實驗結果討論

5.1.1 勻場對頻譜之影響

勻場不論在MRS 或者 CSI 的實驗中皆扮演舉足輕重的角色，尤其是在 CSI 的 實驗中更是明顯，而勻場的好壞會直接影像到 FID(圖 5-1 5-2)，可以看見在勻場 不佳的情況底下會造成FID 中頻率成分會有所變化，也會看見在 FID 末端的訊號 衰減較為嚴重。

圖 5-1 勻場不佳之 FID[12]

圖 5-2 勻場較佳之 FID[12]

在整體的實驗中，勻場本身並不包含在實際掃描的過程中，而是在收取 CSI 資料前的一個前置作業，所以在每次實驗的最開端是必須將勻場最佳化的，目前 常 用 的 最 佳 化 的 方 法 有 半 手 動 勻 場 、 快 速 自 動 地 圖 勻 場 技 術(Fast Automatic

Shimming Tech by MAP，FASTMAP)以及場圖勻場(MapShim)，第一者乃是直接調 整各勻場頻道，紀錄每次微調所得到FID 的訊號大小，從中取 FID 最大者為最佳 數值，第二者是利用開啟梯度磁場將物體訊號投影至六個軸向上，以此六個投影 的訊號形狀大小回推空間中磁場的分布，然後再計算各勻場頻道應輸出之功率大 小，再將訊號投影一次估計誤差，以此反覆疊代數次以求得最佳化勻場，第三者 是擷取雙回音的梯度回音影像(Dual echo gradient echo)，將兩者之相位影像(Phase image)相減併除以兩個 echo 的時間差來求磁場圖(Field map)，以此計算各勻場頻道 應輸出之功率大小。

然後再用以校正收取的影像訊號，此校正會放大雜訊，其雜訊放大程度隨深度增 分布，此原因應為部份體積效應(Partial volume effect)造成，由於 CSI 解析度低使 得單一體素跨越樣品內外幅度變化大，使得此效應在內插後的影像上更為明顯，

惡性腫瘤會使神經元結構破壞使 NAA 下降，惡性神經膠質瘤會提高代謝活性使

Lac/Cr、Gly/Cr 上升，其中又以 Lac/Cr、Gly/Cr 的差異性最高。

Gly 為一種抑制性神經傳導物質，作用機制是與其受體結合後開啟氯離子通道，

在腫瘤區域呈現訊號上升之趨勢，並且在腫瘤外圍呈現更高訊號之趨勢，與過去 研究結果相似[19]，推測造成此分佈乃是腫瘤中心區域組織缺乏血液供應使得生長 速度緩下，而外側組織血液供應充足使生長速度相對於中心快，並且腫瘤組織有 向外延伸之趨勢；在Lac 與 Gly 影像其分佈非常吻合，皆在腫瘤區域呈現高訊號，

其 Lac 在腫瘤中心之高訊號可推測其缺乏血液供應而產生無氧呼吸，而 Gly 可推 測在腫瘤中心惡性度較周為高，但從Gly 具有促進神經細胞生存功能[18]上看來，

亦有可能是腫瘤中心細胞因為其生長環境惡劣(血管供應不良)而分泌 Gly 以求生 存。

5.1.4 頻譜之定量方法討論

本實驗中CSI 的在定量方法上屬於相對定量，目前定量方法以峰形擬合(Peak fitting)為主，以勞倫斯線形(Lorentzian shape)去擬合頻譜中各個代謝物的 peak，計 算其最小差方誤差(Least square error)來疊代求得個代謝物之訊號大小，其頻譜需有 較高的頻譜解析度，因此大部分皆使用頻譜中的實部(real part)訊號來擬合，故頻 譜需要做相位校正以及基線校正，絕對定量則需要再考慮線圈在空間上的靈敏度、

物體對線圈的承載(Loading)以及標準樣品的訊號。然而現今頻譜的定量已有穩定 的商用軟體，該軟體為線性組合模型(Linear Combination Model，LC Model)[20](圖 5-3)，該軟體廣泛用於 NMRS、in vivo MRS 及 CSI 的相對定量及絕對定量，未來 希望能以此軟體做更準確之代謝物定量。

圖 5-3 LC Model 之分析介面[20]

5.1.5 CSI 之參數與掃描時間關係探討

從實驗結果中可以發現CSI 提供代謝物在不同組織位置含量的能力，而 MRS 僅提供單一局部 VOI 的頻譜訊息，在空間定位上 CSI 比 MRS 具有更全面性的偵 測，所以 CSI 更能提供腫瘤邊界的描繪與分佈，然而，實驗進行時由於 CSI 的取 像範圍比MRS 大上許多倍，故對勻場的敏感度更為高以致於在組織介面或邊界的 頻譜訊號及解析度較為低，此外部分體積效應亦使 CSI 的實際解析度更為低。另 一方面，CSI 之空間編碼為相位編碼，因此造成掃描時間非常冗長，活體大鼠的掃 描時間即需要一小時四十分鐘，掃描時間拉長將使過程中鼠腦位置移動機率上升，

而在取向過程中的移動會使頻譜扭曲並且使鄰近頻譜交疊，而在掃描時間已達如 此長的時間下，空間解析度亦使相位編碼階數受限制，因而使實際的參數需要採 取低空間解析度以避免更長的掃描時間。低空間解析度將使細部的組織代謝物分 佈模糊化，亦會提高部分體積效應，從假體實驗的代謝物影像中即可看見此效應

在邊界所造成的效果，對於組織或腫瘤邊界的界定將造成一定程度的影響。

本論文的CSI 為 spin echo CSI，是激發單張截面，再加上空間編碼梯度磁場來 做空間解析，為避免頻譜 aliasing 的問題，需要將 FOV 設定到包含整個腦部切面 影像，在維持相同解析度下就需要增加矩陣大小，使相位編碼次數增多，最後拉 長整體掃描時間，然而，aliasing 的問題可以透過修改激發方式來解決，使 FOV 縮 小及矩陣大小降低。激發的脈衝實際上可以更改成PRESS 的 voxel selection，利用 VOI 的激發來避免外界區域產生訊號而 aliasing，而此一做法能有效降低矩陣大 小。

在本論文的鼠腦實驗中，實際上能將矩陣邊長縮為原本的二分之一，根據掃 描時間的公式，掃描時間會降為原本的四分之一，也就是二十五分鐘，對於冗長 的掃描時間是大幅改善，但對於提高解析度以及動態的代謝物掃描，在此脈衝序 列下還是難以實行，由於代謝物本身訊號非常小，所以提高對代謝物訊號的靈敏 度將是一大課題。

另一方面，不論是spin echo CSI 或是 PRESS CSI 皆是傳統的 CSI 作法，亦即 使用相位編碼作為空間編碼，使用相位編碼雖然耗時，但是可以避免化學位移假 影以及頻譜在空間上的疊加，而綜觀此脈衝序列填K space 的方法，其收訊效率不 佳，未來改進傳統CSI 脈衝序列的收訊效率將是另一大課題。