Диссертация (1173248), страница 3
Текст из файла (страница 3)
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ1.1. Магнитно-резонансная спектроскопияМагнитно-резонансная спектроскопия (МРС) является одним из методовМРТ, которые играют важную роль в определении типов и классов многихопухолейголовногомозга,особенновопределениистепенизлокачественности глиом in vivo. Начиная с 90-х годов прошлого столетиямагнитно-резонансная томография с контрастным усилением, применяется воценке степени злокачественности глиом [2], однако в дифференциальнойдиагностике глиом низкой и высокой степени злокачественности иногданаблюдаютсяСуществуетошибкимнение,классификациичтопротоннаястепениМРСанаплазии(Н1МРС),[116;96].являющаясянеинвазивным, бесконтрастным методом визуализации метаболическихсвойств тканей мозга, дает дополнительную к анатомии функциональнуюинформацию, на основе которой можно провести альтернативную оценкустепени злокачественности глиальной опухоли [3, 4].
В большинстве работ,которые можно найти в интернете по этому вопросу, представленырезультаты, полученные с помощью одновоксельной (SV) [13, 20, 22] илимультивоксельной 2D МР спектроскопии [126, 142].Эти методикиМРСпозволяют получить данные о2Dсоставе метаболитов мозговой ткани либо для отдельного объема, либодля нескольких объемов в отдельном слое мозговой ткани. И это один изсущественных недостатков этих методов.В основе МРС лежит обнаружение метаболитов путем измеренияспектров конкретных изотопов, например, 1H, 13C или 31P.
Концентрацииметаболитов относительно стабильны для каждой конкретной «здоровой»ткани, но они могут сдвигаться из-за нарушений обмена веществ припатологических состояниях. Из-за своей неинвазивной и безопасной природы,МРС имеет большое преимущество у пациентов с глиомами головного мозга,16особенно если есть определенные противопоказания для хирургическоговмешательства или значительный риск из-за локализации опухоли втруднодоступных для хирургии областях, или сопутствующие заболеванияпациентов. Обычная визуализация in vivo МРС использует измерениесигналов, испускаемых ядрами протонов (1H) из-за их высокой магнитнойчувствительности и присутствия во всех тканях человеческого тела.РезультатомисследованияМРСявляетсяспектр,которыйможновизуализировать в виде графика интенсивности сигнала относительно егочастоты. Протонные сигналы разных метаболитов или даже разных протоноводной молекулы могут наблюдаться в разных положениях (частотах) в спектреМР.
Сдвиг пиков в их отношении друг к другу на оси частот известен какхимическийсдвиг.Вместочастотнойшкалы,котораязависитотнапряженности магнитного поля, шкала «частей на миллион» или «ppm»обычно используется для описания положения спектральных пиков на оси x.Каждый метаболит имеет характерный набор значений химического сдвига всвоих сигналах. С другой стороны, концентрация каждого метаболита связанассоответствующейамплитудойсигнала,тоестьплощадьюподсоответствующей спектральной кривой МРС. MР-спектр может быть получендвумя различными спектроскопическими методами, которые различаются взависимости от измеряемого объема выборки, называемого вокселем илиинтересующим объемом (VOI). Спектроскопия с одним вокселем (SVS)использует один четко определенный элемент объема кубической формы(воксел), который должен быть отобран при МРС.
С другой стороны,мультивоксельнаяспектроскопияполучаетнесколькоМРспектроводновременно из нескольких смежных пространственных областей. Этотметодиногданазываютмагнитно-резонанснойспектроскопическойвизуализацией (MRSI) или химическим сдвигом (CSI).Человеческий мозг представляет собой сложную структуру, состоящуюиз большого количества различных метаболитов, но только часть из них можетбыть измерена (изучена) с помощью рутинно используемых методов17визуализации. Метаболиты, которые могут быть идентифицированы настандартном протонном МР-спектре головного мозга, включают Nацетиласпартат(NAA),N-ацетиласпартилглутамат(NAAG),гамма-аминомасляную кислоту (GABA), аспартат (Asp), глицин (Gly), холин (Cho),креатин (Cr), фосфокреатин (PCr), глутамат (Glu), глутамин (Gln), мио-инозит(mIn), таурин (Tau), лактат (Lac), глюкоза (Glc), аланин (Ala), фенилаланин(Phe), гистидин (His), липиды (Lip) и ацетат (Ас).Тем не менее, некоторые из них (такие как GABA, Asp, Gly, Glc, Ala, Phe,His) обычно не могут быть надежно определены количественно, или ихобнаружение требует специальной настройки измерения, не применимой наклинических МР-сканерах.
Таким образом, только некоторые из указанныхметаболитов могут быть количественно определены в клинической МРС итаким образом имеют практическое значение в диагностике глиом. Из нихможно выделить такие, как NАА, Cho, Cr, Lac и Lip. Мозг являетсягетерогенным органом, который состоит из разных областей с различнымиструктурами и функциями. В связи с этим, концентрация метаболитов уздоровых людей варьирует в зависимости от возраста и выбранной области иизмерения нормального мозга человека [91]. Кроме того, наличие общейбиологической вариабельности среди людей может приводить к различиям вконцентрациях метаболитов в одних и тех же областях мозга у разныхсубъектов.Спектральнаяколичественнаяхарактеризациятканейсоценкойабсолютной концентрации метаболитов является на сегодняшний день скореевсего технической проблемой, которая имеет некоторые специфическиепредпосылки, и ее реализация in-vivo подвержена потенциальным ошибкам.По мнению многих авторов в большинстве случаев сопоставимые показателичувствительности и специфичности МРС могут быть достигнуты прииспользовании соотношений метаболитов (например, соотношений Cho/Crили NAA/Cr) вместо их абсолютных концентраций [8].
Это обстоятельство18существенно облегчает задачи технического воплощения метода 3D МРС вклиническую практику.1.2. Физические аспекты и метаболиты МР-спектроскопииПротоннаяМР-спектроскопияосновананахимическомсдвиге.Химический сдвиг — это относительная разность резонансных частот.Значениеразностирезонансныхчастотизменяетсяотносительнонапряжённости внешнего магнитного поля.
Поэтому, если разделить величинухимического сдвига (в Гц) на основную резонансную частоту данного ядра (вГц), получится не имеющее размерности значение химического сдвига, независящее от напряжённости внешнего магнитного поля. Химические сдвигиобычно имеют значения порядка десятков-сотен Гц, тогда как резонансныечастоты — порядка десятков-сотен МГц. Вследствие этого значения неимеющих размерности химических сдвигов очень малы, поэтому ихвыра-жают в миллионных долях от основной резонансной частоты (м.д., ppm — partsper-million) [4].Релаксация - это переход между различными энергетическимисостояниями, восстанавливающий обычное больцмановское распределение ввеществе.
Существуют различные типы и механизмы релаксации. Наиболееважным релаксационным процессом является, так называемая, спинрешеточная релаксация (обозначается T1), механизмом осуществлениякоторойявляютсявзаимодействиямагнитногоядраслокальнымиэлектромагнитными полями кристаллической решетки окружающей среды.Второй процесс, называемый спин-спиновой релаксацией(или T2),заключается в обмене энергией внутри спиновой системы. Он практически невлияет на относительные населенности спиновых состояний, но сокращаетвремя существования данного спинового состояния, так как любой переходядра между его спиновыми состояниями изменяет локальное поле на соседнихядрах на частоте, которая вызывает переход в обратном направлении.
В случае19спин-спиновой релаксации общая энергия спиновой системы не изменяется(энтропийный процесс). Спин-спиновая релаксация является причинойуширения линий при регистрации спектров ядерного магнитного резонансатвердых тел (в твердых телах каждый спин подвержен влиянию несколькоотличающегося локального поля в результате дипольного взаимодействия ссоседями. Различные локальные поля приводят к "разбеганию" ларморовыхчастот - наблюдается так называемый процесс расфазировки спинов [8].Плохая однородность магнитного поля приводит к снижению уровнясигнал-шум и расширению ширины пиков. Расположенные вручную полосысатурации используются для снижения возбуждения липидов. Полосысатурации могут устранить большую часть МР-сигнала из плоскостипространства с помощью возбуждения радиочастотного импульса, такого какселективный импульс подавления (VSS), в присутствии срезоселективногоградиента, после чего происходит дефазировка возбужденных спинов.Существуетдваметодаспектроскопии:одновоксельнаяОдновоксельнаяпротоннаяпротоннойимагнитно-резонансноймультивоксельнаямагнитно-резонанснаяспектроскопия.спектроскопияобеспечивает быстрое изучение биохимического профиля локализованногообъема в интересующей области.Используя метод многовоксельной 2D МР-спектроскопии, полученныеданные можно накладывать на анатомические изображения, тем самымиллюстрируя распределение таких метаболитов в исследуемой области.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
