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颅脑波谱MRS扫描技术(Philips)

 忘仔忘仔 2023-08-04 发布于山西

“ 磁共振波谱(magneticresonance 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

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01

颅脑波谱MRS
MRS的临床应用

  • 脑肿瘤
  • 癫痫
  • 超急性期脑梗塞
  • 新生儿缺血缺氧性脑病
  • 脑白质病和脑变性性疾病
  • 脑发育

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星型细胞瘤

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脑膜瘤

一、线圈

1. 8通道头线圈(Sense-Head 8Achieva;

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2. 816通道神经血管线圈(Sense NV 8/16Achieva;

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3. HST头线圈(Sense HSTMultiva;

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4. dStream头线圈(dS HeadIngenia

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二、摆位

1.佩戴降噪耳塞或耳机以保护听力;

2. 体位:仰卧位、头先进;

3. 摆位时肩部紧贴线圈,左右居中,头部正对前方,勿左右旋转;同时使用防噪耳机或楔形软垫固定头部,必要时加放海绵垫;

4. 定位中心位于眉心,激光定位灯通过眼睛时必须闭眼;

5. 建议扫描时患者下颌内收,全程闭眼;

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·MRS方法:
单体素(SV):覆盖范围有限,一次采集只能分析一个区域,适用于局限性病灶,后颅窝病灶,优点:容易克服磁场不均匀影响,谱线基线稳定,定性分析好;
多体素(CSI):覆盖范围大,一次采集可同时获取病灶侧与未被病灶累及的区域,便于对比分析,缺点是匀场相对困难,容易受磁场不均匀影响,临近颅骨、颅底和后颅窝的病灶,谱线质量较差。

MRSTE与序列的选择

STEAM

使用短TE(35ms),检测代谢物种类多,如脂质(Lip)、谷氨酰胺(Glx)和肌醇(mI)只有在TE下才能检出,缺点是对运动比较敏感,信噪比低,对匀场和水抑制要求严格,容易造成基线不稳;

PRESS

可以选择长、短TE(144ms or 35ms),信噪比高,是刺激回波法的2倍,对T2驰豫敏感,对运动不太敏感,基线相对稳定,缺点:选择长TE时不易检出短T2代谢物,比如脂质。


· 回波时间(TE)选择:

长短TE都可确定的代谢物:NAA(N-乙酰天门冬氨酸)Cr(肌酸)Cho(胆碱)Lac(乳酸)只有短TE才可确定的代谢物:Lip(脂质)Glx(谷氨酰胺与谷氨酸)mI(肌醇)

技术难点MRS匀场、水抑制、线宽、信噪比


匀场(shimming)
波谱反映的是局部磁场的瞬间变化,任何导致局部磁场均匀性变化的因素,都可引起谱线增宽或重叠,造成MRS信噪比和分辨率下降;
· 水抑制(Water Suppression)
水的浓度是代谢物的数千数万倍,如不抑制,代谢物将被掩盖;
· 半高全宽(FWHM):
谱线峰高一半时的宽带,又称线宽(LineWidth),反映谱线分辨率,线宽越窄峰越尖耸,谱线分辨率越高,匀场与水抑制结束后系统自动测得。
· 信噪比(SNR):
最大代谢物的峰高除以无信号区噪声的平均振幅。

三、序列
1 .Survey    定位像
2 .Ssh_T2W_TSE TRA 
 横断面快速T2W序列,用于MRS定位
3 .Ssh_T2W_TSE  SAG
 矢状面快速T2W序列,用于MRS定位
4.Ssh_T2W_TSE COR
冠状面快速T2W序列,用于MRS定位
5.SV_PRESS_35
单体素短TE波谱
6.2D_PRESS_144
多体素长TE波谱

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四、定位

注意:(1. 为保证局部磁场均匀性,获得良好谱线质量,感兴趣区(VOI)必须避开颅骨、空气、硬脑膜、脂肪、大血管、坏死区、钙化灶、脑脊液等干扰组织,如有必要,可在周边添加饱和带以减少干扰;2. 单体素波谱是临床最常用的扫描序列,默认大小20x20x20mm,可根据病灶调整大小和位置,但最小不应低于10mm,体素越小信噪比越低;3. 如病灶范围较大,或信号混杂,也可采用多体素波谱扫描,根据病灶调整感兴趣区范围;4. 患者需严格制动,否则会严重影响谱线质量)

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定位说明:
1.定位像和三平面快速T2W序列定位方法同常规头颅扫描;
2.将横断面、矢状面、冠状面图像分别拖入三平面定位窗,并滚动到感兴趣区层面(病灶最大层面);
3.为快速定位感兴趣区,常规采用三点定位法(3PPS,单体素与多体素通用):单击 3PPS 图标,在横断面病灶周围选取三(P1/P2/P3),然后单击 Compute Plane 图标完成。
4.根据病灶调整VOI大小和位置,注意避开颅骨、脂肪、空气等干扰组织。

颅脑MRS单体素定位图

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病灶在颅脑边缘(周边有干扰),可根据病灶大小适当缩小VOI,并在干扰区域添加饱和带。
颅脑MRS多体素定位图

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多体素扫描VOI自带环形饱和带,VOI大小可根据病灶范围调整,但需注意避开干扰组织。

预扫描

MRS预扫描主要包含以下过程:

1. 高阶匀场:High order shimming

2. 自动水抑制:AWSO

3. 线宽:FWHM

建议:单体素<20HZ,多体素<30HZ

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后处理

1.选择波谱序列运行

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 使用Spectroview软件运行频谱序列,双击或右键选择SpectroView

2.选择所分析MRS的解剖部位

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如果已在扫描卡片中输入正确的解剖名称则不需选择解剖部位选择了解剖部位的频谱序列再次运行时不需再次输入解剖部位。

3.选择脚本

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系统会根据频谱TE的长短自动提供可选脚本,TE大于75ms选择long TE,小于75ms选择short TE运行, 选择好脚本后点击OK进入编辑脚本

4.编辑脚本、运行脚本

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频谱相位校正
允许用户使用零级(全局)和第一级(线性)项校正频谱相位。 可选择自动相位校正或手动相位校正。

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手动相位校正
如果选择手动校正则进入到此界面;
零阶相位校正:如果在发射和接收信号之间有延迟并且相位错误对所有峰值均有影响,可使用此项;
一阶相位校正:可在多个共振频率存在相位差异时使用;

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初始基线减影
用于从频谱基线删除大量失真,这种失真可能会对后续处理步骤造成影响。
对于短TE脑频谱,将默认忽略该步骤

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选择代谢物
可供用户选择或取消需要拟合与量化的代谢物峰值。如LacmI等。

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DSA 过滤器校正 Correct for DSA
DSA过滤器是在重建期间减少残余水信号的方法。
只可用于多体素(CSI)数据集,且仅当重建期间应用DSA过滤器时可用。
生成绘图 Generate Maps
此步骤可用于生成基于单个代谢物绘图或代谢物之间的比率绘图。

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结果表 Results Table

可以指定最多4个不同的分母,结果表将包含每个分母的高度和面积比。

运行脚本(RUN)

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编辑好脚本后可直接点击Run,或者点击OK后在工具栏中点击运行脚本图标即可得到频谱分析的结果。

保存脚本

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选择体素(多体素适用)

图片点击选择体素图标,选择解剖图像中任意一个体素即可显示相应频谱的分析结果。图片多个体素同时显示

选择体素图标,按住键盘上Shift键或Ctrl键选择解剖图像中任意多个体素即可显示相应频谱的分析结果.

5.保存分析结果

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颅脑MRS常见代谢物意义及共振峰位置
1.NAAN-乙酰天门冬氨酸,仅存在于神经元内,是神经元活动的标记物,正常MRS第一大峰,神经元受到破坏时其峰值往往下降,位于2.02ppm
2.Cr:肌酸,脑组织能量代谢提示物,峰值相对稳定,常作为分析参照物,位于3.05ppm
3.Cho:胆碱,细胞磷脂代谢成分之一,是细胞膜合成的标志,肿瘤进展时细胞代谢活跃,其峰值往往升高,位于3.2ppm
4.Lac:乳酸,缺氧时出现,是无氧代谢的产物,正常细胞有氧代谢检测不到,由两个共振峰组成,TE=144时,双峰向下,TE=288时,双峰向上,位于1.2-1.35ppm
5.Lip:脂质,细胞坏死提示物,位于0.9-1.3ppm
6.Glx:谷氨酰胺与谷氨酸,脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加,位于2.1-2.4ppm
7.mI:肌醇,代表细胞膜稳定性,判断肿瘤级别,位于3.8ppm

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