临床磁共振波谱学.doc

1、临床实践中的神经波谱学检查第一部分 成功波谱学检查的 7 个“奥妙”神经波谱学或磁共振波谱学（MRS）已从理论研究领域进入临床实践阶段。所有主要的MR 生产厂家都为神经波谱学检查的自动化贡献了力量，现在检查时不再需要 MR 物理学家在场，只需技术人员像典型的 MR 序列检查那样按钮操作即可。成千上万的文献资料已证实神经波谱检查的临床效用，也有数十篇医学综述探讨了如何将该技术应用于广泛的神经系统障碍。然而，很少有文献涉及在临床实践中如何采集神经波谱这一实际问题。本章基于我们使用 1.5 T 扫描仪十多年的临床经验以及应用国际临床神经波谱学教程培训技术人员和放射科医师的体会，旨在证明用于临床诊断的

2、既定方案并概述临床成功采集波谱的策略。引言由于 MR 技术人员在成像检查和波谱检查方面的目标相差很大，故其术语和方法也有些许不同。成像检查者需要清楚、详实且无运动伪影的影像，而波谱学检查者需要的是由界限清楚的波峰和极少伪影组成的波谱。一个波峰由两个参数组成：（1）峰高或如何轻易将代谢产物和噪声辨别开来，这受信噪比（SNR）原理的影响；（2）谱线宽度或波峰有多窄，这受磁场均匀性的影响。因此波谱学检查者的目标是利用本章将要讨论到的一系列不同参数来最大化上述两个组分。同样的类比，成像检查者是用不同的序列方法如 T2w 或 FLAIR 序列来探讨一定的病理特征，而波谱学检查者是用不同的方案来诊断不同的

3、疾病。这些方案可概括地分为局部和总体方案，每种都需要不同的方法来获取上述两个参数。在我们开始制定并形成临床波谱学纲要时，很快就发现成功波谱学检查的“奥妙”是一致性，即一旦确定了检查方法或指南就必须遵守执行。在任何临床 MR 单位，所有技术人员必须遵从该指南以保证不同患者波谱的可靠性。一致性对于确保临床诊断在全世界范围的“通用”也是必要的。信号和均匀性接下来的几节，我们将讨论通过改变不同的参数使波谱效果达到最佳。有两个组分可实现信号的最佳化，即 SNR 和均匀性。SNR 高时，很容易将代谢产物波峰（信号）从其周围更小的波峰（噪声）中辨别出来，见图 1。高 SNR 对于放射科医师和自动分析软件判读

4、波谱是至关重要的。在信号采集过程中始终保持高 SNR 是控制波谱质量的首个要求。影响 SNR 的因素（按影响顺序排列）有体素大小、信号平均（采集）次数、回波时间（T E） 、定位序列和弛豫时间（T R） 。均匀性是指感兴趣区（VOI：体素就是要检查区域的一个长方形）磁场的同一性。真正均匀场的 VOI 磁场很少有变化（图 2A） 。非均匀场的 VOI 磁场性质有变化（图 2B） 。1.5 T 磁场强度时的“尖锐”型波谱表现为连贯且相对较窄的谱线宽度（3 Hz） ，如图 2D 所示。波谱学检查主要用于脑组织的原因是此处的磁场均匀性非常好。牙套影响磁场是磁场不均匀的一个极端例子。VOI 均匀场可减少

5、伪影的出现，而伪影将会使波谱变得难以判读。伪影能影响整个波谱或只影响化学位移的一定区域。但是，这些伪影都有可能完全避免。导致均匀性问题的原理将在体素位置一节中讨论。信号采集方案通读本章后就会发现实际上只有两种采集波谱的方法，即局部和总体方案。应用于波谱学的定义如下：局部方案 ：从特殊感兴趣区采集的波谱因患者而异。例如在脑肿瘤波谱学检查中，肿瘤位置、大小和均匀性因患者而异。因此理解每个参数的基本概念是很重要的，可在不同情况下发挥其各自的优点。总体方案 ：从特殊感兴趣区采集的波谱在所有患者都是一致的。对这类波谱学检查要采用明确的方案。例如在诊断阿尔茨海默病时，技术人员总是将体素定位于脑组织顶后叶的

6、扣带后回（PCG ） ，这种情况下不同患者之间的信号很少有变化。因此，必须非常留意以确保完全遵从方案来操作。患者体位患者体位对保持不同患者以及每次检查结果的一致性具有关键性作用，这一点对波谱学监测治疗或确定药物疗效很重要。越来越多的临床医师正在将波谱学作为一种无创检查工具，通过神经波谱学检查来定量确定疾病是如何进展的。如果检查时患者头的位置与其治疗前首次图 1 信噪比的定义。标记 CH3的大波峰为信号，同时显示峰间噪声。信噪比就是这两个测量高度的比值。MRS 检查时的不符，那么在治疗后比较 MRS 检查的结果会愈发困难。图 2 均匀性好和差的例证。 （A）该 MRI 图像证实含不同类型组织和动

7、脉的体素（示为正方形） 。这是个极不均匀区域。 （B）该图像中的体素（正方形）是个极均匀区域。 （C ）图 A 中不均匀体素的长回波波谱结果，可见信号低且 Cho 和 Cr 之间劈裂不足证明均匀性差。 （D）图 B 中均匀体素的长回波波谱结果，质量虽不是很好，但有足够的信号可用来判读。用相同的解剖学位置界标患者：眉毛对每个患者都是很容易确定的位置（图 3） 。通过常规在相同位置界标，能确保获得磁体孔径内最大程度的均匀性。保证患者的头位于中心：患者头颅的左侧半和右侧半应该是对称的。这对旨在比较脑组织对应区域的检查是至关重要的。设法将线圈中央置于界标位置：通过该操作能确保将要采集波谱的脑区正好位于

8、线圈最均匀的部分。但这也有赖于患者自身的解剖特点，所以说要做到最好也是比较困难的（如短颈）。固定头部以减少患者移动：在头的左右两侧插入泡沫或卷起的毛巾将有助于降低成像后患者移动头部的几率（图 3） 。将皮带绕在前额也会有所帮助，但对幽闭恐惧症患者有困难。脉冲序列生产厂家已大大改善了用于诊断波谱学的定位序列。PRESS 序列能在短回波时间内采集到可靠的波谱，其信噪比几乎是采用 STEAM 序列时的 2 倍，很明显这是选择不同定位序列而导致的问题。但是，现有临床文献提及的很多方案在 1.5T 磁场强度时仍采用 STEAM 序列定位方法。这是因为他们注意到了 STEAM 和 PRESS 时代谢产物比

9、值之间的明显差异而并不是只关注 SNR 的增大，这一点很重要。例如对相同患者的同一体素，STEAM 序列产生的 NAA/Cr比值为 1.35，而对 PRESS 序列则为 1.71。因此，为了能与用第 3 节中方法采集的波谱进行比较，就必须按其方案所述的方法准确操作。为避免误诊并为了与其他检查结果进行比较，千万不能将 STEAM 和 PRESS 序列混合使用。严格坚持一种序列是最好的选择。回波时间短回波神经波谱学的最大优点是回波时间越短，信号越大。当然，回波时间到底能到多短是个现实局限问题。神经波谱学检查采用的回波时间一般为 2135 ms。短回波时间的另一个优点是能观察到 T2 时间短的代谢产

10、物如肌醇、谷氨酸、谷氨酰胺、鲨肌醇等，如图 4 所示。这增加了神经波谱学的诊断效力。例如单纯通过 NAA（ N-乙酰天门冬谷氨酸盐）诊断阿尔茨海默病的灵敏度稍差，但增加肌醇（mI）后将会使神经波谱学诊断的灵敏度和特异度非常好。最初，短回波神经波谱学检查更易产生伪影，此时采用 PRESS 序列的效果会更好。由于脑代谢产物另有 J-耦合的特性，所以即便是 TE 的小差别也很重要：27 ms 时不会产生具有显著差异的结果，但 54 ms 时就会产生。那为什么还要用长回波时间呢（T E135、144、270 和 288 ms）？首先，它可减少在短回波波谱学检查有时观察到的“伪影” 。同样在长回波时间时

11、，脂质信号显著降低，从而能观察到原先被脂质掩盖的其他代谢产物。当 TE135 或 144 ms 时，很容易观察到乳酸呈颠倒的双重线（这就是 J-耦合的神奇用途） ，而在短回波时这些经常被掩盖在脂质共振波中。这是在SNR 至少降低 40以及诊断标志物数量减少的基础上实现的。最典型的回波时间是 135 或144 ms。如果确定采用长回波时间，就一定要认识到长回波时间时的正常波谱高度与短回波时图 3 良好体位可通过在重复检查中适当界标、增加患者舒适度和其他测量来获得。枕头和卷起的毛巾可使患者感到舒适或起支撑作用以防止其在检查过程中蠕动。对图中各项指标的测量可改善波谱的可重复性。间时有明显不同，这仅仅

12、是由内在代谢产物 T2 弛豫时间不同导致的。因此必须坚持只采用一种回波时间以避免混淆和误诊。体素大小SNR 高度依赖于体素的大小。对大多数 1.5 T 扫描仪，经典的 2.02.02.0 cm（8 cc）体素大小是其标准，这也是大多数 1.5 T 检查时的最佳体素大小（除外特殊的新生儿神经波谱学，此时需要更小的体素） 。在全脑疾病中，体素大小已被很好地确定，不应随患者而改变。在一些方案中，为了使特殊定域的信号达到最佳，可能不采用预定的 8 cc 标准，但利用该特殊方案检查的所有患者的体素大小都要一致。然而对局部神经波谱学来说，8 cc 对于取得损害区域足够的部分容积可能是不适合的或者说对于大的

13、损害可能太小。对小于 8 cc 的损害，我们推荐首先采集更大容积体素的波谱以保证确实收到信号。常见的错误是将体素容积缩小到太小，如图 5 所示。这样的话，就无法采集到足够的信号来生成可判读的波谱。如果首选体素是成功的，那么放射科医师至少能有一些数据来浏览判读。为了更准确反映损害区内的代谢产物，在成功首选体素后，就要将体素缩小以增图 4 这两幅波谱是在 1 例复发脑肿瘤患者同一次检查中利用相同体素位置、体素大小和信号平均次数及 PRESS 序列而采集到的。图 A 回波时间为 35 ms，图 B 为 135 ms。注意两幅波谱 Cho/Cr 比值的差异极大且图 B缺乏 mI。虽然两幅图中诊断脑肿瘤

14、的异常胆碱都很明显，但其他信息如可提示低度（恶性）神经胶质瘤的 mI 显著升高在长回波波谱中未显示。很难确定丢失信号的数量，因为两幅波谱都是依据最高波峰来标定的。可以看出长回波时的噪声比短回波时更大，从而导致在短回波波谱中具有诊断价值的少量乳酸在长回波波谱中未能观察到。大部分容积。一个好的经验是如果损害占据了 40以上的部分容积，即可从肿瘤处得到足够的信号来生成异常波谱。图 5 体素大小影响波谱质量的例证。该例患者的 MRI 检查发现小的高强度信号且手术活检的风险很大。而且 MRI 对这是新生物或卒中难下定论。因此需神经波谱学检查来作回答。当试图在小的损害处采集信号时，通常会尽可能缩小体素的大

15、小。如此小的体素（A）其结果会导致波谱无法判读（B） 。虽然更大的体素（C ）只有较小的损害部分容积，但能产生质量较好的波谱（D） ，从而能提供可证明脑肿瘤的诊断结果（高 Cho） 。如果损害大于 8 cc，那么增大体素来匹配此容积可能就更有意义。但是体素越大，观察到容积中不均匀效应（如伪影和涡流问题）的几率就越大。我们建议不采用大于 30 cc 的体素。采用 827 cc 容积且通过改变体素位置而不是增大体素是最佳的选择。相关内容将在体素位置一节中继续讨论。在处理部分容积时的另一个选择是不要认定体素容积必须是立方形的。使用不同形状体素的优点是可使部分容积最大化或使伪影最小化。例如在采集基底神

16、经节的波谱时，使用矩形体素可得到基底神经节更大的部分容积，同时可使体素受其他结构（如脑室）影响的几率降至最低。但是，最好能尽可能保持体素形状接近正方形，这是因为生产厂家最可能将其硬件最佳化为立方形容积。信号平均（采集）次数信号平均（采集）次数直接与 SNR 成比例，这意味着采集时间越长，得到的信号就越多。很显然，用在每个体素上的时间量是有限的，这不仅依赖患者的耐受极限而且有赖于某一方案需要采集的次数。扫描的总时间扫描前时间信号平均（采集）次数重复时间（T R） 。在总体方案中，由于大小和位置均已确定，最好在每次采集时设定相同的信号平均次数，因为此时并不需校正信号和均匀性效应。通常也要在相同的信

17、号平均次数条件下采集确定大小和部位的数据。在局部方案中，要根据体素的大小进行调整。一般来说，体素为 8 cc 时信号平均次数需128 次才能得到高质量的波谱。如果将容积降至一半，则必须增加信号平均次数至 256 次才能维持同样的波谱质量。因此，如果所用容积极小如 2 cc，则需 512 次的信号平均次数，在TR 1.5 ms 的情况下需耗时近 13 min。这意味着小容积并不是开始采集数据的最佳选择，这也正是为什么我们推荐首先选用 8 cc 容积采集数据随后相应缩小体素的原因。在确定信号平均（采集）次数时也要考虑到体素中均匀性的问题。通过更长时间的叠加，可减少非均匀采集时出现的伪影。体素位置体

18、素位置是优化收集可判读波谱时必须考虑的一个问题。更重要地，位置对波谱检查的诊断效力具有关键性作用。神经波谱学对神经疾病的诊断有赖于代谢产物峰高与正常值相比的差异。如果在某一病变中观察到 15的差异，则这个体素的可重复性必定有 10甚至更好。为了优化可重复性，每个患者的体素参数必须是相同的。其他所有参数都是某一方案的组成部分，只有体素位置是影响重复性的唯一因素。例如在诊断阿尔茨海默病时，mI/Cr 升高 10%被认为是“有意义”的。那么如何确定这一改变是否有意义呢？答案是利用正常健康成人波谱系列的标准差。正常情况下的标准差为5，因此临床医师能正确判定 10的 mI/Cr 改变是由病变而不是人脑正

19、常变异导致的。为确保所有检查的标准差均为 5，就必须保证波谱的可重复性。每个患者的体素都要定位于和界标于相同部位。体素的可重复性越大，在不同体素位置观察到变化的可能性就越小。与体素大小一样，体素位置的改变同样会大大影响总体波谱学检查的结果。灰质和白质中 Cho（含胆碱复合物）/Cr 比值各不相同，因此体素位置改变导致白质多于灰质时可能会使波谱判读者相信体素中的 Cho/Cr 比值更高，并将其归因于病变。如果体素位置不正确，则可能得出错误的结论，而且观察到的变化可能是由白质所占的更大部分容积造成的。虽然并非所有脑组织都是如此，但使用解剖学标志如脑室将会使检查获得较高的可重复性。每个诊断测验时的体

20、素位置将在后面进行详述并附图说明。作者注：“TR”有重复时间和弛豫时间两个意思。要核对其确切指代的意思。当进行局部波谱学检查时，可不考虑不同患者的体素位置是否准确，因为从定义上来说，不同患者的关键部位并不相同。此时通过优化体素位置来增加均匀性及信号显得更为重要。对每个病变，可采用不同的技术来确定体素位置，但也有些脑区或病变是要避开的：颅骨 ：体素位置要远离脑表面。因为位于脑膜、颅骨内或头皮中的脂质会通过两个途径影响波谱质量：（1）产生重叠的脂质信号，这可能被错误判读或占据整个谱系从而掩盖要检测的波谱；（2）产生显示为宽大负性共振波的“容积外脂质伪影” （图 6）或波谱出现约 1.8 ppm 的

21、“倾斜” ，后者导致位于 2.0 ppm 的 NAA 共振波呈“拖沓”向下型表现。一定要检查体素定位区域图像的所有层面以确保其并没有靠颅骨太近。坏死 ：如上所述，脂质可为波谱带来诸多严重问题。一个主要问题是波谱的显性化，如图 7A 所示。扫描仪上显示的波谱是根据最高波峰来进行标定的。如果波谱中有大量脂质，扫描仪便会将其他波峰标定为脂质。如果脂质波峰很高，则其他波峰将会降低从而变得无法判读。这在某些病变中是一个很重要的因素，因此要制定将体素位置由坏死灶移至损害边缘的策略，如图 7B 所示。血液 ：血液中含有顺磁性的血红素铁，因而可破坏脑组织信号。手术后部位或高度坏死的中心血供很差，很难采集到波谱

22、，即使采集到也会因 SNR 降低而难以判读。开放腔隙 ：在脑内有一些含有开放腔隙的区域，如邻近颞叶的含气窦。在手术切除情况下，这些脑区会“消失” 。要避免这些情况的发生，因为这不仅有血流影响的可能，而且气腔图 6 容积外脂质伪影的例证。图中箭头所示为伪影。该伪影是由于体素太靠近脑后部而造成的，其危害是可影响 NAA 信号进而导致失真的低 NAA/Cr 读数，并最终影响波谱的判读。这也正是方案 1、2 和 3 中强调要将体素定位远离颅骨的原因。有导致磁场不均匀的问题。一定要检查体素定位区域图像的所有层面以确保所选体素内不含任何气腔。脑脊液（ CSF） ：当体素中有一些 CSF 无法避免时，CSF

23、 不能超过体素的 40，这一点很重要。CSF 无脑代谢产物信号，因此如果 CSF 占据体素的大部分，那么总的信号就会降低从而采集到非常“嘈杂”的波谱。但是 CSF 确实含有乳酸（ 12mM）和葡萄糖，这会被误认为是病变的指征。尽管如此，如果 CSF 能帮助避开上述 4 种区域的话，体素中包含 CSF 也是更好的选择。如同前面所述的体素大小，部分容积也是局部波谱学的一个特性，可通过改变体素位置而达到最佳。这在大的感兴趣区更为突出，因为此时不应或不能采用一个大的体素来获取信号。在这种情况下，必须使用更小的体素，这就产生一个问题，即应将体素定位于何处，是感兴趣图 7 脂质掩盖波谱的例证。此时难以确定

24、是否存在可用于诊断的Cho 升高。虽说这是短回波神经波谱学，但体素内充分的脂质同样会对长回波神经波谱学检查产生负影响。在局部神经波谱学检查时，经常有体素定位于坏死性损害中央的情况，见 MRI 图像。坏死灶含有的大量脂质会掩盖波谱，从而降低其诊断价值。避免这种伪影的关键是将体素移至损害的边缘，这些地方的脂质信号没有坏死处多。区的中央还是边缘？研究表明在脑肿瘤时，最好在远离脑组织的损害边缘采集波谱。这是因为经常在肿瘤中央发现坏死灶，如上所述这会对信号采集造成严重问题。在边缘采集波谱时，虽不可能有完全的部分容积，但能保证采集到更易判读的波谱。在避开上述区域的前提下，应选择部分容积最大的体素。常被问及

25、的一个问题是是否有必要采集局部体素对侧的波谱。这对放射科医师显然是很有价值的，因为它提供了可与病变进行比较的“正常”波谱。盲目相信这类波谱的危害是某些病变时，代谢作用的改变并不局限于感兴趣区。例如在区分放射性坏死和肿瘤时，假定肿瘤对侧区域是“正常”的。然而研究显示，放射性治疗本身即可导致全脑改变，因此也会影响“正常”波谱的代谢产物比值。我们建议在最初接触波谱时要采用该技术。在放射科医师更加熟悉不同脑区的波谱型后，即不必再提供所谓的正常对侧波谱。一致性我们再次强调一致性和确实遵从方案的重要性。说到培训自己的技术人员，十多年来我们一直遵循同一套模式，其目的是为了保证采集到的波谱可重复程度高且变异极

26、低。例如 1 例患者过去 6 年每年都接受波谱检查，虽然其间系统有升级且每次检查都由不同的技术人员实施，但结果证实其波谱的重复性低于 5（图 8） 。最终的目标就是要取得这种水平的一致性。在这种前提下，任何生化改变都只能归因于病变，而不是采集参数的改变。在总体方案中，一致性同样重要。只有严格遵从方案，才能确保在使用相同技术条件下的结果可与已发表的资料进行比较。但对局部方案并非如此简单：所有这些参数之间都相互影响，尤其是体素大小和信号平均（采集）次数的相互依赖性更强，任何一个参数改变都需要对它们再次进行调整。如果体素减小 1/2，信号平均次数就要增加 1/4 才能得到保证相同水平的 SNR。这势

27、必会延长检查时间进而从整体上危及到检查，因为检查时间延长会使患者感到不安和移动头部（将体素移至完全不同的部位） ，更糟的是要求结束扫描。该如何平衡这些因素呢？我们建议所有检查都从“基础”方案开始（这不适合总体方案因为此时参数并不改变） ，然后根据情况调整参数。像脉冲序列和回波时间这些因素除非绝对需要一般不要改变。这对保持不同患者波谱的一致性至关重要。应将体素设为预定大小：大多数 1.5 T 扫描仪的系统预定大小为 8 cc。如果在 8 cc 且信号平均次数为 128 次时能采集到质量较好的波谱，则只需根据体素的大小调整信号平均次数即可。体素位置未必会对其他参数产生负性影响，除非位置不正确。因此

28、，要特别留意选择可能的最佳区域。多体素波谱学上述提及的所有规则同样适用于多体素波谱学（如化学位移成像CSI、代谢产物图、波谱成像等） ，主要的区别是不能只考虑激发容积（体素） ，还必须考虑相位和频率编码步数以及成像野（FOV ） 。多体素波谱学的检查方法与影像学检查更相似。通过设想 FOV 来定义图像区作者注：要注意“上述提及”一句中的插入内容“如化学位移成像”域是最容易的，如图 9 所示。频率和相位编码步数可将 FOV 划分为更小的立方体，后者均能复制出单幅波谱。编码步数增加和 FOV 越小，单幅波谱的分辨率就越高。例如 1616 cm 的FOV 经 16 个频率和 16 个相位编码步划分后

29、每个体素的容积为 1 cc（当片厚为 1 cm 时） 。同样大小FOV，当编码步数增加到 24 个时即可得到 0.44 cc 的分辨率。当然，这样做会使扫描时间由原来的约 5 min 延长至 10 min。但增加编码步数会使信号放大。可根据所需的分辨率来制定相应的方案。下 1 节结束时会给出我们的标准方案。如图 9 所示，由于是采用相同规则进行体素定位，所以说激发容积等同于体素。然而，信号平均（采集）次数和体素大小不再有相互关系，这是因为此时的扫描时间完全依赖于编码步数。一个常见错误是设法取得最大可能的容积（因为容积对时间无影响且无论如何都能得到该区的所有数据） ，但我们发现这样做会影响扫描的

30、谱线宽度。因此建议体素只能包括感兴趣区图 8 连续神经波谱学检查：监测6 年间的治疗效果。尽管有数次系统升级并更换了技术人员，但该例x 连锁脑白质肾上腺萎缩症儿童均得到了一致的正常波谱，这使主管医师坚信继续使用罗伦佐的油治疗而不必换用高危险的骨髓移植。上述波谱都是根据方案 1 所述的灰质检查方案采集到的。且不能扩大。多体素波谱学的又一不同之处是数据的显示。最初的时候，多体素有很大希望可通过“代谢产物图”来免除判读波谱的必要。 “代谢产物图”是与激发区代谢产物峰高相对应的彩色图标。但是我们发现代谢产物图不仅不可靠，而且会产生误导。这与它不能校正全部信号强度的事实有关。换言之，观察到的高胆碱信号不

31、是由于该区域 Cho 增加，而仅仅是由于均匀区域所有MR 信号增加导致的。因此我们依靠单幅波谱进行分析。由于放射科医师并不希望对每次多体素检查得到的数百幅波谱都进行梳理分析，于是出现了一个现实问题。作为替代我们描述了一种只显示被选区域（与临床相关性最大的区域）波谱的“快速判读”技术。通过相加波谱和位于一个容易判读的 33 栅格内的单幅波谱来显示感兴趣区。将相同体素区域产生的相加波谱作为单体素检查的结果，还有提供质量保证的好处。通过这种方式我们发现了最有效的检查方法，该方法采用相同的回波时间且同时包含了单体素和多体素神经波谱学检查。第二部分 神经波谱学检查方案临床方案的决策矩阵下述所有方案都经过

32、时间检验并证明能提供准确诊断疾病所需的所有必要信息。它们都基于可证明这些技术功效的已发表的同行评议性研究。此外，这些方案的设计注重实用，可满足临床实践的需要。使用这些方案的第一步是弄清楚哪种诊断测验对疾病过程最有效。谨记这一前提，接下来将详细介绍一个决策矩阵以帮助确定每个患者案例应选择何种方案（表 1） 。虽然此表未涵盖图 9 多体素波谱学。这是 1 例急性播散性脑脊髓炎患者短回波多体素神经波谱学的例子。FOV 为灰色粗线框标示区域。根据相位和频率编码步数将 FOV 划分为更小的体素，如虚线框所示。激发容积或体素由白色粗线框标示。注意体素的激发并不源于全脑而只是来自与临床相关的脑后部高强度区域

33、。所有疾病，但提供了实施检查计划的框架。该决策矩阵也为检查过程中的动态决策提供了基础。例如检查时的某些发现可使其他测验成为必要。然而，需要指出的是主管医师参与到检查中对于提供最大的诊断准确度是很重要的。表 1 临床方案决策矩阵诊断 方案痴呆，记忆缺失 标准 GM/WM额叶 Lewy 小体型痴呆 额部 GM局灶性损害（肿瘤、复发肿瘤） 局部 SV-MRS，CSI造影剂 T 1w，T 1wc，Gad 增强后 MRS 即可与卒中比较 DWI，损害区中心和边缘体素与脓肿比较 损害区中心体素，最大部分容积放射性坏死与复发肿瘤比较 损害边缘体素脱髓鞘疾病，白质疾病 标准 WM无损害的多发性硬化 标准 WM

34、有损害的多发性硬化 损害如果3 cc，CSI 如果3 cc 正常 WM 中的左侧或右侧 WM癫痫 标准 GM/WM内侧颞叶癫痫 左/右颞叶已知病灶 局部 SV（双侧）帕金森/亨廷顿病 标准 GM/WM，左/右侧 BG肝性脑病 标准 GM/WM（最早期改变见于 WM）全脑缺氧 标准 GM/WM创伤 远离血液/损害的 SV MRS可能缺氧 GM无缺氧 WM系统性疾病，不知病灶是否局限 标准 GM/WM方案 1：标准灰质（GM）或扣带后回（PCG）1如第 1 节所述确定患者在扫描仪中的位置（图 3） 。2获得波谱学定位图像：a对单相采集扫描仪i层面厚度间隙5.0 mm。将体素定位于中心层面，检查其上

35、下各 2 个层面以确保体素未定位于任何不好的区域。ii为减少界标，我们建议使用轴平面。作者注：请核对表的引用。作者注：已将“Tw 1”变换为“T1w”。在别处出现时请进行核对。b对三相采集扫描仪i选择灰质和白质对比效果最佳的脉冲序列。我们一般使用 T2w 图像。3设定神经波谱学扫描参数：图 10 灰质体素位置。注意不仅要有定位准确的中心层面，而且应谨记其他所有的层面。a脉冲序列：PRESSbT E35 mscT R1500 msd体素大小202020 mme信号平均（采集）次数1284通过以下界标定位扫描体素：a中心经过胼胝体后连合上 1 cm 水平的脑镰b在具有（a）内囊、 （b）大脑外侧裂

36、内眦动脉、 （c）顶枕裂、 （d）Galen 静脉、 （e）大脑内静脉和（f）侧脑室额角的层面上开始下一个层面（ 5 mm） 。 注 ：如果头部倾斜，这些界标并不都能看到。c选择一个前/后 20 mm、左 /右 20 mm 的体素形状，其中大多数组织为 GM。d浏览单相采集中心位置上下至少各 2 个层面（MRI 层面厚度 5 mm，体素层面厚度 20 mm） ，检查所有 3 相以确保体素远离颅骨、白质（尤其是胼胝体）和脑室（图 10） 。5 扫描前常规 ：不同单位各有不同，但有一些总是相同的：a 优化 TG：以获得最大量的信号。b 水抑制 ：抑制稍不完全胜于过度抑制。c 匀场 ：这是最关键的因

37、素。在 1.5 T 时谱线宽度（有时表示为水共振峰的半高点宽度）应小于 7 Hz。6采集扫描数据。7信号重建。通常自动进行，常规包括波谱切趾处理、快速傅立叶变换、基线校正和波峰拟合。8重新浏览数据：a显示体素三维（3D ）定位i三相定位非常简单，只需将体素定位于每个平面即可。ii单相定位时，需确定中心层面及上下各 2 个层面以证实体素的 3D 位置。b显示重建的波谱，标记为 GM 或 PCG。方案 2：标准白质基本同方案 1，除第 4 步略有改动：4通过以下界标定位扫描体素：a体素的大部分位于白质，但允许 GM 占到 25。b界标分别为：i左（右）侧脑室中后缘ii胼胝体后连合上 11.5 cm

38、图 11 白质体素位置。c检查上下至少各 2 个层面（MRI 层面厚度 5 mm，体素层面厚度 20 mm）d上/下层面的中心位置距 GM 中心应至多 05 mm（其上方） （图 11）方案 3：额叶 GM（FGM）同方案 1 并有如下改动：4利用轴向 T2w MRI 确定额叶 GM 体素位置，如图 12 右侧所示（虚线框内为 FGM，后面的框不计）a如同 PCG 将单体素神经波谱学检查定位于额叶 GM。b必须将体素定位于前颅骨和胼胝体前部之间。c不要太靠近鼻窦和 CSF 腔。d设法不要包含额叶白质。对于通用电器公司的系统：要左/右而不是前/ 后改变 FreqDIR，这一步很重要因为这样可逆转

39、梯度等级从而获得更好的匀场（图 12）。方案 4：海马/颞叶1采用精准的冠状位扫描，要保证患者头部尽可能地直。如果头部向左或右倾斜，将会给体素定位和/或对比带来困难。2获得容易区分海马 GM 和颞叶白质的冠状定位。3设定以下参数：a脉冲序列：PRESSbT E35 mscT R1500 msd体素大小151530 mm（上下方向厚度为 30 mm）e信号平均（采集）次数2564找出脑干明显的层面（如图 x 所示） ，将体素定位于海马。设法获得海马 GM 尽可能多的层面，这便是扫描的中心层面。a检查上下各 3 个层面，必须将中心层面定位于海马尽可能多的平面。b确信体素未落到颞叶以外。分别检查体素

40、的左下和右下角来确定其左侧和右侧界限。c设法不要包含下位脑室（图 13） 。5扫描前常规：保证谱线宽度小于 7 Hz 是绝对必要的。在很多时候，可能需要检查谱线宽度并移动体素以取得更好的谱线宽度。海马波谱学最具挑战性，因为该区的检查变异性很高。6采集数据。7指定与先前所获体素精确对应的对侧体素。这也很困难，但必须绝对准确，这样才能确保作者注：请说明“图 x”是否指图10。两幅波谱之间有可比性。图 12 额叶灰质体素位置。白色虚线示额叶灰质体素位置，后面的灰质体素作为参照。要避免体素中含有过多的额叶白质和胼胝体，同时远离鼻窦。图 13 左侧和右侧海马体素位置。注意由于头部轻微倾斜导致两个体素不在

41、相同的上/下水平。图中未显示该中心层面上下各 15 mm 的其他层面。a谨记患者不能有任何倾斜，从而确保检查的是相同的区域。b单相扫描时，如果患者头部有向左或右的倾斜（根据眼球判断头是否倾斜） ，则必须在一个不同的层面上确定扫描的中心层面。方案 5：多体素神经波谱学（仅限局部使用）1如第 1 节所述确定患者在扫描仪中的位置（图 3） 。2推荐在多体素检查前先进行单体素检查，这是最有效的检查方法。参照第 1 节所述的局部技术实施。3获得波谱学定位图像：c对单相采集扫描仪i层面厚度间隙5.0 mm。将所选体素置于层面的中央，检查其上下各 2 个层面以确保所选体素未置于任何不好的区域。ii为减少界标

42、，我们建议使用轴平面。d对三相采集扫描仪i选择灰质和白质对比效果最佳的脉冲序列。我们一般使用 T2w 图像。4设定神经波谱学扫描参数：e脉冲序列：PRESS-CSIfT E35 msgT R1000 msh相位编码24i频率编码24jFOV 2424 mmk层面厚度10 mml脉冲重复激发次数（NEX）15在感兴趣区（如损害）周围指定激发容积体素，体素大小的确定与检测目标相关。采用与单体素检查相同的中心层面，同时注意激发容积位置不要太靠近颅骨或其他非均匀区域。6如果扫描系统能提供饱和带，可将其置于距离体素最近的颅骨以免除任何的脂质干扰。确信饱和带与激发容积之间无相交。利用饱和带来屏蔽颅骨周围残

43、留的水和任何脂质（图 14） 。7扫描前常规：多体素神经波谱学检查时由于容积更大，故谱线宽度没有单体素检查时那么低。一般可选取11 Hz 的谱线宽度。8采集数据。9数据处理：最好尽快显示多体素信号。首先要检查信号质量，然后利用多体素检查的结果设计一个证实性单体素检查。建议进行单体素检查的原因是它不仅可证实多体素检查的结果，而且单体素技术更为成熟且不易产生易导致误诊的伪影。10当重新浏览多体素检查结果时，对在激发容积内选择的多个区域及相加区域使用“快速判读”技术并显示该区的单幅波谱（图 15） 。由此可实现对多个资料快速且详实的判读。再次浏览采集到信号体素的各区域同样重要，可为多体素数据提供质量

44、保证。总结上述常规操作一旦被很好地确定，即应记录到扫描仪的使用方案中。这样可限制变量的数量（误差原因）并大大加快诊断扫描时间。在我们的临床实践中，技术人员在被允许检查患者之前必须经过常规培训。起初他们进行的是“仿真研究”：在装有不同浓度化学物的容器上采集波谱，图 14 饱和带和激发容积位置。如果系统提供，可将多余饱和带置于靠近激发容积的区域以避免颅骨脂质干扰这些化学物与脑内物质相似。可从生产厂家或波谱学研究所（http:/www.spectroscopy.org）购得该容器，它能帮助技术人员熟悉各种控制及方案。然后可在志愿者身上采集数幅波谱，这能帮助他们积累不同脑区的操作知识及生化知识，并为其

45、提供更多的“正常值”储备。如果没有这个可能的话，他们必须在严格监督下才能采集患者的波谱。在这个阶段质量控制是必要的，要保证他们能严格遵从方案。最终，他们将成为训练有素的波谱学检查技术人员。本章的初衷是希望读者能通过阅读其中内容而获得神经波谱学临床应用的基础知识。推荐读本包括Else Danielsen和Brian Ross（Marcel Dekker，1998）编写的神经系统疾病的磁共振波谱学诊断。其他资料包括亨廷顿医学研究所Brian Ross博士及其同事每年编写的临床磁共振波谱学教程（http:/www.mrs-hmri.org）以及波谱学研究所（http:/www.spectroscop

46、y.org）全年提供的技术人员现场培训教程。如通用电器医疗保健、西门子医疗体系和菲利普公司等生产厂家也在美国和欧洲提供包括波谱学知识在内的应用培训和教程。图15 浏览多体素波谱学检查结果并进行“快速判读”。该颞叶损害病例证实了短回波多体素神经波谱学的价值。感兴趣区见左上图并显示了所有波谱（中上图）。为从高分辨率的多体素神经波谱学获益且不受数百幅波谱的困扰，最终显示的是感兴趣区的单幅波谱（右上图）。下方各图是在同一检查中获得的代谢产物图。尽管上方各图表明波谱质量极佳，但代谢产物未必有特殊的诊断价值。这些波谱证实有高mI信号，后者提示低度（恶性）肿瘤。如果单纯依赖高Cho，则可能错失该诊断。这可被尸检证实。