#天文酷图#
[2001年09月01日]
【天空中的磁星 】
这一张银河系红外线影像的中央区域,标示著磁星候选者所在的位置。一般相信,磁星是银河系中磁力最强的磁铁。这些被观测者分类为软伽码射线灯塔(Soft Gamma Repeaters, SGRs)与变异的X光波霎(Anomalous X-ray Pulsars, AXPs),它们能量是来自于如城市般大小的高磁化自转中子星。它的磁场有多强呢?地球的磁场约有1高斯,这样的磁场可以让指南针偏转。地球上的实验室中,所能产生的最强磁场,大约有 100,000 高斯。然而,据估计,磁星的磁场竟可高达1,000,000,000,000,000 高斯。假使把像磁星这样的一个强大磁铁放在地球与月球的中间,那么你的信用卡将会被毁,你的钢笔也会被吸走。在1998年,有好几个太空船侦测到,在20,000光年远处的一个磁星SGR 1900+14,会发出强大的伽玛射线闪光。如今已经知道这一个强大的高能辐射会对于地球的电离层造成可以测量出来的效应。一般认为,这种高能量的闪光,是在磁星表面巨大磁场推挤与抬升中子星的外壳时所产生的。
信息来自：苏汉宗（成功大学 物理学系）
影像提供: E. L. Wright (U
[2001年09月01日]
【天空中的磁星 】
这一张银河系红外线影像的中央区域,标示著磁星候选者所在的位置。一般相信,磁星是银河系中磁力最强的磁铁。这些被观测者分类为软伽码射线灯塔(Soft Gamma Repeaters, SGRs)与变异的X光波霎(Anomalous X-ray Pulsars, AXPs),它们能量是来自于如城市般大小的高磁化自转中子星。它的磁场有多强呢?地球的磁场约有1高斯,这样的磁场可以让指南针偏转。地球上的实验室中,所能产生的最强磁场,大约有 100,000 高斯。然而,据估计,磁星的磁场竟可高达1,000,000,000,000,000 高斯。假使把像磁星这样的一个强大磁铁放在地球与月球的中间,那么你的信用卡将会被毁,你的钢笔也会被吸走。在1998年,有好几个太空船侦测到,在20,000光年远处的一个磁星SGR 1900+14,会发出强大的伽玛射线闪光。如今已经知道这一个强大的高能辐射会对于地球的电离层造成可以测量出来的效应。一般认为,这种高能量的闪光,是在磁星表面巨大磁场推挤与抬升中子星的外壳时所产生的。
信息来自：苏汉宗（成功大学 物理学系）
影像提供: E. L. Wright (U
黑洞或中子星为奇异的宇宙天体提供了燃料
天文学家发现，X射线辉光表明，黑洞或中子星为奇异的宇宙天体提供了燃料。证据来自一类新的爆炸恒星中的第五颗，也是迄今为止最亮的一颗。从20亿光年外的星系发出的明亮爆炸，是迄今为止发现的最明亮的宇宙天体。它是这类新的爆炸恒星及其长时间发光的残余物中已知的第五个天体，为天文学家提供了更多关于这些神秘爆炸的动力的线索。
这类天体会迅速变亮，在紫外线和蓝光中发出耀眼的光芒，并在高能X射线和低能无线电波中持续出现数月。
新发现的X射线被称为AT2020mrf，在爆炸发生一个月后，其亮度是原始天体的20倍。即使在这个新物体被发现一年后，它的X射线也比原来的天体发出的X射线亮200倍。
最初于2020年6月12日发现了一个新的明亮的光爆发，但天文学家当时没有意识到它是什么。其中一个天文台是基于太空的钱德拉X射线天文台，它是世界上最强大的X射线望远镜。2021年6月，在最初的超新星爆发一年后，它从同一位置捕获了X射线。该信号源的信号，比预期的要亮10倍，是爆炸后一年原始天体信号的200倍。
更令人兴奋的是，钱德拉X射线探测和原始SRG X射线观测的强度也在数小时到数天内发生了变化。事实证明，这种耀斑特征可以告诉天文学家很多。闪光的持续时间让人感觉到物体有多紧凑或多大。一个紧凑的物体，如一个活跃的吞噬黑洞或一个快速旋转的高磁性中子星，将产生所看到的强烈而多变的X射线信号。这些也是原始宇宙天体的两个最有可能的残余物，但AT2020mrf观测提供了更大的确定性。
进一步观察并在早期用多种类型的光捕捉这些天体，将有助于研究人员更多地了解这类新的超新星，以及什么类型的恒星最终会像这种天体一样爆炸。
天文学家发现，X射线辉光表明，黑洞或中子星为奇异的宇宙天体提供了燃料。证据来自一类新的爆炸恒星中的第五颗，也是迄今为止最亮的一颗。从20亿光年外的星系发出的明亮爆炸，是迄今为止发现的最明亮的宇宙天体。它是这类新的爆炸恒星及其长时间发光的残余物中已知的第五个天体，为天文学家提供了更多关于这些神秘爆炸的动力的线索。
这类天体会迅速变亮，在紫外线和蓝光中发出耀眼的光芒，并在高能X射线和低能无线电波中持续出现数月。
新发现的X射线被称为AT2020mrf，在爆炸发生一个月后，其亮度是原始天体的20倍。即使在这个新物体被发现一年后，它的X射线也比原来的天体发出的X射线亮200倍。
最初于2020年6月12日发现了一个新的明亮的光爆发，但天文学家当时没有意识到它是什么。其中一个天文台是基于太空的钱德拉X射线天文台，它是世界上最强大的X射线望远镜。2021年6月，在最初的超新星爆发一年后，它从同一位置捕获了X射线。该信号源的信号，比预期的要亮10倍，是爆炸后一年原始天体信号的200倍。
更令人兴奋的是，钱德拉X射线探测和原始SRG X射线观测的强度也在数小时到数天内发生了变化。事实证明，这种耀斑特征可以告诉天文学家很多。闪光的持续时间让人感觉到物体有多紧凑或多大。一个紧凑的物体，如一个活跃的吞噬黑洞或一个快速旋转的高磁性中子星，将产生所看到的强烈而多变的X射线信号。这些也是原始宇宙天体的两个最有可能的残余物，但AT2020mrf观测提供了更大的确定性。
进一步观察并在早期用多种类型的光捕捉这些天体，将有助于研究人员更多地了解这类新的超新星，以及什么类型的恒星最终会像这种天体一样爆炸。
MRS常见病例应用（来自：医学影像技师之家）
图1
正常新生儿MRS
1. Cho为最高峰，NAA低于Cho，
2. 1岁以后随着髓鞘化的逐渐完成而发生逆转，Cr是能量代谢的物质，相对恒定。
3. LAC峰正常者检测不到。
缺血缺氧性脑病(HIE)
1. NAA的降低在LAC升高后数天才出现，提示乳酸过多积聚引起的神经元自身溶解，是不可逆性损伤的标志
2. Glx升高，是由于缺血缺氧引起神经递质释放进入突触间隙所致
3. MI升高，提示伴胶质增生及髓鞘化不良
图2
星形细胞瘤
1. 异常增生星形细胞侵犯正常神经元，典型表现
2. Cho显著升高，NAA显著下降，Cr中等下降
3. NAA/Cr比值下降和Cho/Cr比值升高
4. LAC峰可出现，LAC峰的存在不能反映肿瘤的良恶性，但其浓度的增加反映肿瘤的缺氧程度
5. 利用NAA/Cr，NAA/Cho，Cho/Cr及LAC/Cr比值可对肿瘤进行分级，但以NAA/Cho及Cho/Cr反映肿瘤级别比较稳定。
6. 可判断肿瘤复发，残存与术后瘢痕及放疗改变
图3
M，28，左颞星形细胞瘤II级
脑肿瘤和脑部感染性病变的鉴别：
脑部感染性病变 LAC峰升高明显，NAA，Cr，Cho下降不明显
脑膜瘤
脑外肿瘤，其特点为：
1. Cho 显著增高，Cr明显降低
2. NAA消失“M” peak
3. Ala出现
图4
脑梗塞
急性期:
1. 梗塞区NAA显著降低, Cho及Cr亦降低LAC升高明显；
2. 边缘区LAC升高,其余不明显,为缺血带，LAC升高区远大于T2WI高信号区
慢性期:LAC↑NAA↓Cho↓Cr↓
NAA的减低与临床预后分级有相关性
72小时NAA消失区域代表脑梗死区
LAC/NAA比值(LNR)来判断:
LNR＞1.0代表梗死区
LNR ＜1.0为非梗死区
再灌注时,LAC可一度接近正常,但再灌注损伤时,再次LAC升高,NAA降低
图5
图6
颞叶癫痫
1. 海马硬化，神经元减少和胶质细胞增生
2. NAA峰值降低，减少22%，减少说明癫痫灶内神经元的缺失，受损和功能活动异常；Cho和Cr可增加25%和15%，反映胶质细胞增生。
定位及定侧：
1. NAA/Cho+Cr≥0.72为正常,双侧比值差 大于0.05或双侧较正常对照低时异常.
2. 在癫痫发作时和发作后7小时内采集，发现致痫侧有LAC峰出现，说明癫闲发作时局部脑组织糖酵解加，LAC峰对定侧很有价值，但在发作间歇期，LAC几乎不出现
MRS在癫痫诊治的应用
1. 对颞叶癫痫的定侧敏感性高于MRI敏感性87%,准确率96%.
2. 可发现双侧病变,双侧NAA/Cho+Cr 均低者手术效果差
3. 二者结合有利于癫痫灶术前准确定位
多发性硬化(MS)
以前认为MS是由于轴突脱髓鞘致传导通路阻断是MS引起神经损害的主
要原因。现通过MRS研究认为轴突功能损害是主要原因。
MS活动期
1. Cho↑ Lipid↑ (髓鞘脱失的标记)
2. Lac↑ (急性炎症反应标志物)
3. NAA↓(轴突功能障碍或破坏)
MS非活动期
1. NAA降低(轴突损害)
2. MI升高(胶质增生)
3. 病变周围正常的脑白质(NAWM)亦有NAA降低,且离病变中央距离的不同NAA降低也不同,代表白质病变的进展范围,同时说明轴突损伤是疾病进展的机制。
图7
图8
肝性脑病
男，46岁肝炎后肝硬化8年，间断性行为异常10月，再发5天，肝性脑病I期，肝功能失代偿期(chiddC级)，2型糖尿病，门脉高压，脾切除术后
MRS: Glx(谷氨酸类化合物) 升高
图9
转移癌MRS：Cr（肌酸）明显升高
图10
MRS在前列腺肿瘤中的应用
1. 超声、CT、MRI诊断前列腺癌，敏感性特异性都不高
2. MRS使前列腺癌的诊断重现生机，MRI与3D-MRS相结合评价前列腺癌
3. 敏感性95％，特异性91％的，是最为理想的检出前列腺癌的方法。
4. 前列腺癌在MRS上表现为较高的Cho峰，同时特异性的枸橼酸盐（ Citrate）峰明显减低，对前列腺癌的诊断特异性较高
5. MRS技术:选择序列参数、定位、饱和带、匀场常规自动预扫描自动匀场和水脂抑制，要求线宽小于15Hz，方可进行MRS数据采集
6. 数据后处理分析
正常前列腺MRS
图11
图12
正常前列腺MRS谱线表现Cit高于Cho+Cr
图13
MRS在肝脏病变中的应用
1. 肝脏MRS受呼吸运动的影响较大
2. 肝脏富含液体，强大水信号以及肝脏周围脂肪信号的影响，波谱采集受到干扰
3. 识别正常肝组织与肝癌的准确率达100％
4. 区分正常肝组织与肝硬化组织的准确率为92％
5. 区分肝硬化与肝癌的准确率为98％
6. 1H MRS研究强烈提示肝细胞癌Cho明显高于自体正常肝组织
肝脏MRS扫描技术
1. 应用单体素，准确定位，避开血管、胆管、脂肪组织，减少染，体素25X25mm
2. 兴趣区周围加饱和带，减少周围组织干扰
3. 采用多次分段屏气法，呼吸训练，保持每次屏气一致，消除呼吸运动伪影
4. 常规自动预扫描严格匀场:线宽小于20Hz，水抑制大于95％，方可进行MRS数据采集
5. 数据后处理分析
图14
肝癌
任何一项工作，不管是个人或群体去进行，都需要反复操作、辛勤劳动才能完成。每一次具体实践的过程中，都会有成绩与失误、经验与教训，及时总结就会及时取得经验教训，提高认识和工作技能
图1
正常新生儿MRS
1. Cho为最高峰，NAA低于Cho，
2. 1岁以后随着髓鞘化的逐渐完成而发生逆转，Cr是能量代谢的物质，相对恒定。
3. LAC峰正常者检测不到。
缺血缺氧性脑病(HIE)
1. NAA的降低在LAC升高后数天才出现，提示乳酸过多积聚引起的神经元自身溶解，是不可逆性损伤的标志
2. Glx升高，是由于缺血缺氧引起神经递质释放进入突触间隙所致
3. MI升高，提示伴胶质增生及髓鞘化不良
图2
星形细胞瘤
1. 异常增生星形细胞侵犯正常神经元，典型表现
2. Cho显著升高，NAA显著下降，Cr中等下降
3. NAA/Cr比值下降和Cho/Cr比值升高
4. LAC峰可出现，LAC峰的存在不能反映肿瘤的良恶性，但其浓度的增加反映肿瘤的缺氧程度
5. 利用NAA/Cr，NAA/Cho，Cho/Cr及LAC/Cr比值可对肿瘤进行分级，但以NAA/Cho及Cho/Cr反映肿瘤级别比较稳定。
6. 可判断肿瘤复发，残存与术后瘢痕及放疗改变
图3
M，28，左颞星形细胞瘤II级
脑肿瘤和脑部感染性病变的鉴别：
脑部感染性病变 LAC峰升高明显，NAA，Cr，Cho下降不明显
脑膜瘤
脑外肿瘤，其特点为：
1. Cho 显著增高，Cr明显降低
2. NAA消失“M” peak
3. Ala出现
图4
脑梗塞
急性期:
1. 梗塞区NAA显著降低, Cho及Cr亦降低LAC升高明显；
2. 边缘区LAC升高,其余不明显,为缺血带，LAC升高区远大于T2WI高信号区
慢性期:LAC↑NAA↓Cho↓Cr↓
NAA的减低与临床预后分级有相关性
72小时NAA消失区域代表脑梗死区
LAC/NAA比值(LNR)来判断:
LNR＞1.0代表梗死区
LNR ＜1.0为非梗死区
再灌注时,LAC可一度接近正常,但再灌注损伤时,再次LAC升高,NAA降低
图5
图6
颞叶癫痫
1. 海马硬化，神经元减少和胶质细胞增生
2. NAA峰值降低，减少22%，减少说明癫痫灶内神经元的缺失，受损和功能活动异常；Cho和Cr可增加25%和15%，反映胶质细胞增生。
定位及定侧：
1. NAA/Cho+Cr≥0.72为正常,双侧比值差 大于0.05或双侧较正常对照低时异常.
2. 在癫痫发作时和发作后7小时内采集，发现致痫侧有LAC峰出现，说明癫闲发作时局部脑组织糖酵解加，LAC峰对定侧很有价值，但在发作间歇期，LAC几乎不出现
MRS在癫痫诊治的应用
1. 对颞叶癫痫的定侧敏感性高于MRI敏感性87%,准确率96%.
2. 可发现双侧病变,双侧NAA/Cho+Cr 均低者手术效果差
3. 二者结合有利于癫痫灶术前准确定位
多发性硬化(MS)
以前认为MS是由于轴突脱髓鞘致传导通路阻断是MS引起神经损害的主
要原因。现通过MRS研究认为轴突功能损害是主要原因。
MS活动期
1. Cho↑ Lipid↑ (髓鞘脱失的标记)
2. Lac↑ (急性炎症反应标志物)
3. NAA↓(轴突功能障碍或破坏)
MS非活动期
1. NAA降低(轴突损害)
2. MI升高(胶质增生)
3. 病变周围正常的脑白质(NAWM)亦有NAA降低,且离病变中央距离的不同NAA降低也不同,代表白质病变的进展范围,同时说明轴突损伤是疾病进展的机制。
图7
图8
肝性脑病
男，46岁肝炎后肝硬化8年，间断性行为异常10月，再发5天，肝性脑病I期，肝功能失代偿期(chiddC级)，2型糖尿病，门脉高压，脾切除术后
MRS: Glx(谷氨酸类化合物) 升高
图9
转移癌MRS：Cr（肌酸）明显升高
图10
MRS在前列腺肿瘤中的应用
1. 超声、CT、MRI诊断前列腺癌，敏感性特异性都不高
2. MRS使前列腺癌的诊断重现生机，MRI与3D-MRS相结合评价前列腺癌
3. 敏感性95％，特异性91％的，是最为理想的检出前列腺癌的方法。
4. 前列腺癌在MRS上表现为较高的Cho峰，同时特异性的枸橼酸盐（ Citrate）峰明显减低，对前列腺癌的诊断特异性较高
5. MRS技术:选择序列参数、定位、饱和带、匀场常规自动预扫描自动匀场和水脂抑制，要求线宽小于15Hz，方可进行MRS数据采集
6. 数据后处理分析
正常前列腺MRS
图11
图12
正常前列腺MRS谱线表现Cit高于Cho+Cr
图13
MRS在肝脏病变中的应用
1. 肝脏MRS受呼吸运动的影响较大
2. 肝脏富含液体，强大水信号以及肝脏周围脂肪信号的影响，波谱采集受到干扰
3. 识别正常肝组织与肝癌的准确率达100％
4. 区分正常肝组织与肝硬化组织的准确率为92％
5. 区分肝硬化与肝癌的准确率为98％
6. 1H MRS研究强烈提示肝细胞癌Cho明显高于自体正常肝组织
肝脏MRS扫描技术
1. 应用单体素，准确定位，避开血管、胆管、脂肪组织，减少染，体素25X25mm
2. 兴趣区周围加饱和带，减少周围组织干扰
3. 采用多次分段屏气法，呼吸训练，保持每次屏气一致，消除呼吸运动伪影
4. 常规自动预扫描严格匀场:线宽小于20Hz，水抑制大于95％，方可进行MRS数据采集
5. 数据后处理分析
图14
肝癌
任何一项工作，不管是个人或群体去进行，都需要反复操作、辛勤劳动才能完成。每一次具体实践的过程中，都会有成绩与失误、经验与教训，及时总结就会及时取得经验教训，提高认识和工作技能
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