MRS

در سیستم های MRIعلاوه بر تصویربرداری، امکان مشاهده محیط های شیمیائی با استفاده از تکنیک ام آر اسپکتروسکوپی فراهم شده ا.به عنوان مثال اسپکتروسکوپی بر پایه اتم هیدورژن قادر است میزان متابولیت‌ها را در مغز انسان مشخص کند و در شرایط پاتولوژیکی مثل تشنج، تومور سکته، ام‌اس و تومور برای ارزیابی بیماری کمک‌کننده باشد.

در واقع از آنجا که تغییرات متابولیک در بدن انسان سریعتر از تغییرات آناتومیک و فیزیولوژیک نمایان میشود استفاده از این روش نقش مهمی در آشکارسازی و تشخیص زودرس سرطانها عفونتها تغییرات متابولیتیی و بسیاری بیماریهای دیگر میتواند داشته باشد.ابعلاوه می تواند جهت شفاف سازی یافته های مشکوک تصویربرداری مورد استفاده قرار گیرد.

 

مزایای MRS :

– یک روش غیرتهاجمی است.
– می توان برای مونیتورینگ تغییرات شیمیائی بافت ها استفاده کرد.
– به طور همزمان می توانیم چندین متابولیت را ارزیابی کنیم.

 

 

دو نمونه از مواردی که MRS در مغز بسیار کمک کننده است:

۱- تهاجم (Glioblasoma multiform (GBM تومور به بافت های اطرافش که در تصاویر معمولی T2 مشخص نیست ولی بوسیله MRSمی توان آنرا مشخص کرد.

۲-بوسیلهMRS می توان دو نوع ضایعه که ظاهری شبیه همدیگر در تصاویر معمولی MRIدارند مثل عود تومور و نکروز تومور بعد از رادیوتراپی را از هم تمایز داد

 

معرفی طیف ام آر اس:

در MRS به جای تصویر طیفی از دامنه سیگنالهای MR برحسب فرکانس تشدید آنها (در واحد هرتز یاppm)خواهیم داشت.محور افقی طیف حاصل بیانگر مقدار شیفت شیمیایی هریک از این مواد است و محور عمودی مشخص کننده مقدارکمیت مبین این شیفت شیمیایی است که همان سیگنال حاصل از تشدید مغناطیسی هسته میباشد.با بررسی پیکهای بیانگر متابولیتهای مختلف ونحوه کاهش یا افزایش آنها میتوان وضعیت های کلینیکی مختلفی را تشخیص داد.

 

 

به بیان ساده MRIوMRS دو نوع مختلف از اطلاعات را ثبت می کنند:

MRI : اختلاف فرکانسها تصویر را می سازد.
MRS : اطلاعات شیمیایی بافت ها طیف ها را می سازد.
MRI : تمامی سیگنال ها از تمامی بافت ها (پروتون ها) استفاده می شود برای ساخت تصویر.
MRS: سیگنال آب و چربی بسیار بزرگ است و سایر متابولیت ها را غیرقابل مشاهده خواهد کرد بنابراین سیگنال آب و چربی حذف می شود

 

تجهیزات و شرایط مورد نیاز برای انجام MRS:

– یک میدان مغناطیسی قوی و هموژنوس برای تشخیص و تمایز طیف ها (حداقل ۱٫۵تسلا)
– پروتکل های ویژه برای انجام MRS
– نرم افزاری که قابلیت ارزیابی و پردازش اسپکتروسکوپی را داشته باشد.
– سیستم Radiofrequencyموافق (براساس) پروتون مورد مطالعه H1 یا P31 یا ….
– حذف آب وچربی

 

جابجایی شیمیائی(شیفت شیمیای) :

هم زمان با کشف MRI اثر شیفت شیمیایی نیز مشخص شد. منشاء این اثر در پاسخ الکترونهای یک مولکول به میدان مغناطیسی نهفته است.در بحث MRI هسته یا پروتون تحت تأثیر یک میدان خارجی با شدت B0 قرار می گیرد و بنابراین با فرکانس لارمور یا B0 ɣ دور میدان می چرخد اما خود الکترون ها نیز یک اثر حفاظتی یا شیلد به دور پروتون یا هسته ایجاد می کند که این ثابت را ثابت Shieldingمی گوئیم هر چه ابر الکترونی و تعداد و خصوصیات الکترونگاتیویته الکترون بیشتر باشد این حفاظت بیشتر شده و بنابراین هسته مقدار خارجی واقعی میدان را نمی بیند پس انتظار داریم هیدروژنهائی که در بافت های با حفاظت کمتر الکترونی هستند میدان مغناطیسی خارجی بیشتری را دیده و طبق رابطه لارمور سریعتر دور میدان خارجی دوران می کنند در حالیکه برای بافت هائی نظیر چربی که پروتون های هیدروژن پیوندهای محکم تری با کربن ها و شیلد الکترونی بیشتر دارند با فرکانس لارمور کمتر دوران کند. در واقع متابولیت های مختلف دارای پیوندهای هیدروژنی مختلفی هستند و با توجه به اینکه شیفت شیمیائی در آنها مطابق با آنچه ذکر شد با هم فرق می کند می توانیم از آن در Spectroscopy استفاده کنیم.
و به طور مثال NAAکه شاخصی از بافت های عصبی است از کولین که شاخص غشاء سلولی است از هم تفکیک شود.

میدان موثر در هسته، Beff، میتواند بر حسب پارامتر شیلدینگ یا حفاظت توضیح داده شود:

〖B0〗_eff=B_0 (1-σ)

بنابراین فرکانس تشدید هسته به شکل زیر قابل بررسی است:

ν=γB0eff/2π=ν۰(۱-σ)

واحد shift شیمیائی براساس part per million: ppm ذکر می گردد که بنابر تعریف برابر است با نسبت اختلاف فرکانس چرخش بین دو هسته تقسیم بر فرکانس رزنانس دستگاه.
به طور مثال اگر فرکانس رزنانسی دستگاه بر حسب فرکانس رزنانسی آب تنظیم شده باشد shiftشیمیائی بین آب و چربی برابر است با :

برا ی مقایسه جابجایی شیمیایی اندازه گیری شده در میدانهای با قدرت متفاوت، بطور استاندارد جابجایی شیمیایی را بر اساس واحد قسمت در میلیون و نسبت به ماده مرجع گزارش می دهند. برای طیف اینویترو ۱H و ۱۳C، اغلب تترامتیل سالین(TMS) بعنوان مرجع در نظر گرفته می شود.که فرض می گردد دارای شیفت شیمیائی صفر است وبقیه مواد نسبت به آن سنجیده می شود.اختلاف جابجایی شیمیائی میان آب و چربی برابر ppm 3.5 است.

 

طیف ام آر اس که آب را در آن حذف کرده ایم حاوی پیک‌ های متابولیت‌ها خواهد بود که با استفاده از پیک هائی که هر کدام در فرکانس رزنانسی متفاوتی رزنانس کرده‌اند قابل تشخیص هستند. Line width ( پهنای پیک در نیمه ماکزیمم ارتفاع پیک) وشکل طیف گوسی یا لورنسین، فاز و سطح زیر منحنی مشخصات پیک هر کدام از این متابولیتهاست.
پیک‌ها به علت تفاوت در فرکانس رزنانس که به علت تفاوت در محیط شیمیایی متابولیت‌ها اتفاق می‌افتد از هم جدا می‌شوند.
سطح زیرمنحنی پیک متابولیت وابسته است به تعداد پروتون‌هایی که مشارکت داشته اندومیزان غلظت متابولیتها همینطور زمان T1 و T2 متابولیت‌ها

 

نوکلئون مورد استفاده در اغلب مطالعات پروتون H است به چند دلیل:

ضریب ژیرو مغناطیس بالاتر فراوانی پروتون H در بدن انسان پروتونی که در MRI معمولی استفاده می شود H است بنابراین MRS هم می تواند با همان سخت افزار مورد
استفاده برای MRI معمولی انجام شود به هر جهت نوکلئون های دیگر هم می تواند استفاده شود اگر RFcoil ها و
و سیستم الکترونیکی مناسب برای آنها در دسترس باشد

جابجایی شیمیائی(شیفت شیمیای) اساس ام ار اس است .

در واقع هم زمان با کشف MRI اثر شیفت شیمیایی نیز مشخص شد ه بود. ومنشاء این اثر در پاسخ الکترونهای یک مولکول به میدان مغناطیسی است.در بحث MRIهسته یا پروتون تحت تأثیر یک میدان خارجی با شدت B0 قرار می گیرد و بنابراین با فرکانس لارمور یا B0 ɣ دور میدان می چرخد اما خود الکترون ها نیز یک اثر حفاظتی یا شیلد به دور پروتون یا هسته ایجاد می کند که این ثابت را ثابت Shieldingمی گوئیم هر چه ابر الکترونی و تعداد و خصوصیات الکترونگاتیویته الکترون بیشتر باشد این حفاظت بیشتر شده و بنابراین هسته مقدار خارجی واقعی میدان را نمی بیند پس انتظار داریم هیدروژنهائی که در بافت های با حفاظت کمتر الکترونی هستند میدان مغناطیسی خارجی بیشتری را دیده و طبق رابطه لارمور سریعتر دور میدان خارجی دوران می کنند در حالیکه برای بافت هائی نظیر چربی که پروتون های هیدروژن پیوندهای محکم تری با کربن ها و شیلد الکترونی بیشتر دارند با فرکانس لارمور کمتر دوران کند. در واقع متابولیت های مختلف دارای پیوندهای هیدروژنی مختلفی هستند و با توجه به اینکه شیفت شیمیائی در آنها مطابق با آنچه ذکر شد با هم فرق می کند می توانیم از آن در Spectroscopy استفاده کنیم.
و به طور مثال NAA که شاخصی از بافت های عصبی است از کولین که شاخص غشاء سلولی است از هم تفکیک شود.

 

درام آر اسپکتروسکوپی از مغز سر بیمار داخل کویل قرار می‌گیرد. با استفاده از پروتکل PRESS یا STEAM اسپکتروم موردنظر به دست می‌آید

 

هر دو در کلینیک انجام میشوند ولیSNR پروتکل PRESS بیشتر است و به این دلیل بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد

 

در STEAM می توان TE کوتاهتری را نسبت بهPRESS انتخاب نمودو وقتی انجامMRS با TE پائین باشد استفاده از سکانس STEAMبهترخواهد بود

 

تکنیک ها از لحاظ پوشش در ناحیه مورد بررسی: تک وکسل(single voxel) به صورت یک وکسل برروی ناحیه مورد نظر استفاده می شود .حجم ۸cm3 در ۱٫۵ تسلا پیشنهاد می شود.
استفاده از واکسلهای کوچکتر نیز امکانپذیر است اما باعث کاهش SNR می شود.از همین رو پیشنهاد میشود که از وکسلهای کوچکتر در دستگاه های باشدت بالاتر استفاده شود:

 

 

مولتی وکسل: به صورت چندین وکسل بر روی ناحیه مورد نظر استفاده می شود و معمولاً برای بررسی ضایعات وسیع استفاده می شود نام دیگر این روش CSI: Chemical shift imagin است. پروتکل Multi Voxel میتواند به صورت ۲D یا ۳D انجام می شود

 

علی رغم مزایای استفاده از روشهای تک وکسل در موارد کلینیکی کاربرد آنها با محدودیت هایی نیز مواجه است.مهمترین این محدودیتها ,عدم توانمندی این روش در تعیین توزیع مکانی الگوی طیفی است,که در مواردی چون تومورهای مغزی بسیار مهم است

 

روشهای multi voxel با استفاده از گرادیان های کدگذاری فاز در دو بعد و متعاقبا در سه بعد گسترش یافتند.یکی از دشواری های روش Multi voxel دشواری یکنواخت سازی میدان مغناطیسی بر روی همه حجم مغز (به طور هم زمان )است..علاوه بر این معمولا زمانبر است زیرا شامل تعداد مراحل کد گذاری فاززیادی است.

 

در ام آر اس نیز کویل فرستنده باید یک پالس RF با قدرت مناسب برای نفوذ در بافت‌های مغز در ناحیه موردبررسی را تولید کند. میزان نفوذ پالس RF و میزان سیگنال به دست آمده (SNR) به Load Coil بستگی دارد که این Coil Loading به وسیله Electric Couductivity کویل و حجم ناحیه موردبررسی تعیین می‌شود.و به این دلیل بهتر است از کویل‌های مناسب برای ام آر اسپکتروسکوپی استفاده شود که بیشترین بازدهی را دارد.

 

قبل از انجام MRS هموژنیستی میدان مغناطیسی در کل مگنت باید (یک ppm) باشد و در ناحیه مورد نظر برای MRSباید (یک دهم ppm) باشد.
برای ایجاد میدان هموژن در وکسل از شیم کویل ها استفادمیشود

 

نکته مهم دیگر در انجام ام آر اس حذف آب و چربی به طور کامل است که متاسفانه به علت رعایت نکردن استانداردها در مراکز این اتفاق نمی افتد
سیگنال دریافت شده از آب ۱۰۰۰۰۰ بار بیشتر از سیگنال دریافتی از متابولیت ها در اسپکتروسکوپی است به همین دلیل سیگنال آب باید حذف شود.
حذف آب معمولاً با استفاده از پروتکل CHESS: Chemically selective saturation که قبل از پالس انتخاب مقطع ۹۰ درجه اعمال می شود باید انجام شود.

 

 

 

??????نمونه ای از طیف اب در نرم افزار مطلب که در یکی از مراکز تهران گرفته شده و اتر غیر یکنواختی میدان مغناطیسی وشیمینگ نامناسب که باعت پهن شدن پیک شده است

 

این عدم یکنواختی باعث تأثیرات نامطلوب فراوانی بر روی طیف ها نیز میشود که از جمله باعث کاهش نسبت سیگنال به نویز طیف ‌ها و حذف غیرکافی سیگنال آب نیز می‌شود

 

?????? نمونه ای از عدم حذف کامل آب علیرغم اتجام آن قبل از اجرای پروتکل ام ار اس

 

 

 

حذف چربی می تواند به چندین طریق انجام شود:

-استفاده از outer volume pulse: ovs
– استفاده از یکinversion pulse که عدم مزیت این روش این است که SNR کاهش می یابد.
– روش دیگر استفاده از frequency selective saturation pulse است ولی این روش مانع از دیده شدن متابولیت هائی مثل لاکتات و آلانین می شود که در همان ناحیه از طیف رزنانسی پیدا می کنند

 

کیفیت طیف های اسپکتروسکوپی براساس دو فاکتور اصلی سنجیده می شود
– میزان signal to noise‌ ارتفاع Peak متابولیت نسبت به نویز
قدرت تفکیک فضایی: (spectral resolutio) :پهنای peakکه تعیین می کند میزان جدا شدن متابولیت های مختلف از همدیگر چگونه است

 

اطلاعات طیف اسپکتروسکوپی به چندین فاکتور بستگی دارد:
– قدرت میدان مغناطیسی مگنت
– TE
– نوکلئون مورد استفاده(HوPو….)
–  نوع سکانس پالسی مورد استفاده

 

در TE بلند (۱۴۰ تا ۲۸۰ ms) فقط سیگنال متابولیت هائی که T2 طولانی دارند دیده می شود.
– Cho
– NAA
– Cr

 

متابولیت هائی مثل(Lactate) لاکتات، Alanine-آلانین نیز اگر مقدار آنها بیشتر از حد نرمال باشد براساس ضایعه پاتولوژی ممکن است دیده شوند.

 

 

در TE کوتاه (۳۵mse) یا کمتر متابولیت هائی با زمان T2 کوتاه مثل
– گلوتامات (glutamate)
– گلوتامین (glutamine)
– گاماآمینو بوتریک اسید(GABA)
-میواینوزیتول myo
– چربی و ماکرو مولکول ها نیز دیده میشوند.

 

طیف های حاصل ازTEپایین، حاوی سیگنال بیشتری از ترکیبات ونیز SNRبهتری هستند اما آلودگی آنها به آب و چربی بیشتر است.طیفهای TEبالا دارای SNR پایین تر, ترکیبات قابل رویت کمتر ولی طیفهایی با رزنانس تفکیک شده تر وخط زمینه صاف تر( یعنی ماکرو مولکول ها بهتر حذف میشوند)

 

اثر قدرت میدان مغناطیسی مگنت:هر چقدر قدرت میدان مغناطیسی افزایش یابد سیگنال به نویز افزایش می یابد و همینطورپیک متابولیت ها بهتر از هم جدا میشوند.

 

نوع سکانس پالسی مورد استفاده:
– دامنه پروتکل PRESSدو برابر STEAMاست.
– نسبت سیگنال به نویزPRESS ازSTEAM بالاتر است.
– وضوح لبه های وکسل در STEAMبهتر از PRESSاست چون ایجاد یک پروفایل برش واضح در پالس های۹۰ درجه راحت تر از پالس های ۱۸۰ درجه است

 

پروتکل های اسپکتروسکوپی بسیار حساس هستند و اگر به شکل صحیح انجام نشوند ممکن است آرتیفکتهائی باعث کاهش کیفیت آنها شود.

 

آرتیفکت های اسپکتروسکوپی:

مناسب نبودن یکنواختی میدان:

شاید مهمترین عامل تأثیرگذار بر روی کیفیت اسپکتروسکوپی درجه یکنواختی میدان مغناطییسی در ناحیه مورد نظر باشد .یکنواختی پائین باعث می شود که رزنانس پیکها با هم هم پوشانی داشته باشند ونسبت سیگنال به نویز کاهش پیدا کند و همینطور تأثیرات دیگری مثل این که حذف آب نیز به خوبی انجام نشود.

 

به هم خوردن یکنواختی میدان تحت تاثیر عوامل متعددی میتواند ایجاد می شود از جمله:
– شیمینگ نامناسب دستگاه
– وجود مواد پارامگننیگ در بدن بیمار مثل (ارتودنسی دندان ها)، شنت و بست های بعد از جراحی
– خونریزی
– کلسیفیکاسیون
– اختلاف پذیرفتاری مغناطیسی هوا و بافت
در بافت های نرمال شامل قسمت قدامی میانی تمپورال و انتهای لوب فرونتال و قسمت فوقانی کانال گوش به علت مجاورت با نواحی پر از هوا سینوس ها

 

جریان های ادی : یک اشکال سخت افزاری است. برای تحریک هر وکسل و جمع آوری داده های آن یک سری گرادیان هاروشن و خاموش می شود ,بکارگیری این گرادیان ها علیرغم نیاز به کاربرد آن هاایده آل نبوده و باعث ایجاد تغییراتی ناخواسته در فاز سیگنال دریافتی
در MRSمی گردد.در واقع رفتار غیر خطی گرادیان ها باعث ایجاد جریانهای ادی می شود و یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان ایجاد می کند که باعث بروز خطا در فاز سیگنال دریافتی می گردد.

 

حذف نامناسب سیگنال آب:
حذف نامناسب سیگنال آب به خودی خود مشکلی ایجاد نمی کند به جز اینکه باعث می شود پیک آب روی پیک ناحیه متابولیت مورد نظر همپوشانی پیدا کند.حذف نامناسب آب نتیجه یکنواختی ضعیف در دستگاه است یا درنتیجه استفاده نکردن flip angleمناسب برای حذف آب است.

 

حذف نامناسب چربی:
حذف نامناسب چربی باعث عدم مشاهده مناسب سیگنال لاکتات می گردد. واحتمال اینکه با سیگنال متابولیتهای دیگر مثل NAA تداخل پیدا کند هست

 

تأثیر حرکت:
حرکت تأثیر شدیدی بر روی سیگنال های اسپکتروسکوپی دارد و باعث کاهش قدرت تفکیک فضایی و S N R می شود و نیز باعث می شود چربی و آب به خوبی فرو نشانده نشده و نیزباعث تغییر محل Voxel می شود

 

 

 

 

دفازه شدن مغناطیسی خارج از وکسل:
تمام مغناطیسی شدن خارج از وکسل باید توسط گرادیان های crusher دفازه شده و از بین برده شود

 

 

 

 

روش معمول ا ستفاده از پالسهای فرو نشاننده خارج حجم مورد نظر(Outer volume suppression (Ovs است ??

 

 

انتخاب نامناسب پروتکل و محل نامناسب گرید:انتخاب پروتکل مناسب TE، کوتاه یا TE بلند،SVSیا Multi voxelدر اسپکتروسکوپی مهم است و نیاز به انتخاب صحیح و مهارت کارشناس دارد.

مثلا در نمونه زیر قراردادن حجم مورد نظر درمحل نامناسب بر روی استخوان جمجمه باعث آلوده شدن طیفها به چربی(lipid contamination) شده بود

 

 

ضایعات خیلی کوچک و محل نامناسب ضایعات:
برای تشخیص یک ضایعه توسط MRS باید اندازه آن۱تا۱/۵ سانتی متر باشد. همچنین چندین منطقه در مغز وجود دارد که به دلیل وجود اثرات اختلاف پذیرفتاری مغناطیسی نمیتوان از آن نواحی اسپکتروسکوپی انجام داد که از آن جمله میتوان به مناطق مجاور سینوسها اشاره نمود.

 

معیارها ی رد داده های ام ار اس:
برای پذیرش داده ها برای گزارش و کنترل کیفیت ملاک های زیر در نظر گرفته شد.
-عرض کامل طیف در ماکزیمم نیمه آن (FWHM)باید کمتر از ۰/۱ppm باشد.
-طیف نباید شامل آرتیفکتها (پیک دو تایی یا شکل نامتقارن )باشد.
-باقیمانده بعد از عمل peak fitting در صورت انجام مرحله کمی سازی دقیق نباید دارای ترکیبات غیر قابل توضیح باشند

 

سوالی که ممکن است پرسیده شود این است که آیا تزریقGD تأثیری بر روی انجام اسپکتروسکوپی دارد یا نه؟
طبق بعضی از منابع از جمله کتاب پیتر بارکر گادولینیوم توسط عروق و محیط خارج سلولی (Extra celular) جذب می شود و تأثیری بر متابولیت ها ندارد چرا که بیشتر متابولیت ها در فضای داخل سلولی ((intra cellular )قرار دارند.

اما مطالعاتی نیز نشان میدهد که در مورد بعضی از داروها اثراتی مشاهده شده است

 

 

کاربرد بالینی و معرفی متابولیت ها در MRS:

 

NAA(N-Acetyl-Aspartat):

بلندترین سیگنال در مغز نرمال را به خود اختصاص می دهد.که در نقطه.۲/۰۲ppm  تشدید می یابدو ناشی از گروهNاستیل در N استیل آسپارتات (NAA)با آغشتگی احتمالی به N استیل اسپارتل گلوتامیت (NAAG) در دستگاه با قدرت مغناطیسی بالاست.

ان استیل اسپارتات در داخل میتوکندری نرونها از آسپارتات و استیل کوا سنتز مییابد

ان استیل اسپارتات بر پایه یک سری شواهد به عنوان مارکر اعصاب(نرونها)در نظر گرفته میشود

برای نمونه با استفاده از روشهای ایمنو سیتو کمیکال نشان داده شده استکه NAA غالبا در نرون ها اکسونها و دندریت های سیستم عصبی مرکزی قرار گرفته است

 

مطالعه بیماریهای شناخته شده ای که با از بین رفتن نرونها و یا آکسونها مرتبط میشود )مانند سکته تومورهای مغزی پلاکهای ام اس هم نشاندهنده کاهش NAA بوده اند

همچنین مدل های حیوانی با آسیب نرونی مزمن هم بستگی خوبی میان مقدار NAA )اندازه گیری شده بوسیله ام آراس و اندازه گیریهای آزمایشگاهی بقای نرونی به نمایش گذاشته است.

 

 

Cr(Creatine):

سیگنال کراتین یک پیک مرکب از کراتین وفسفوکراتین است که ترکیباتی هستند که در متابولیسم انرژی از طریق بر هم کنش کراتین کیناز که منجر به تولید ATP می شودشرکت دارند

کراتین میزان انرژی ذخیره شده را نشان می دهدودر دو ناحیه از طیف ظاهر می شودیکی در ۳٫۰۳ ودیگری در ۳٫۹۳ppm

کراتین هم توزیع منطقه ای متفاوتی دارد و مقدار آن در ماده سفید مغز نرمال کمتر از ماده خاکستری است.میزان کراتین به بیوسنتز کراتین در کبد و کلیه ها و انتقال آنها به مغز و عضلات نیز بستگی دارد بیماریهای نادری وجود دارد که به علت نقص در سنتز کراتین در کبد اتفاق می افتد بنابراین ممکن است حتی بیماریهای کبدی منجر شود به کاهش کراتین در مغز.

 

Cho(choline):

سیگنال کولین در ppm 3/2 ناشی از تری متیل آمین گلایسو فسفوکولین (GPC) Glycophpsphocholine trimetyleamin(NH 9 PC(phosphocholine)) و مقداری کولین
آزادرزنانس پیدا می کند

این ترکیبات در سنتز و واپاشی غشاء شرکت دارند و گزارش شده است که این ترکیب در بیماریهایی که حجم غشاءزیاد میشود مثل تومورها و سلولهای گلیال که محتوی میزان قابل توجهی کولین هستند افزایش مییابد.

فزایش کولین یک نشانه برای تشخیص تومورهای high grade مغزی- پروستات سینه و سایر قسمت هاست. بوسیله کولین می توان میزان تغییر سلول را بررسی کرد و میزان آن در تومورها افزایش می یابد

 

 

Lac (lactate):

لاکتات آخرین تولید از چرخه گلیکولیز بی هوازی است.

در مغز نرمال لاکتات با سیگنال تشدید در ۱٫۳۳ ppm رزنانس پیدا می کند اما مقدار آن کمتر از حد لازم برای مشاهده شدن در طیف مغز نرمال است

لاکتات در شرایط پاتولوژیکی افزایش می یابد و به وسیله ام آر اس قابل مشاهده است. کاهش اکسیژن )به علت هایپوکسی یا اسکیمی( باعث افزایش لاکتات می شود. بنابراین افزایش میزان لاکتات مغز با استفاده از ام آر اس در شرایطی شامل اسکیمی حاد و مزمن و هایپوکسی دیده می شود. اغلب نقص در چرخه کربس )حتی در حضور اکسیژن( در پاتولوژی هائی مثل تومورهای مغزی، بیماریهای میتوکندریال و شرایط دیگری می تواند باعث افزایش لاکتات شود.

تشخیص لاکتات به علت اینکه هم پوشانی با چربی دارد مشکل است. چندین راه برای تشخیص لاکتات از چربی وجود داردیک راه حل استفاده از تکنیک های کمی سازی طیف است. و یکی از راحت ترین روش ها استفاده از TE142 است جائی که لاکتات به صورت وارون مشاهده می شود و از چربی جدا می گردد

 

 

Myo( Myo-inositol):

یکی از متابولیت های مهم است که در TE کوتاه مشاهده میشود.درppm3.5-3.6 رزنانس پیدا می کند.

میو اینوزیتول قند پنتوز است و عملکرد اسمولاریته داخل سلولی را نشان می دهد.یک نظریه برجسته بیانگر این است که افزایش میواینوزیتول نشان دهنده افزایش
سلولهای گلیال است

 

 

Glutamine&Glutamate(GLX):

گلوتامات و گلوتامین ترکیبات کلیدی برای بررسی متابولیسم مغز است.گلوتامات فراوانترین آمینواسید در مغز و غالب است.در نرون ها گلوتامین تبدیل می شود به گلوتامات و به طور برعکس این عمل تکرار می شود.این سیکل گلوتامین- گلوتامات یک پروسه درخواست انرژی است که ۲۲ تا ۳۲ درصد مصرف گلوکز کورتیکال (غشائی) سلول را تأمین می کند.

.در دستگاه تسلا۱٫۵ Glu و Gln کاملاً با هم هم پوشانی دارند و به نام GLX در طیف ها دیده می شود

گابا آمینوبوتریک اسید GABA هم یک نرو ترنسمیتراست. در ۱٫۹ ۲٫۱ ۳ ppm رزنانس پیدا میکند

 

ترکیبات نایاب تر:
در متون مختلف از ترکیبات مختلف یاد شده است که به طیف پروتون مغز انسان نسبت داده شده اند.بعضی از این ترکیبات در مغز نرمال وجود دارند اما به دلیل کمی آنها و همپوشانی آنها با پیکهای دیگر نمایان سازی آنها دشوار است.مثالهایی از آنها عبارتند از …… NAAG ASpartat scy-inositol betaine . ethanolamine . .purine

 

 

 

ام آراس در تومورها:

در تومورهای مغزی اسپکتروسکوپی می تواند درجه بدخیمی را مشخص کند.
– هرچقدر بدخیمی افزایش یابد NAA و کراتین کاهش می یابد و کولین و لاکتات و چربی افزایش می یابد.
– چربی در قسمت های نکروز شده تومور دیده می شود.
– غلظت لاکتات در تومورهای دارای رشد سریع به دلیل گلیکولیز بی هوازی افزایش می یابد.
– برای ارزیابی دقیق از متابولیت های تومور باید وکسل اسپکتروسکوپی بر روی ناحیه enhance شده قرار بگیرد و از قرار دادن آن بر روی ناحیه نکروز شده، خونریزی ،کلسیفیکاسیون یا کیست اجتناب به عمل آید. به همین دلیل
حتما در بعضی از تومورها باید از تزریق ماده حاجب استفاده شود.

 

تشخیص برگشت تومور از تأثیرات رادیوتراپی:
– افزایش کولین یک مارکر برای بازگشت تومور است.
– تغییرات در اثر رادیوتراپی معمولاً باعث کاهش N A A و کراتین و کولین می شود.
– اگر در اثر رادیوتراپی نکروز اتفاق افتاده باشد چربی و لاکتات هم در طیف دیده می شود

 

 

افزایش میواینوزیتول لاکتات و چربی هم در برخی مطالعات مربوط به توموردر TEپایین گذارش شد

همچنین ارتباط مستقیمی بین درجه تومور (گرید)و میزان کولین وجوددارد

 

 

مننژیوما:
– آلانین در ppm 1/42 دیده می شود.
– کاهش NAA و کراتین و افزایش گلوتامات

 

 

اسیکمی مغزی و آنفارکتوس:

وقتی که مغز دچار اسیکمی می شود از تنفس بی هوازی گلوکز استفاده می شود و لاکتات افزایش می یابد.
– کولین افزایش می یابد و N A A و کراتین کاهش می یابد.
– اگر بعد از اسیکمی آنفارکتوس هم اتفاق بیفتدسیگنال چربی نیز دیده می شود.

 

تروما:

– یک روش مفید برای ارزیابی درجه آسیب وارده به اعصاب است و پیش بینی نتایج حاصل از آن است.
– عواقب بالینی با نسبت NAA/Cr نسبت عکس داردومشاهده لاکتات و چربی دال بر وخیم بودن شرایط است.

 

بیماریهای عفونی:

-کاهش naa
– در داخل آبسه، لاکتات، آلانین واسید cytosoli و acetate افزایش می یابد

 

 

 

اختلال متابولیکی در کودکان:

این گروه شامل بیماریهائی است که تأثیر می گذارد روی white matter و Gray matter به درجات مختلف این نقص متابولیکی طیف وسیعی از بیماریها را شامل میشود. – برای تشخیص باید طیف نرمال در کودکان و نوزادان را حتما بدانیم. چون در نوزادان میزان NAA کمتر از بزرگسالان است و کولین و myoinositol بیشتر است نسبت به بزرگسالان.

 

 

آلزایمر:
– در مراحل پیشرفته آلزایمر NAA کاهش می یابد و myo-inositol افزایش می یابد.

 

تشنج:

علت های متعددی باعث بروز تشنج می شود که عبارتنداز تومورها، پیشرفت آنومالی ها تروما، عفونت

– پدیده تشنج می تواند به علت آنومالی های وسیعی که در میزان متابولیت ها وجود دارد ایجاد شود.

یک انبر مالتی شایع متابولیتی در بیمارانی که هیچ ضایعه ای در لوپ تمپورالشان ندارند ولی تشنج می کنند mesial temporal sclerosis :MTS است که در MRI معمولی کاهش حجم هیپوکامپ دیده می شود. و کاهش سیگنال در تصاویر T2 دیده می شود،که با از دست دادن نرون ها مطابقت دارد

در مقالات تازه منتشر شده در این زمینه Temporal lope epilepsy در اکثر موارد کاهش NAA افزایش میواینوزیتول و کاهش گلوتامات در هیپوکامپ دیده شده است

 

ام اس:

افزایش کولین ولاکتات را نشان داده است که افزایش کولین میتواند به علت افزایش فسفو لیپید در اثر شکستن میلین سلول باشدوافزایش لاکتات به علت افزایش تنفس بی هوازی سلول در اثر افزایش متابولیسم سلول ایجاد شده است.بعلاوه شواهدی از افزایش لیپید وجودداردواز همه مهمتر کاهش NAA است که بعلت آسیب یه اعصاب ایجاد میشود.واخیرا مشخص شده است که میزان گلوتامات ومیواینوزیتول در ضایعات حاد ام اس افزایش می یابد.

 

 

پارکینسون:

در اکثر مطالعات در بیماری پارکینسون هیچ تغییری در متابولیت ها دیده نشده فقط وقتی که پارکینسون باعث آتروفی مغز شده باشد کاهش NAA در Basal gangalia دیده می شود

 

یکی از سوالات مهم در این زمینه انتخاب TE مناسب با توجه به بیماری است

-دنبال بررسی کدام متابولیت هستیم متلا اگر میخواهیم لاکتات را بررسی کنیم باید بدانیم که بررسی در تی ای بلند )۱۴۰-۲۸۰ترجیح دارد چون همپوشانی با چربی نخواهد داشت واینکه در تی ای ۱۴۰ کاملا اینورت شده از چربی ودر ۲۸۰ به صورت Inphase

یا اینکه تی ای کوتاه لازم است اگر دنبال بررسی میواینزیتول و glx هستیم

 

منبع: گروه تلگرام Optimizing MRI Sequences

تهیه کننده : سرکار خانم وفائیان