Магнитно-резонансная спектроскопия In vivo
-
Магнитно-резонансная спектроскопия (MRS)
- Неинвазивный метод, не содержащий ионизирующего излучения
- Используется для изучения метаболических изменений при различных заболеваниях
- Измеряет содержание внутримиоцеллюлярных липидов в мышцах
-
Процедура получения данных
- Регулировка магнитного поля для коррекции неоднородности
- Подавление сигнала воды для улучшения качества спектров
- Одиночная воксельная спектроскопия (SVS) для высокого пространственного разрешения
- Магнитно-резонансная спектроскопическая томография (MRSI) для двух- или трехмерных карт спектров
-
Количественная оценка данных
- Линейная комбинация для определения концентраций химических соединений
- Использование базовых наборов для численного моделирования
- Коммерческое и бесплатное программное обеспечение для количественной оценки
-
Последовательности импульсов
- STEAM и PRESS для получения спектров вместо изображений
- Адиабатические импульсы для равномерных углов поворота и снижения нагрева тканей
-
Последовательности пространственной локализации
- SPECIAL для пространственной локализации в одном измерении
- sLASER для современной системы локализации с двумя парами адиабатических импульсов
- Методы устранения загрязнения липидами: OVS, смещение плоскости ISIS, эхо-планарное считывание
-
Когерентность
- Путь когерентности для последовательности импульсов
- Последовательности типа спинового эха чередуются между +1 и -1
-
Пути когерентности в MRS
- После радиочастотного импульса спины имеют квантовую когерентность -1
- Импульсы перефокусировки меняют значение когерентности на +1 и обратно
- Для sLASER путь когерентности: [-1, 1, -1, 1, -1]
- Для ЛАЗЕРА путь когерентности: [-1, 1, -1, 1, -1, 1, -1]
- Для sPECIAL путь когерентности: [0, 1, -1]
-
Использование MRS
- MRS позволяет получать биохимическую информацию о тканях без биопсии
- MRS может использоваться для диагностики рака и определения агрессивности опухоли
- MRS используется для исследования рака, эпилепсии, болезни Альцгеймера и других заболеваний
-
Примеры применения MRS
- Диагностика туберкулеза гипофиза
- Диагностика рака предстательной железы
- Диагностика менингиомы
-
Биохимические вещества, изучаемые MRS
- Холинсодержащие соединения
- Креатин
- Инозитол и глюкоза
- N-ацетиласпартат
- Аланин и лактат
-
Функции биохимических веществ
- Холин: предшественник нейромедиатора NAAG, синтез жирных кислот и миелина
- Креатин: основной источник свободной энергии, измерение функции митохондрий
- Инозитол: антиоксидант, кофермент для образования коллагена
- Аланин: нейромедиатор, источник глутамата, маркер концентрации
- Лактат: конечный продукт анаэробного гликолиза, связывает поглощение глюкозы астроглией
-
Методы и оборудование
- MRS использует радиочастотные импульсы для получения биохимической информации
- Оборудование MRS настраивается для улавливания сигналов от различных химических ядер
- MRS используется в сочетании с МРТ для диагностики и мониторинга терапии
-
Повышенный уровень фенилкетонурии (ФКУ)
- Снижение уровня старения
- Преобразуется в ацетил-кофермент А
- Участвует в анаплеротической реакции для восполнения промежуточных продуктов цикла TCA
- Нейропротекторные свойства при инсульте
- Измененные уровни при кистозных поражениях и неонатальном дефиците пируватдегидрогеназы
- Участвует в биосинтезе пуринов, пиридинов, цистеина, глицина, 3-фосфоглицерата и других белков
- Повышенный уровень холестерина у пациентов с болезнью Альцгеймера
- Точная функция неизвестна
- Осморегулятор
- Модулятор нейромедиаторов
- Снижает уровень старения
- Предшественник глицина
- Добавка, помогающая облегчить беспокойство и некоторые случаи депрессии
- Необходим для выработки серотонина, мелатонина, витамина В3 (ниацина) и НАД+
- Повышенный уровень наблюдается при печеночной энцефалопатии
- Лечение легкой степени бессонницы
- Антидепрессант
- Предшественник нейромедиаторов адреналина, норадреналина и дофамина, а также гормонов щитовидной железы тироксина и трийодтиронина
- Преобразуется в ДОФА тирозиндегидроксилазой
- Ключевая роль в передаче сигнала
- Повышенные уровни при печеночной энцефалопатии
- Снижается с возрастом
- Имеет решающее значение для гомеостаза
-
Химический сдвиг воды
- Используется для неинвазивного определения изменений температуры in vivo
- Содержание воды при различных патологиях изменяется незначительно
-
Магнитно-резонансная спектроскопия (MRS)
- Визуализация протонов при определенном химическом сдвиге
- Метаболиты имеют уникальные химические сдвиги
- N-ацетиласпартат (NAA) указывает на потерю нейронной ткани
- Холин связан с обновлением мембран или ускорением клеточного деления
- Креатин и фосфокреатин отвечают за метаболизм энергии в мозге
- Липиды указывают на некроз
- Лактат указывает на гликолиз в условиях дефицита кислорода
- Мио-инозита снижается у пациентов с болезнью Альцгеймера, деменцией и ВИЧ-инфицированных
- Глутамат и глютамин указывают на гипераммониемию и печеночную энцефалопатию
- ГАМК и глутатион требуют метода J-связи для точного количественного определения
-
Ограничения MRS
- Низкий уровень передаваемого сигнала из-за низкой концентрации метаболитов
- Низкое временное и пространственное разрешение
- Неинвазивный метод для оценки метаболизма in vivo
-
Непротонный (1Ч) MRS
- 31P MRS: высокая чувствительность, высокое разрешение, выявляет метаболиты энергетического обмена
- 13C MRS: низкая чувствительность, используется для изучения гликогена и триглицеридов
- 23Na MRS: низкая чувствительность, интерес к клиническому потенциалу
- 19F MRS: высокая чувствительность, 100%-ная распространенность, используется для фармакокинетических исследований