磁共振頻譜定量后處理技術(shù)比較及檢測(cè)序列對(duì)磁共振頻譜定量的影響.pdf

1、研究目的：
　　 磁共振頻譜檢測(cè)是目前最有效的、無(wú)創(chuàng)的在體細(xì)胞內(nèi)代謝物檢測(cè)方法。在過(guò)去的幾十年里面，MRS 已經(jīng)從以往的實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)了我們的日常臨床檢查工作當(dāng)中，并成為目前臨床常規(guī)疾病診斷應(yīng)用較廣泛的一種檢查方法。在體磁共振頻譜同時(shí)又是一種能對(duì)被檢查組織中代謝物變化進(jìn)行分析并定量的方法。MRS 信號(hào)所提供的定量信息一般是以頻域的方式出現(xiàn)，并以頻譜的形式表現(xiàn)出來(lái)。在一般大腦磁共振頻譜檢查中，所得的各種常見代謝物包括：NAA、Cho、

2、Cr、和mI。此外還包括少量的谷氨酸（Glu ）、谷氨酰胺（Gln ）、乳酸（Lac ）和γ-氨基丁酸（GABA ）。這些代謝物在大腦中含量的變化往往早于、或與臨床癥狀發(fā)生同時(shí)出現(xiàn)，并為疾病的發(fā)展及預(yù)后、治療效果評(píng)價(jià)提供重要的參考信息。
　　 目前磁共振頻譜信號(hào)檢測(cè)的方法有兩種，分別是通過(guò)三維梯度層面定位并形成信號(hào)的單體素頻譜掃描方法及提供MRI空間相位編碼的頻譜成像兩種方法。然而我們知道，根據(jù)磁共振掃描系統(tǒng)所獲得的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行

3、代謝物濃度定量是一種技術(shù)含量較高并且相對(duì)復(fù)雜的方法。這一處理過(guò)程中涉及大量不同的物理原理和技術(shù)方法，使得這個(gè)問(wèn)題尤其是對(duì)于初學(xué)者，顯得更為復(fù)雜。在過(guò)去的十多年中，已經(jīng)出現(xiàn)了很多種類型的物理模型和算法，但是其中只有一小部分的方法適合而又被廣泛應(yīng)用于臨床研究。這些軟件程序數(shù)據(jù)包里一般都包括一些自動(dòng)的或者互動(dòng)預(yù)處理方法，例如頻率偏移校正、填零和一階校正、以及由于渦流效應(yīng)引起的相位差校正等方法?？偟膩?lái)說(shuō)，磁共振頻譜定量其實(shí)就是一種數(shù)據(jù)處理的過(guò)程

4、。
　　 我們將會(huì)簡(jiǎn)要的介紹一些常用于磁共振頻譜定量的后處理方法。所有的后處理方法都是通過(guò)掃描儀獲得更多的數(shù)據(jù)及修改參數(shù)來(lái)進(jìn)行濃度定量。但是，對(duì)于目前臨床常用的幾種磁共振頻譜定量處理軟件的比較及選擇方面介紹的文章相對(duì)較少。為了為將來(lái)磁共振頻譜定量研究選擇合適的后處理軟件，本文將會(huì)對(duì)目前3種的常用后處理軟件：LCModel、SAGE、Functool 進(jìn)行比較，分析三者之間的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇出較為優(yōu)秀的軟件，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)第一部分結(jié)果選擇

5、合適的后處理軟件，比較PRESS和STEAM 序列對(duì)大腦中央前回的代謝物絕對(duì)定量的差異，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，為將來(lái)磁共振頻譜數(shù)據(jù)采集序列選擇及后處理軟件選擇提供參考依據(jù)。
　　 方法：
　　 14例健康成年人，年齡23-29 歲，平均年齡為26.1 歲，均為右利手。應(yīng)用美國(guó)GE公司1.5 T Signal HDx TwinSpeed 超導(dǎo)型磁共振成像系統(tǒng)及配套頭頸專用正交線圈。常規(guī)MRI 掃描: 所有受試者均進(jìn)行頭部 M

6、RI 平掃：采用FSGRE（TR/TE=4000ms/107ms ）獲取三維T2WI 解剖圖像，并使用PRESS 及STEAM 序列對(duì)左側(cè)大腦中央前回進(jìn)行單體素磁共振頻譜掃描，掃描參數(shù)為TE=30ms，TR=3000ms。每次掃描約4 ′30 ″及7 ′30 ″。
　　 掃描后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別通過(guò)LCModel、SAGE 及Functool 三種軟件進(jìn)行進(jìn)一步處理。其中利用LCModel 兩種序列掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出NAA、Cho

7、、Cr、mI、Glx 濃度及NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr的比值；SAGE 及Functool 僅對(duì)STEAM和PRESS 序列掃描數(shù)據(jù)處理，得出NAA/Cr、Cho/Cr 及mI/Cr 比值。處理后數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS13.0 處理，計(jì)算各代謝物濃度、及比值的均值及標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算結(jié)果用表示。其中三種軟件處理STEAM 序列所得代謝物比值采用多因素分析，以P<0.05 為有顯著性差異，并與文獻(xiàn)參考值進(jìn)行比較。
　　 另外根據(jù)前

8、一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)LCModel 處理PRESS和STEAM 序列得到數(shù)據(jù)中的四種代謝物濃度，并采用配對(duì)t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果，以P<0.05 為有顯著性差異。
　　 結(jié)果：
　　 三種軟件處理比值結(jié)果中除NAA/Cr 外，其他兩個(gè)比值（Cho/Cr、mI/Cr ）相互間存在不同程度的差異，其中Cho/Cr 比值中LCModel與SAGE 數(shù)據(jù)間沒有顯著差異，而這兩者均與Functool 存在顯著差異。mI/Cr 比值中，LC

9、Model與兩種軟件之間沒有顯著差異，而SAGE與Functool 之間存在顯著差異。LCModel 軟件分析得到Cho/Cr 比值與文獻(xiàn)偏差明顯。使用Functool 軟件進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，NAA/Cr、mI/Cr 比值與文獻(xiàn)結(jié)果間均存在偏差。
　　 使用SAGE 軟件對(duì)頻譜的波峰下面積分析并計(jì)算出比值，得出Cho/Cr、mI/Cr與文獻(xiàn)參考值間存在差異。根據(jù)前面一部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用LCModel 軟件PRESS和STEAM 序

10、列檢測(cè)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。兩種序列代謝物濃度比較后發(fā)現(xiàn)兩者之間沒有顯著差異，與參考文獻(xiàn)中代謝物濃度范圍比較，發(fā)現(xiàn)STEAM檢測(cè)所得濃度相對(duì)接近，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、序列的特征對(duì)兩種掃描序列進(jìn)行分析。
　　 結(jié)論：
　　 使用后處理軟件對(duì)于磁共振頻譜進(jìn)行定量處理，在譜線處理方面，各軟件均存在各自的優(yōu)劣，與文獻(xiàn)參考值之間各自均存在不同程度的差距，在基線的擬合及系統(tǒng)誤差處理方面LCModel 較SAGE 軟件及Functool 軟件