大脑皮质发育障碍患者磁共振波谱分析

皮质发育障碍（ｄｉｓｏｒｄｅｒｓｏｆｃｅｒｅｂｒａｌｃｏｒｔｉｃａｌｄｅｖｅｌｏｐ－ｍｅｎｔ，ＤＣＤｓ）是由于神经元增殖、迁移、皮层形成过程中出现紊乱导致的疾病，临床上表现为难治性癫痫和神经系统缺失症状。ＭＲＩ虽然可呈现详尽的形态学损害图像，但无法提供功能改变的信息。近年来，质子磁共振波谱（ｐｒｏｔｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，１Ｈ—ＭＲＳ）作为较新的检测手段，可以探测活体正常脑和几类神经系统疾病脑的代谢特点ｎ。２］。本研究应用多体素二维质子磁共振波谱技术，探讨不同类型皮质发育障碍各脑区脑代谢异常的特点。

１资料与方法

１．１研究对象收集重庆医科大学临床学院神经科门诊及住院明确诊断的大脑皮质发育障碍伴有痫性发作患者２０例，其中男１１例，女９例，平均（２３．６±８．８）岁。入选标准：以Ｂａｒｋｏｖｉｃｈ等１９９６年制定的ＤＣＤｓ分类为标准，经ＭＲＩ明确诊断ＤＣＤｓ的患者。其中局灶性皮质发育不良１ｌ例，脑裂畸形５例，灰质异位４例（无脑回畸形伴带状灰质异位１例，巨大灰质异位团块１例，皮层下灰质异位２例）。维尔斯成人智能最表检测提示１０名患者有智能损

害。所有患者均有癫痫发作，其中５

名为部分性发作，１５名全身性发作。

痫性发作的开始年龄为２～１０岁不

等，病程为数月到３１年。２０名患者

目前均口服抗癫痫药物（１２名单一药

物治疗，８名联合用药治疗）。所有患

者在进行磁共振和１Ｈ—ＭＲＳ检查之

前，均进行国际ｌＯ～２０系统（ｔｈｅ１０

—２０ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍ）脑电图记

录。对照组健康受试者２５名（ＭＲＩ

仪平扫为正常头颅），其中男１１名、女

１４名，平均年龄为（３３．６±７．８）岁。

?７６５?

共振频率，将水的共振频率输入化学位移选择序列（ｃｈｅｍｉｃａｌｓｈｉｆｔｓｅｌｅｃｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｅ，ＣＨＥＳＳ），然后通过改变序列中的脉冲激励角度以获得最佳抑制效果。水抑制大于９６％水平。在此基础上使用ＰＲＥＳＳ序列进行波谱数据采集，ＴＲ１０００ｍｓ，ＴＥ１４４ｒｎｓ，激励次数为２００次，层厚８ｍｍ，间隔２ｒｔｍｌ，ＦＯＶ２４×２４，矩阵１２８×１２８，扫描时间２２０Ｓ。采集结束后马上进行无水抑制的扫描（激励次数改为８次，其他参数不变），将两次扫描结果经计算机结合以消除涡流的影响，而得到各代谢产物的波峰。病例组将ＭＲＳ的感兴趣区（ＲＯＩ）放置在皮质发育障碍区病灶区（ＭＲＩ平片清楚可见的区域）、病灶毗邻区（与病灶相邻的２咖之内区域）、远离病灶区（与病灶相邻的２Ｃｒｎ之外的区域）。对照组ＲＯＩ层面位于与患者病灶相对应区域，尽可能避免来自头皮、颅底骨骼、脂肪、脑脊液的干扰。

１．３图像分析与测量采用ＧＥＳｉｇｎａＬＸＲｅｌｅａｓｅ９．１版Ｆｕｎｃｔｏｏｌ（２）ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ－２ＤＢｒａｉｎ分析软件进行图像分析，同时获得化学位移图、波谱、代谢图、以及代谢和解剖叠加图。ＲｏＩ采用１个像素大小为测量单位。主要测量指标为氮一乙

所有患者及健康受试者均同意参加此

图ｌ对照组受试者Ａ．轴位像，大箭头所示大矩形框为本研究所选择的感兴趣体索区（ｖｏＩ），次研究。其内的小箭头所示方形框为选择的感必趣区（Ｒ（）Ｉ）ｌＢ．所选方形框的代谢曲线，该点ＮＡＡ（氮７，１．２ＭＲ检查方法采用ＧＥＳｉｇｎａ酰天门冬氨酸）、ｃｒ（肌酸复合物）．Ｃｈｏ（胆碱）的波峰及数值

ＨｉｇｈＳｐｅｅｄ１．５Ｔ超导型磁共振成像

系统，全部受试者均行常规ＭＲ及多

体素２Ｄ１Ｈ—ＭＲＳ扫描。常规ＭＲ扫

描包括轴位ＳＥ—ＴＩＷＩ、ＦＳＥ－Ｔ２ＷＩ、

Ｔ２一ＦＬＡＩＲ，矢状位或冠状位ＳＥ－

ＴｌＷＩ扫描，扫描参数ＴＲ３５０ｍｓ／

ＴＥ１０ｍｓ（ＳＥ—Ｔ１ＷＩ）；ＴＲ３０００ｍｓ／

ＴＥ９０ｍｓ（ＦＳＥ—Ｔ２ＷＩ）；ＴＲ

８０００ｍｓ／ＴＥ１２０ｍｓ（Ｔ２一ＦＬＡＩＲ，

ＴＥ２０００ｍｓ）；ＦＯＶ２４×２４，层厚８

ｍｍ，矩阵２５６×２５６，间隔２ｍｓ，ＮＥＸ

一２。常规ＭＲ扫描结束后行多体素

２Ｄ＇Ｈ—ＭＲＳ扫描，采集序列选用点分

辨表面线圈法（ＰＲＥＳＳ），用ＰＲＥＳＳ围２双侧颞叶发育不良Ａ?轴位像，大矩形框为皮质发育障碍最大层面体素区ｔ其内１，２．３方

鬻黧拿宇淼墨袭嚣冀糕蒿嚣器嚣胍汕卦鳓蝴黻满煺铺

?７６６?

凰３无脑凹伴带状灰质异位Ａ．轴ｆ证像。大矩形框为所选灰质异位平面体素区，其内１、２方形樵为感兴趣Ⅸ，分别代表瘸灶Ⅸ、病灶毗邻区｝Ｂ．两个区的波谱曲线，病灶区．‘Ｊ瘸灶毗邻区ＮＡＡ渡戆玉羧驻燕募

圈４右侧脑裂畸形Ａ．３Ｄ网像，箭头所永为异常裂隙，可见异常裂隙≮侧脑窜相通，裂隙两侧为努常获覆；Ｂ．７．６、４为病灶暇、病灶砒邻酝、远离病灶拨波谱曲线，瘸灶区较病烛嫩邻嚣、远ｉ氅癍憋逸ＮＡＡ滚繇鬣

表１

三种不同ＤＣＤｓ类型不同病变区域ＮＡＡ／Ｃｒ值比较（ｉ±ｓ）

注；％ｌＥ常对照区栩比，＊：Ｐ＜０．０５；＊＊：Ｐ＜０．０１

醮羹冬氨酸（ＮＡＡ）、躲酸（Ｃｒ）（匿１）。鼹所毒溺鬟德均重复

测定３次并取其平均值，再避一步计算ＮＡＡ／Ｃｒ比值。１．４统计学处理计苗资料以ｉ士ｓ表承。采用ＳＡＳ８．０专耀统计分橱软徉进行统计分耪。嗣一类型缰闻均数的鲍较爱单因素方差分析（Ｏｎｅｗａｙ—ＡＮＯＶＡ），将不同区域的ＮＡＡ／ｃｒ值与对照组ＮＡＡ／Ｃｒ值进行方差分析，组内两两比较，采用ＳＮＫ法（Ｓｔｕｄｅｎｔ－Ｎｅｗｍａｎ－Ｋｅｕｌｓ），Ｐ＜０．０５为差毋有统计学意义。２结粜

局灶性皮质发育不良患者ＮＡＡ／Ｃｒ值在可视病灶区与病炷曦邻速降低较舞显著菠§离病娃嚣是耀霹歪常的（匿２）；

灰质异位患者ＮＡＡ／Ｃｒ在病灶隈、毗邻嚣及逡离癍娃送与霹慧缰之溺无差异（图３）；脑裂畸形患者瘸灶区ＮＡＡ／Ｃｒ略降低，瘸灶毗邻医及远离病灶区ＮＡＡ／Ｃｒ缓辍怼正豢（疆４）。不同类燃ＤＣＤｓ患者不同腩区及对照组相应隧域ＮＡＡ／Ｃｒ值详见表ｌ。３讨论

ＭＲＳ是现有技术巾能浏定活体生化物质改变的唯一的非创伤性技术，ＮＡＡ／Ｃｒ值是殿映大脑皮鹱代谢功能戆公试攒标。本研究瘟麓就技术

探讨不同类型皮质发育障碍脑皮质代谢的特点，发现不嗣类璎ＤＣＤｓ大脑皮震代澍特点各不籀嚣。

局灶性皮质发育不良（ｆｏｃａｌ

ｅｏｒ－

ｔｉｃａｌ

ｄｙｓｐｌａｓｉａ，ＦＣＤ）定义范嗣较广

泛，可瑗麸微拳懿皮爱绩稳紊魏嚣无明礁的蕊大气球样神经细胞，瞧笔严重的皮质结构破坏伴巨大的发育不良的神经缫胞及胶鹱缨胞增生￡３“。从本交结袋可段发现，ＮＡＡ／Ｃｒ德在露视病灶区与病灶毗邻区降低较为显著，远离病灶区是捆对正常的。Ｋｕｚｎｉｅｃｋｙ等玛３应翔ＭＲＳ骚突６镄局灶皮质发育障碍患者，结聚最示

ＮＡＡ／Ｃｒ值降低在ＦＣＤ患者瘸变区及震边嚣较隽显著，劳鹫出ＮＡＡ／Ｃｒ降低与神经元的形态异常以及功能异

常有关，本研究结果与其结果一致。

关予癍熄曦邻区ＮＡＡ／Ｃｒ弱瑟降低，

Ｍｉｌｌｅｒ等研究结暴遂示ＮＡＡ／Ｃｒ降低在病灶毗邻区是较广泛存农的，结论认为魁由于神经党秘胶质细胞异常分纯秘增殖辱ｌ莛酶，嚣种功簏髯常缨

胞之间具有异常突触的活动和连接，可能为癫痫发作的病理基础阳］。通过

旗床手本镁后验证，至少在某一方瑟蘑释了为赞么藏箨秘在切除ＦＣＤ患者的可见病灶后，患者癫痫仍有复发：其根本原因在于筝术仅切除了ＭＲＩ所见的病理灶，ｆｎｉ周边发育不成熟酶神经纛仍霹麓成秀发病懿綦娥；劳萎Ｐａｌｍｍｉｅ等疆究攒出活动的反复出现的尖渡是围绕孵褫病灶送的，在脑电黼上可以体现出来。由此可以推断，瘸灶毗邻区ＮＡＡ／Ｃｒ降低与微

小病变代谢功能异常有关，异常的代谢功戆又与致瘸有关。

手术切除范匿需要适当扩大，才有可能减少零后瘢瘸鹃复发。

灰质异位主要魑由于神经元在迁移过程中受到内外环境中有害因素的损伤，干扰了相关疆自质的仓成与代谢，弓Ｉ起基

嚣畸变，逡蠢于魏棒经元豹露紫移行。本缍结果显零，这类

大脑皮质发育障碍患者磁共振波谱分析

作者：冯占辉， 吕发金， 黄华， 晏宁， 罗天友， 王学峰， 晏勇， FENG Zhan-hui， LV Fa-jin， HUANG Hua， YAN Ning， LUO Tian-you， WANG Xue-feng， YAN Yong

作者单位：冯占辉,黄华,晏宁,王学峰,晏勇,FENG Zhan-hui,HUANG Hua,YAN Ning,WANG Xue-feng,YAN Yong(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)， 吕

发金,罗天友,LV Fa-jin,LUO Tian-you(重庆医科大学附属第一医院放射科,重庆,400016)刊名：

中国医学影像技术

英文刊名：CHINESE JOURNAL OF MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY

年，卷(期)：2009,25(5)

被引用次数：1次

参考文献(10条)

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引证文献(1条)

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电子顺磁共振 实验报告

电子顺磁共振实验报告 一、实验目的 1. 学习电子顺磁共振的基本原理和实验方法；； 2. 了解、掌握电子顺磁共振谱仪的调节与使用； 3.测定DMPO-OH的EPR 信号。 二、实验原理 1.电子顺磁共振（电子自旋共振） 电子自旋共振(Electron Spin Resonance, ESR)或电子顺磁共振(Electron Paramagnanetic Resonance,EPR)，是指在稳恒磁场作用下，含有未成对电子的原子、离子或分子的顺磁性物质,对微波发生的共振吸收。1944年，苏联物理学家扎沃伊斯基(Zavoisky)首次从CuCl2、MnCl2等顺磁性盐类发现。电子自旋共振（顺磁共振）研究主要对象是化学自由基、过渡金属离子和稀土离子及其化合物、固体中的杂质缺陷等，通过对这类顺磁物质电子自旋共振波谱的观测（测量因子、线宽、弛豫时间、超精细结构参数等），可了解这些物质中未成对电子状态及所处环境的信息，因而它是探索物质微观结构和运动状态的重要工具。由于这种方法不改变或破坏被研究对象本身的性质，因而对寿命短、化学活性高又很不稳定的自由基或三重态分子显得特别有用。近年来，一种新的高时间分辨ESR技术，被用来研究激光光解所产生的瞬态顺磁物质（光解自由基）的电子自旋极化机制，以获得分子激发态和自由基反应动力学信息，成为光物理与光化学研究中了解光与分子相互作的一种重要手段。电子自旋共振技术的这种独特作用，已经在物理学、化学、生物学、医学、考古等领域得到了广泛的应用。 2.EPR基本原理 EPR 是把电子的自旋磁矩作为探针，从电子自旋磁矩与物质中其它部分的相互作用导致EPR 谱的变化来研究物质结构的，所以只有具有电子自旋未完全配对，电子壳层只被部分填充（即分子轨道中有单个排列的电子或几个平行排列的电子）的物质，才适合作EPR 的研究。不成对电子有自旋运动，自旋运动产生自旋磁矩, 外加磁场后，自旋磁矩将平行或反平行磁场方向排列。经典电磁学可知，将磁矩为μ的小磁体放在外磁场H 中，它们的相互作用能为： E＝-μ· H = -μH cosθ 这里θ为μ与H之间的夹角,当θ= 0 时，E = -μH, 能量最低，体系最稳定。θ=π时，E=μH，能量最高。如果体系从低能量状态改变到高能量状态，需要外界提供能量；反之，如果体系由高能量状态改变为低能量状态，体系则向外释放能量。

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/0416967663.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/0416967663.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

电子顺磁共振谱仪介绍

电子顺磁共振谱仪 童伟 (2009-09-06) 强磁场科学中心EPR 性能 仪器型号：EMX-10/12 plus 制造厂商：德国Bruker 公司 主要技术指标： 磁场强度：磁极距72mm 时，最大1.45T 扫场分辨率：128000点 微波频率：X-波段 9.2-9.8GHz 灵 敏 度：1.5×109自旋数/G 液氮变温：100K －700K 液氦变温：1.8K －300K 电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance , EPR)又叫电子自旋共振(electron spin resonance , ESR)，于1945首次被Zavoisky 在固体中检测到。由于高灵敏度以及对被测对象无破坏和介入的特点，使得它成为理想的分析手段之一。事实上，现在EPR 已经被广泛应用到物理，化学，材料，生物和医学等许多领域。 1. 基本物理 电子顺磁共振是物质中彼此孤立或相互作用很小的未成对电子系统的共振现象，经典的描述方式把电子顺磁共振看成是自由电子磁矩，原子或分子磁矩绕恒定磁场的Larmor 进动。量子力学则描述为由恒定磁场下产生的Zeeman 分裂能级间的量子跃迁。 我们知道，电子具两种自旋量子态1/2s M =±，相应的自旋磁矩也有两种取向－向“上”和向“下”。这样在外加磁场下0B (磁场方向为向上)，就形成两个能级为 0012 B s B E g B M g B μμ==± (1.1) 其中g 是朗德因子，B μ是波尔磁子。1/2s M =-对应自旋磁矩平行于外场能量低， 图 1 自旋态能量随外加磁场变化示意图。

图 3 EPR 共振信号。 1/2s M =+对应自旋磁矩反平行于外场能量高。微波可以看成光量子，能量为E h ν=，当微波的能量等于两个自旋态能级差时就发生共振吸收，即 0B h g B νμ= (1.2) 因此对于自由电子自旋，产生电子顺磁共振的角频率为0/(2)B νγπ= ，旋磁比 1111/ 1.7608610e B g rad s T γμ--=-=-???。 由1.2式可以知道，有两种方式来获得共振信号。一种是固定频率，扫场；一种是固定磁场扫频率。商业的EPR 谱仪一般是前者。图一是Zeeman 分裂的能级差随外磁场变化以及共振吸收示意图。 在实际的研究对象中，未成对电子自旋的主要来源有两大类：（1）过渡金属离子或原子，它们具有未填满的d 电子或f 电子壳层，这些离子（原子）称为顺磁离子（原子）。（2）金属或半导体中的导电电子，有机物的自由基，晶体缺陷（如位错）和辐照损伤（如色心）的外层电子或共有化电子。这些电子不再是自由电子，所要满足的共振条件仍是1.2式，不过g 因子不再是自由电子的值，磁场项将包括样品内的等效内场项。这些变化正是需要分析研究的内容。简单来说，研究掺杂顺磁离子的晶体的顺磁共振波谱，可以获得顺磁离子的基态能谱，顺磁离子所在晶位的点对称性，顺磁离子的驰豫以及基质晶体的相变等信息。研究半导体中的施主和受主杂志，顺磁离子掺杂，辐照损伤和晶体缺陷引起的电子顺磁共振可以得到有关半导体能带结构和导电机制的资料。在化学中，自由基或三重态分子具有短寿命，化学活性高，不稳定等特点，电子顺磁共振不仅可以检测它们的存在，测定它们的浓度或含量，确定未成对电子云密度在自由基分子中的分布情况等，并且在研究过程中不改变或不破坏自由基本身。从顺磁共振的超精细分裂还可以获得原子核处或其附件的电子自旋密度及顺磁离子配位络合物的共价键信息。 2. 仪器结构和信号 图2是电子顺磁共振系统的基本结构。其中微波源可以是固态的或电子调速管。商业的 仪器如Bruker 的EPR 系统通常将微波源，隔 离器，衰减器，探测器以及锁相放大器这些信 号产生和测量部件集成一个盒子里称为微波 图 2 电子顺磁共振谱仪基本组成的图示。

核磁共振与电子顺磁共振波谱法

核磁共振与电子顺磁共振波谱法 幻灯片1 期末复习 幻灯片2 第三章核磁共振与电子顺磁共振波谱法 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)和电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance, EPR)与UV和IR相同，也属于吸收波谱。EPR又称为电子自旋共振谱(Electron Spin Resonance, ESR)。NMR和EPR是将样品置于强磁场中，然后用射频源来辐射样品。NMR是使具有磁矩的原子核发生磁能级的共振跃迁；而ESR是使未成对的电子产生自旋能级的共振跃迁。 幻灯片3 第三章核磁共振与电子顺磁共振波谱法 NMR E SR 研究对象具有磁矩的原子核具有未成对电子的物质 共振条件式 ?磁子/J/T 称为核磁子， 1H的?＝5.05×10-27 称为玻尔磁子， 电子的?＝9.273×10-24 g因子 (又称朗德因子，无量纲) 氢核1H的g因子为 gN＝5.5855 自由电子的g因子为 ge＝2.0023 结构表征的主要参数耦合常数J，单位Hz；化学位移?，常用单位ppm 超精细分裂常数?，常用单位特斯拉 常用谱图核吸收谱的吸收曲线和积分曲线电子吸收谱的一级微分曲线 幻灯片4 3.1 核磁共振波谱 NMR是研究处于磁场中的原子核对射频辐射(Radio-frequency Radiation)的吸收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，有时亦可进行定量分析。 在强磁场中，原子核发生能级分裂(能级极小：在1.41T磁场中，磁能级差约为25?10-3J)，当吸收外来电磁辐射(109-1010nm, 4-900MHz)时，将发生核能级的跃迁——产生所谓NMR现象。 幻灯片5 3.1 核磁共振波谱

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