRS特点与脱髓鞘病类似, 而炎症性病变更多地表现出Lac增高。当然对于低级别胶质瘤与脱髓鞘病的鉴别, MRS也只能提供一个参考意见, 其中也存在误诊现象。而对于炎性病变与脱髓鞘病变的鉴别价值则差一些, MRS上均表现为Cho轻度增高, 而NAA轻度下降, 这与共同的病理上表现为神经元的破坏和胶质细胞增生是一致的, 不同点是NAA下降不明显, 而Cho增高更明显些。
对于胶质瘤放疗后在MRI上出现一个增强病灶, 临床很难作出肿瘤复发或放疗反应性胶质增生的诊断, 本组病例不多, 其中一例误诊是原发淋巴瘤患者后出现小脑增强病灶, 术前诊断为肿瘤复发, 后行病理证实为放射反应性炎性病变 (胶质增生) , MRS表现为Cho/ Cr 升高, NAA/ Cr下降, Cho/NAA为1.36。
3.3 脑内肿瘤与脑外肿瘤的鉴别:在鉴别成为肿瘤之后, 区分脑内肿瘤与脑外肿瘤成为一个突出的问题。脑肿瘤内NAA浓度降低是由于神经元的缺失或正常神经元功能下降所致, 常提示肿瘤侵犯神经元导致神经元减少或功能受损。对于起源于脑外的肿瘤, 因肿瘤不含神经元结构, 因此肿瘤内NAA浓度很低或几乎检测不到。对于胶质瘤的周边水肿与转移瘤的水肿的鉴别, 因胶质瘤的周边水肿由肿瘤侵袭而具有胶质瘤的特征, 只是混杂有正常的神经细胞而已;而脑转移瘤的水肿是细胞毒性水肿, 是正常组织的水肿, 无肿瘤成份。MRS上, 胶质瘤周边水肿表现为Cho轻度增高, 而NAA轻度下降, 而脑转移瘤的水肿表现为Cho和NAA同步下降, 以上MRS的不同也可间接对胶质瘤与转移瘤 (或淋巴瘤) 进行鉴别诊断。本组病例有2例淋巴瘤术前诊断为胶质瘤, 但通过MRS可以排除胶质瘤的诊断。1例无其他肿瘤病史的单发肿瘤术前诊为胶质瘤, 但通过MRS可以排除胶质瘤的诊断, 病理证实为腺癌脑转移。
3.4 脑转移瘤与原发中枢神经系统淋巴瘤均属于脑外肿瘤, 其MRS特点为:病变区Cho升高, NAA、Cr降低及消失, 而病变周围脑组织的NAA轻度降低, Cho无升高。而原发中枢神经系统淋巴瘤的MRI表现为多发实质性病变, 增强后病灶多明显均匀强化, 呈“缺口征”和“尖角征”。MRS表现为Cho升高, Cr降低及NAA缺失, 并出现高耸的脂质 (Lip) 峰。其不同于脑转移瘤的特点是其周边水肿有时不明显, 波谱分析中更多地表现为宽大的Lip峰, 可能与淋巴瘤发展迅速, 其肿瘤实质内为无氧代谢有关。同时DWI的高信号, 与胶质瘤和其他转移瘤不一样表明肿瘤内部生长迅速, 而供氧相对缺乏, 这与坏死、水肿、囊变区的变化一致。本组病例脑转移瘤较少, 表明临床上对脑转移瘤的诊断大部通过病史和常规MRI直接得出诊断而进行了相应的放化疗, 但临床上对淋巴瘤的诊断却存在困难。本组4例原发性颅内淋巴瘤, MRS表现出相当的一致性, Cho明显升高, Lac升高, Lip升高, Lac和Lip融合成宽大的复合峰, 病变周围脑组织谱线正常, 也可以伴有Lac升高表现为主。有些高级别胶质瘤也表现出这种特点, 这时通过水肿区MRS特点可作出鉴别。
3.5 对颅内多发病变的诊断临床常考虑为脑转移瘤, 同时应考虑脑内多发胶质瘤、炎性病变、结核瘤、原发性颅内淋巴瘤等。从常规的MRI上诊断有时比较困难, 它们均表现为颅内多发占位, 明显强化。脑内多发胶质瘤目前临床上也较多, 对于一些低级别的胶质瘤, 占位效应或周围水肿不明显, 有时会造成普通MRI诊断困难。从本组资料看, 通过MRS分析对多发病变的术前诊断能提供帮助。
MRS技术作为无创伤性研究人体器官组织代谢、生化改变及化合物定量分析的有效方法, 可以提供较常规MRI更多的信息, 在一定程度上对颅内占位性病变的诊断和鉴别诊断提供了有力依据。在进行MRS分析时尚需注意兴趣区是否包含真正的病变区或包含周围正常脑组织, 兴趣区包含避开血管、血液成份、空气、脑脊液、脂肪、坏死区域、金属、钙化及骨骼均会造成MRS结果偏差, 最后直接影响结果。
参考文献
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磁共振波谱技术 篇6
1 材料和方法
1.1 病例选择与分组
随机选取2006-10—2008-07在我院住院且行MRI检查的颅脑疾病患者160例,男95例,女65例,年龄10~65岁,平均20岁,选择其中影像表现正常45例(经临床证实无颅脑疾病,所有检查均在取得患者同意后进行)作为正常对照组;其余115例患者依据出院诊断及(或)病理结果分组,统称为疾病组。
1.2 MRI检查方法
采用GE Signa 1.5T超导型磁共振成像系统,全部病例均行常规MRI扫描及单体素1H-MRS扫描。常规MRI扫描包括轴位T1WI﹑T2WI﹑T2-FLAIR﹑矢状位﹑冠状位T1WI及注射对比剂后轴位﹑矢状位﹑冠状位T1WI扫描,扫描参数TR/TE分别为350 ms/10 ms(T1WI)、3000 ms/90 ms(T2WI)﹑8 000 ms/120 ms(T2-FLAIR,TI=2 000 ms),FOV为24 cm×24 cm,层厚8 mm,间隔2 mm,矩阵256×224,NEX=2。
1.3 MRS检查方法
常规MRI扫描结束后行单体素1H-MRS扫描,采用点分辨表面线圈法(PRESS),扫描参数TR/TE=1 000 ms/144 ms,根据患者的依从性矩阵采用12×12或16×16。VOI(感兴趣体素)层面位于病灶的中心层面,避免来自头皮﹑颅底骨骼﹑脂肪和脑脊液的干扰。
1.4 图像分析与测量
采用GE Signa LX Release 9.1版Functool(2)spectroscopy-2D Brain分析软件进行图像分析。ROI要尽可能避开坏死﹑囊变﹑出血及钙化区域。观测的主要代谢物为:N-乙酰天门冬氨酸(n-avetyl-aspartate,NAA)﹑胆碱(choline contained compounds,Cho)﹑肌酸(creatine,Cr)﹑乳酸(lactate,Lac)和脂质(lipids,Lip)﹑Cho/Cr以及NAA Cho。计算病灶Cho与对侧相应正常脑实质区Cr﹑Cho的比值,分别记为Cho/Cr-n和rCho。NAA﹑Cho﹑Cr和Lac﹑Lip在1H-MRS谱线上的化学位移位置分别是:2.0﹑3.2﹑3.0、1.3及0.9~1.3 ppm。
1.5 统计学处理
采用SAS8.2专用统计分析软件包,统计结果以“均数±标准差”(x±s)表示。对各组病例的Cho/Cr﹑NAA/Cho﹑Cho/Cr-n﹑rCho比值分别进行正态检验和方差齐性检验,在符合正态分布且各组均数方差整齐的情况下做统计学差异检验。对于不符合者应先行数据变换,符合条件后再做检验。各组病例的代谢物变化应用单因素方差分析(One way-ANOVA)法,对各组之间进行两两比较,统计结果以P<0.05为差异有显著性,P<0.01为差异有高度显著性。
2 结果
2.1 MRS检测结果
2.1.1 正常脑1H-MRS
典型的1H-MRS包括以下诸峰:N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱化合物(Cho)、肌酸/磷酸肌酸(Cr)。
2.1.2 颅脑各种病变的1H-MRS表现
依据病理及出院临床诊断结果,共分为9组:星形细胞瘤(21例)表现为Cho显著升高,NAA显著下降,Cr中等下降,NAA/Cr比值下降和Cho/Cr比值升高(见图1~2);恶性淋巴瘤(9例)表现为Cho升高,NAA明显下降或消失,Cr峰降低,显著的Lip峰出现;转移瘤(13例)表现为NAA明显下降或消失,Cho明显上升,Cr峰明显降低,Lac峰可出现(见图3);脑膜瘤(22例)表现为NAA消失,Cho增高明显,Cr降低,出现特征性的Ala(丙酮酸)峰;脑内结核瘤(9例)表现为Cho峰升高,NAA、Cr峰降低,可有Lip、Lac峰出现;颅神经瘤(11例)表现为Cho升高,NAA和Cr峰消失,可检测到乳酸盐;脑脓肿(7例)表现为Lac峰升高,NAA﹑Cr﹑Cho明显下降,并可见亮氨酸﹑丁二酸盐和一些氨基酸(乙酸盐和丙氨酸)波峰显示;病毒性脑炎(8例)表现为Cho﹑Cr和NAA峰较对侧相应波峰降低,无Lac峰;脑梗死(11例)表现为Cho﹑Cr和NAA峰较对侧相应波峰降低,有2例见高大的Lac峰;血管瘤(4例)MRS无特异表现(见表1)。
3 讨论
1H-MRS的基本原理是当暴露于外加磁场的氢质子接收到1个90°射频脉冲后,其磁化矢量会从z轴翻转至x轴,当停止射频脉冲后,其磁化矢量会从x轴向z轴原来的位置恢复,在此过程中接收线圈会接收到随时间衰减的信号变化,即自由感应衰减。自由感应衰减是一种时间—信号强度函数,它表达的是一种信号强度在时间域内的信息,可经傅立叶转化为频率域的信息,即频率-信号强度函数,所形成的频率-信号强度曲线即磁共振波谱[2]。不同化学结构中的氢原子核频率分布的位置取决于其化学位移的程度。化学位移采用检测物与参照物共振频率相比得到的相对值的百万分之一(ppm)为单位来表示。MRS谱线上的共振峰面积与共振核数目成正比,反映了化合物的浓度。在MRS谱线上,横坐标最右边一点即定义为中心频率零位置,其ppm值向左依次增加。
NAA是神经元及其轴突的标志物,它的降低与神经元缺失及其轴突损伤有关;Cho反映脑内总胆碱含量,包括磷酸胆碱﹑磷脂酰胆碱及磷酸甘油胆碱,Cho增高反映细胞膜转运活跃,在病理状态下,神经细胞膜及髓鞘的神经脂类崩解、细胞增殖及细胞膜修复等因素可造成Cho增高;Cr是脑细胞能量代谢的标志物,波峰比较稳定,常作为内参照。胶质瘤Cr轻度降低可能与肿瘤代谢有关,Lac在正常脑组织内探测不到,乳酸增高或乳酸峰反转与肿瘤生长速度﹑缺氧及糖酵解增加有关。Lip增高提示肿瘤组织坏死,脂质从细胞膜或髓鞘中释放[3,4]。
颅脑疾病的组织异质性包括肿瘤增生、坏死、邻近组织受侵、缺氧、微血管生成及瘤周水肿等。这种异质性不能由常规MRI全面反映,而1H-MRS作为MRI的补充手段,能够对脑内代谢物作出定性和定量分析,从而提高诊断的准确性、恶性度分级和某些生物学行为评估。除此之外,它在确定肿瘤的确切范围、引导活检、指导放射治疗方案制定、鉴别肿瘤复发和放射性坏死及监测治疗后反应等方面均具有临床实用价值。
目前,神经系统肿瘤的MRS研究结果显示几乎所有的肿瘤MRS表现均和正常组织有显著性差异。而脑肿瘤中最常见的是胶质瘤,一般表现为NAA峰降低,Cho峰升高,NAA/Cho、NAA/Cr比值降低,ChoCr比值升高,Lac峰和Lip峰出现与肿瘤的坏死相关。而对于脑膜瘤,一般表现为NAA峰缺如,个别病例波峰地平,Cho峰显著升高,其升高程度高于胶质瘤,另外,脑膜瘤组织内可出现高耸的Lac峰[5]。
与SPECT、PET等相比,波谱除了具有绝对的无创、无放射性、监测方便等优点外,还可以同时获得良好的解剖图像信息。只要在MR系统中安装相关软件即可进行扫描分析。尽管如此,它还是存在一些问题,比如会由于分辨率及波谱干扰等因素产生一些假阴性和假阳性,从而导致错误估判。
功能性磁共振成像技术的临床应用提高了神经影像学对脑部疾病诊断的深度和广度。随着功能性MRI技术的日益成熟,常规MR与多种1H-MRS等技术相结合对颅脑疾病术前诊断将起到越来越显著的作用。
参考文献
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磁共振波谱技术 篇7
随着我国老龄化社会的到来,前列腺疾病已成为危害中老年男性健康最常见的疾病之一。其中良性病变以前列腺增生、慢性前列腺炎多见,而恶性病变以前列腺癌多见。目前,临床上诊断前列腺疾病常用的手段有前列腺特异抗原(prostate specific antigen,PSA)检查、经直肠前列腺指检、经直肠超声引导下前列腺穿刺活检以及常规影像学检查[1]。随着影像技术的不断发展,磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy,MRS)是目前唯一能无创观测活体前列腺组织代谢及生化变化的一项分子水平的新兴磁共振技术。它的出现完善了前列腺MRI检查,在前列腺疾病的诊断和鉴别方面的价值得到人们的关注和认可。因此在临床应用中,如何提高波谱图像的质量来获得准确的诊断信息,使其能对早期病变的检出、病变的范围及边缘作出准确判断,显得尤为重要[2]。本研究侧重于对影像检查技术层面进行分析讨论,以期在影像检查过程中通过改善可控的影响因素来提高波谱成像的质量。
1资料与方法
1.1临床资料
搜集2012年4月至2013年9月在我院接受磁共振常规平扫及MRS检查的前列腺疾病患者97例,年龄45~86岁,平均年龄55.6岁。所有患者均表现为不同程度尿频、尿急、排尿困难及尿痛等泌尿系统症状,其中85例伴有PSA增高。
1.2仪器与方法
采用Siemens Trio Tim 3T MRI全身超导扫描仪,运用Tim(total imaging matrix)技术的体部矩阵线圈。检查前一天需嘱咐患者做好肠道清洁准备,检查前排空膀胱。定位时,将体部Tim线圈中心定位于耻骨联合处,腹带固定以尽量减少呼吸运动产生的伪影。 确定扫描区的中心并将检查床移至磁体的中心点。 先行前列腺三方位T2序列薄层扫描,用于3D多体素MRS定位。MRS扫描采用西门子csi3d-se—prostate序列扫描,扫描参数:TR/TE为710 ms/105 ms,平均次数为6,90°翻转角,带宽为2 020 Hz。添加压脂及水抑制技术,扫描方向:轴位,体素大小:6.0 mm×7.0 mm× 6.0 mm。采集时间:11 min 46 s。感兴趣区体积(volume of interest,VOI)应与前列腺形态大小相匹配,含前后、上下、左右3个方向,外框视野(field of view, FOV)为内框的2倍,应尽量包全外周带在内的前列腺组织。采用8个方向饱和带覆盖前列腺VOI外组织及气体,着重覆盖直肠气体及膀胱尿液,扫描前进行手动匀场[3]。前列腺的三维定位及饱和带施加方法如图1所示。
注:选择前列腺显示最佳的轴位层面图像为中心,作为定位参照平面,利用 nearest 软件找出中心轴位、矢状位进行定位。虚框为采集区域,实框为感兴趣区。感兴趣区域外围分别在轴、冠、矢 8 个方向上设置预饱和带去除直肠气体、膀胱尿液、骨组织及脂肪等的干扰
1.3MRS数据处理及分析
采用西门子配带波谱后处理软件进行定量分析,方法是:在医生后处理工作站上,将扫描得到的波谱数据调入Syn SPECTROSCOPY软件中进行后处理,并分别测算出和曲线拟合较好的感兴趣区体素3种代谢物(胆碱+肌酸)和枸橼酸盐的比值((Cho + Cre)/Cit),所选区域体素须无水和脂肪信号干扰及严重基线紊乱。
2结果
93例波谱谱线较好,代谢物峰值位置正常,获得了较高质量的波谱图像(如图2所示),提供了前列腺的代谢信息,显示组织的生化特征,有利于前列腺疾病的鉴别诊断;还有4例谱线起伏及波峰漂移较大(如图3所示),质量较差,不能提供有用的诊断信息。93例好的波谱影像资料中显示感兴趣区域的位置、大小和其他参数设置较为合理;记录的数据结果中,半高全宽(full width at half maximum,FWHM) 值及T2*值均在系统建议的范围内(FWHM<26 Hz、 T2*>20 ms)。4例谱线差波谱影像资料中显示感兴趣区域的位置、大小和其他参数设置有待优化,半高全宽值及T2*值宽均超出系统建议值范围,因此检查技术参数的合理选择是提高图像质量的前提。
注:3D MRS 谱线形态差,基线不光整, 光滑,杂峰少
3讨论
磁共振波谱图像是由化学位移和自旋耦合裂分的波形及频率成分按其内在规律排列组合而成。化学位移现象是不同化合物在不同频率产生不同共振峰而构成谱线的基础。其与被测物体内原子核的自然丰度、浓度及固有敏感度有关。前列腺波谱成像质量优劣,直接影响疾病的诊断。良好的谱线结构,能为诊断提供丰富的前列腺代谢变化信息,有利于诊断,相反, 则会导致误诊。因此,前列腺MRS在检查中质量控制显得尤为重要。现从以下几个方面进行探讨。
3.1扫描前准备
患者扫描前准备充分程度是获得良好MRS谱线的前提。前列腺MRS除了做常规MRI检查的准备外,还需做到3点[4,5,6]:(1)肠道准备:前列腺波谱扫描前准备要比常规腹部扫描严格,检查前一天多饮水,进食少渣食物,晚上10点后禁食,检查当天禁食禁水, 保持肠道干净,必要时需做临床灌肠;(2)心理护理: 对精神高度紧张或是有轻度幽闭恐惧症的患者,应事先与患者进行沟通,消除其凝虑,减轻患者的心理压力,取得患者配合,对提高检查的成功率是非常必要的;(3)呼吸训练:呼吸运动伪影是影响腹部检查质量中最常见的伪影。在前列腺检查中应训练患者进行平稳有节奏的胸式呼吸,尽量避免呼吸运动伪影。
3.2患者的配合
3D MRS系列采集时间长,扫描过程中患者只要轻微移动,感兴趣区则会位移前列腺外,不与前列腺重叠,导致检查失败。因此在扫描之前可用绑带固定患者的双膝,并嘱咐患者在整个检查过程中务必保持体位静止;对一些高龄以及沟通不便的患者, 应及时叫家属进行陪护与沟通。为了判断患者在扫描中是否移动,可以在扫描完MRS后,再扫描一个快速序列,看感兴趣区的位置是否发生改变,如有改变,应放弃前次的扫描结果,重新定位采集,保证MRS谱线的真实性[7]。
3.3MRS感兴趣区的定位及扫描参数设定
科学合理的定位及参数设定是获得良好MRS谱线的关键。(1)MRS感兴趣区的定位:前列腺体积小、位置深,如何最大限度显出前列腺方位大小,采集时能更有效地采集到病变部位病生理代谢信息, 感兴趣区的精确定位技术非常重要。本研究中所有MRS检查定位都先行前列腺三方位T2序列薄层扫描,即扫一个薄层快速自旋回波(TSET2)矢状位,在T2矢状位上找出前列腺最大长轴,令压脂轴位、冠状位T2分别垂直、平行其长轴进行定位,根据定位需要可打一定角度,扫描出前列腺三平面的最大层面。 在此基础上,找出轴位上前列腺最大层面,利用软件 (copy image position)拷贝最大层面为中心,利用功能软件nearest在矢、冠状位找出最相近的层面进行三维定位;VOI范围大小应与前列腺形态相匹配,尽量包全外周带在内的前列腺组织。(2)MRS感兴趣区扫描参数设定:频率矩阵、相位矩阵、VOI大小以及采集次数,这些都会影响到分辨率和信噪比,但两者不可兼得,应根据前列腺的大小选择合理的参数。 VOI的选择应尽可能避开直肠空气伪影、周围脂肪和其他组织干扰。前列腺3D MRS的VOI设置大小应覆盖整个前列腺的外周带、肿瘤和大部分中央腺体。
3.4空间饱和带的设置
饱和带技术原理:空间饱和即在选层脉冲之前, 施加90°脉冲对一个或多个区域进行选择性激发,以使选定区域在成像脉冲施加时已经饱和,组织没有时间充分恢复,从而没有信号或是只有少量的信号产生。前列腺位置较深,周围有直肠、膀胱、骨组织会影响波谱的匀场效果,导致图像的信噪比降低。为了避免这些干扰,扫描时应采用8条饱和带,即在前列腺VOI区的后前、上下、左上斜、左下斜、右上斜、右下斜等8个不同方向各施加一条饱和带,饱和带放在VOI旁1~1.5 mm处,围似相互平行的菱形四边形,尽可能消除边缘脂肪、骨组织、直肠气体、膀胱尿液带来的影响,使其达到较好效果。合理使用预置空间饱和带技术能有效抑制可能存在的信号污染,提高波谱检测的准确性。
3.5匀场技术
波谱的信噪比和分辨力部分取决于谱线线宽, 谱线的线宽受原子核的自然线宽及磁场均匀度的影响。内磁场的均匀度越好,线宽越小,基线越平整光滑[8]。MRS扫描时对磁场均匀性要求极高,扫描时首先应排除一切人带异物对磁场干扰,当确定好VOI时,还需进行手动匀场。手动匀场方法是通过逐步调整X、Y、Z 3个方向的梯度线圈内电流,使产生的自由感应衰减(free induction decay,FID)达到最慢来实现的,磁场均匀性在MRS中以水峰的水抑制级别和半高全高来体现。本组病历的数据中记录的匀场效果达到FWHM<26 Hz、T2*>20 ms时所得到谱线良好,而不好的几例波谱谱线资料中,半高全值及T2*级别超出上述值范围。
4结语