磁共振波谱分析在体部肿瘤中的应用进展

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1、磁共振波谱分析在体部肿瘤中的应用进展作者：杨春山罗军肖湘生刘士远【关键词】磁共振　　磁共振波谱分析（Magicresonancespectroscopy，MRS）是活体检测体内物质代谢及生化物质含量唯一的无创性检查技术，近年来发展迅速，已广泛应用于评价人体组织肿瘤的发生及发展［1，2］。MRS的发展使影像诊断学逐步深入到细胞生化代谢水平。研究表明，MRS具有很高的鉴别肿瘤能力，有望成为诊断肿瘤的重要工具［1，2］。脑是MRS研究最多的器官，其临床应用日臻成熟，而MRS在体部肿瘤的应用才刚刚起步，本文仅就MRS的基本原理及其在体部肿瘤中的应用作一综述。1磁共振波谱分析（MR

2、S）的基本原理及成像技术具有核磁共振现象的原子核，当接受一个90°射频脉冲时，使它们从Z轴自旋到X轴上，停止射频脉冲后，自旋核便以运动方式回到它们原来的Z轴位置，称为驰豫（relaxˉation），接受线圈在驰豫时间内能接受到一种随时间变化而呈指数衰减的信号―自由感应衰减信号（freeindicationdeˉcay，FID）经过傅里叶转换产生了按频率分布的函数图，即磁共振波谱［2～4］。MRS与MRI的基本原理相似，但在信号采集及后处理方面存在较大的差异。MRI提供给临床医生直观的解剖图像，而MRS提供的是复杂的波谱曲线，是定量的化学信息。MRI检查时尽量抑制其化学位移

3、，而MRS却是充分利用化学位移中的微小变化来采集信息。由于不同化合物中原子核的化学位移不同，可根据MR波谱中其共振峰（化学位移）的位置不同而加以鉴别。化学位移的大小以磁共振频率的百万分之一（ppm）表示，MR波谱中以横坐标来表示，纵坐标代表代谢产物的信号强度单位。共振波峰的描述指标有:共振频率、峰高、半峰高处线宽以及波峰积分面积等。共振频率即共振峰的位置（以ppm表示）。峰高及波峰积分面积与共振原子核的数目成正比，代表化合物的浓度，可进一步进行定量分析;半峰高处线宽反映驰豫时间。目前用于生物体检测的原子核有1H、31P、13C、19F、23Na、39K等，其中人体内1H、

4、31P两种原子核的自然含量最高，并存在于一些颇具临床意义的化合物中，故最常用于MR波谱分析。尽管1H和31P波谱都在使用（其中31P波谱能评价组织代谢能的来源，1H波谱能提供髓磷质、细胞膜及代谢活性成分等的信息），但1H波谱磁敏感性较31P波谱高，因此信号更强，有更高的空间分辨率，其空间分辨率可提高至0.24～0.7cm3，而31P波谱其空间分辨率才8cm3，而且1H波谱可用临床1.5TMR系统及常规表面线圈即可获得，而其它代谢产物的MRS则需要复杂的专用表面线圈［3～5］，所以1H最常用于MR波谱分析，并作为基准物来分析各种化学环境中的1H波谱以确定化学物质成分或研究物

5、质分子结构。原子核的自然丰度和固有敏感性及其在生物体内的浓度是影响MRS检测敏感性的主要生物学因素，硬件上要求高场强、高均匀度。MRS检测的敏感性与场强的2/3次方成正比，场强越高，敏感性及分辨率越高;均匀的磁场是获得高分辨率波谱的必要条件，由于磁场不均匀造成的伪影，可使波谱峰值变形并使波谱质量明显降低，因此，MRS检测前必须进行匀场，磁场均匀度越高越好。在体MRS检测时一个重要技术就是将检测范围局限在一定容积的兴趣区（ROI）内，即空间定位技术。这样才能对病变区域的改变进行分析，并且与MRI检查结果相结合进行综合分析，以提高ROI区域内化合物检测的敏感性，减少部分容积效

6、应。目前研究人体1H波谱最小ROI可达到0.24～0.7cm3。现常用的空间定位方法有:深部分辨表面线圈波谱分析法（DRESS）、点分辨表面线圈波谱分析法（PRESS）、空间分辨波谱分析法（SPARS）以及激励回波探测法（STEAM）。STEAM和PRESS是最常用的脉冲序列，用三维层面选择射频脉冲来激发三维立体空间。STEAM序列的优点是既可使用长TE，也可使用短TE，使用短TE不仅可大大缩短扫描时间。STEAM序列对运动更为敏感，而PRESS序列对运动不太敏感。目前MRS成像多采用单容积波谱分析（Singlevolumespectroscopy，SV），SV技术即采集

7、技术数据来自单一体素。其优点在于采集时间短、波谱分辨率高，现在随着MR软硬件的进步，新的高场MR机型均可行多体素MRS检查，这对缩小体素容积及提高空间分辨率大有益处［8～10］。　　2肿瘤中主要代谢物浓度的测定及临床意义2.1N-乙酰天门冬氨酸（NAA）人脑内含有大量的N-乙酰氨基酸，其中含量最多的为NAA。NAA的存在主要基于N-乙酰甲基团，其波谱位置在2.02ppm。Nadler和Cooper等的研究显示:NAA主要存在于神经元内，是公认的神经元内标物［6］，其含量多少可反映神经元的发育情况及功能状态，许多对脑有损害的疾病