mrs的原理和临床应用

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1、MRS的原理和临床应用南华大学附二医院神经内科梁江红什么叫核磁共振？原子核在自旋中会产生磁场，所以这样的原子核可以看成微小的磁铁．如果把这样带有磁性的核放到外磁场中，核自旋对外磁可以有2I+1种取向．氢原子核的I=1/2,因此只有两种取向，+1/2，-1/2，即与外磁场同向和与外磁场反向．前者能量低，后者能量高．什么叫核磁共振？若质子受到一定频率的电磁波辐射，辐射所提供的能量恰好等于质子两种取向的能量差，质子就吸收电磁辐射的能量，从低能级跃迁至高能级。这种现象即称核磁共振。MRS发展历史11946年美国斯坦福F.布洛克和哈弗大学E.M.帕塞尔小组均同时记

2、录到液体样品和固体样品的磁共振信号。220世纪50年代桑德斯和柯克伍德首次成功的利用MRS直接观测生物大分子40MHz的核糖核酸酶的MRS。此后，又连续测到其他蛋白质、核酸、磷脂等相应组分。MRS技术特点在研究生物大分子时，MRS有以下技术特点：1不破坏生物高分子的结构（包括空间结构）2在溶液中测定符合生物体的常态，也可测定固体样品，比较晶态和溶液态构象的异同。3不仅可以用来研究构象而且可以用来研究构象变化即构象动力学过程。MRS技术特点4可以提供分子中个别基团的信息，对于比较小的多肽和蛋白质已经可以通过二维的MRS获得三维的结构的信息。5可用来研究活细

3、胞和活组织。MRS在生物体中研究范围MRS在生物体中研究范围很广：1确定生物分子的成分和浓度，特别是可不破坏组织细胞而测得其组分；确定异构体比例；确定分子解离状态；确定金属离子或配基是否处于结合状态；以及测定细胞内外的PH值等。2热力学的研究：测定酶与底物、配基、抑制剂的结合常数；测定可解离基团的PK值，特别是生物大分子中处于不同微环境的同类残基的同类基团的不同PK值。MRS在生物体中研究范围3动力学研究监测反应进程测定各组分随时间的变化等。4分子运动研究:如生物膜的流动性等。5分子构象及构象变化研究6活体研究7二维MRS研究:20世纪70-80年代人类

4、进入二维到三维MRS研究。二维MRS波谱图MRS的临床意义磁共振波谱(MRSpectroscopy，MRS)是医学影像学近年来发展的新的检查手段:1.作为一种无创伤性研究活体器官组织代谢、生化变化及化合物定量分析的方法，2.随着MRI、MRS装置不断改进，软件开发及临床研究的不断深入，人们通过MRS对各种疾病的生化代谢的认识将不断提高，为临床的诊断、鉴别、分期、治疗和预后提供更多有重要价值的信息。3.1HMRS可对神经元的丢失、神经胶质增生进行定量分析，431P磁共振波谱可对心肌梗塞能量代谢变化进行评价。5MRS以分子水平了解人体生理上的变化，从而对疾病

5、的早期诊断、预后及鉴别诊断、疗效追踪等方面，做出更明确的结论.MRS基本原理磁共振波谱分析原理（MRS）MRS是一种利用核磁共振现象和化学位移作用，测量脑内有关区域中各种元素和化合物分子的波谱，借此了解局部脑神经元的活动信息。其基本原理与MRI一致，只不过经典MRI和fMRI技术是检测水质子共振信号，而MRS是检测其他化学物质分子的质子或其他原子核(1H、31P、23Na、13C、19F)的共振信号。其中在医学领域应用最多的是1H和31P。MRS基本原理一、名词解释1进动：原子核在外加磁场中自旋的同时，还以一定的角度围绕外加磁场方向进行旋转运动，这种运动

6、称为进动（precession)。自旋的進動現象主要出現在核磁共振與磁振造影上。其中的例子包括了穩定態自由旋進(進動)造影。在一个旋转系统里，力F、力矩、动量P、角动量L，这些物理量之间的关系2弛豫（relaxation）病人检查时被置于磁场中接受一序列脉冲后，打乱组织内质子运动，脉冲停止后质子的能级和相位恢复到激发前状态，这一过程称为弛豫。纵向弛豫（T1）和横向弛豫（T2）。磁共振现象类比玩具小鸡啄米--重力场<->主磁场，摇晃的手<->脉冲激励磁场，回复平衡状态<->弛豫MRS基本原理3电子云：带负电荷的电子具有与原子核相似的自旋特性，在原子核周围形

7、成具有屏蔽作用的磁场，这一磁场称为电子云。电子云的作用使得外加磁场对原子核的作用减弱。4化学位移：将人体置入外加主磁场中，核沿主磁场方向做陀螺样进动，原子核所受的磁场主要由主磁场决定。但是，也与核的磁旋比γ、核外电子云及临近质子的电子云有关。电子云的作用会屏蔽主磁场的作用，使的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产生的磁场差异被称为化学位移。主要是屏蔽系数与原子核的特性（或者说种类）以及原子核所在的化学环境有关。MRS基本原理化学环境指的是，原子核所在的分子结构。同一种原子核处在不同的分子结构中，甚至同一个分子结构的不同位置或者不同的基团

8、中，其周围的电子数和电子分布都将有所不同，因而受到的磁屏蔽作用也不同。处于化合物