Quantifizierung von Metaboliten des Gehirns mit Hilfe der Magnetresonanzspektroskopie unter Verwendung von LCModel

Abstract

In dieser Dissertation wurden in zwei Teilen die Möglichkeiten der Quantifizierung von Metaboliten im Gehirn via 1H in-vivo MRS und der Auswertung mittels LCModel untersucht. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine Methode etabliert, die auf eine verbesserte Akquirierung von Laktat in Hirntumoren und der Trennung des Laktatsignals von überlagernden Lipidsignalen abzielt. Laktat ist ein wichtiger Marker anaeroben Stoffwechsels und somit ein Tumormarker in der MRS. Dazu wurden 20 muli-Voxel- Tumorspektren bei einer Echozeit von 135ms von 5 Hirntumorpatienten mit einer modifizierten LCModel-Auswertung analysiert. Es konnte eine Vergrößerung der Laktat- Kreatin-Ratio von durchschnittlich 2,95 auf 3,44 und eine Verkleinerung der mittleren Cramér-Rao-Werte von 12 auf 8,8 erreicht werden. Die Anpassung anderer wichtiger Metaboliten wurde dabei nicht negativ beeinflusst. Im zweiten Projektteil wurden die Möglichkeiten der Quantifizierung von Glutamat und Glutamin im gesunden Gehirn von Probanden bei Variation der Echozeit beleuchtet. Dazu wurden mit den zwei verschiedenen CSI-Sequenzen PRESS und Semi-LASER bei fünf Echozeiten (40ms, 60ms, 80ms, 100ms, 135ms) Spektren akquiriert. Die Spektren des VOI jedes Datensatzes wurden gemittelt, um eine gute Spektrenqualität zu erreichen und dann mittels LCModel ausgewertet. Dabei wurden drei verschiedene LCModel- Basisdatensätze verwendet. Diese unterschieden sich in dem Einsatz von Glutamat- und Glutaminbasisspektren im Basisdatensatz. Der erste Basisdatensatz enthielt beide Metaboliten. Im zweiten Basisdatensatz wurde nur Glutamat verwendet, während im dritten Basisdatensatz Glutamat und Glutamin im Verhältnis 7:3 zu Glx zusammengefasst wurden. Diese drei Datensätze wurden angewandt um das Verhalten der Resonanzenanpassung durch LCModel zu eruieren. Im Rahmen der Auswertung wurde das Verhalten der Konzentrationswerte der Metaboliten mit steigender Echozeit untersucht. Es zeigte sich, dass das neurometabolische Profil der Probanden unabhängig von Geschlecht und Alter sehr ähnlich ist und dass diese Methode gut geeignet ist, um qualitativ hochwertige MR Spektren hervorzubringen. Eine adäquate Quantifizierung des Metaboliten Glutamat ist ebenfalls mit dieser Methodik möglich. Die Quantifizierung des deutlich schwieriger zu 77 messenden Metaboliten Glutamin war allerdings insuffizient. Dieses Ergebnis ergab sich anhand des Verlaufs der Glutaminkonzentrationswerte mit steigender Echozeit. Diese beschrieben unabhängig von der zur Akquirierung verwendeten Sequenz keinen konstanten T2-Abfall. Dadurch konnte gezeigt werden, dass das oftmals in der Forschung und Klinik genutzte Vorgehen der Bestimmung von Glutamat, Glutamin oder Glx mit LCModel kritisch hinterfragt werden sollte.