Spektroskopie

MR spektroskopie 

Technika MR spektroskopie (Magneticko-rezonanční spektroskopie, MRS) se využívá jak v klinické praxi, tak pro výzkumné účely. Jedná se o neinvazivní metodu, kterou můžeme získat informace o chemickém složení pozorované tkáně. Nejrozšířenější MR spektroskopie je tzv. protonová (1H), kdy se zaměřujeme na tkáně obsahující vodík, nejčastěji se jedná o mozek, játra, prostatu. V menší míře se měří tkáně obsahující fosfor (31P) např. svaly, mozek. Poměrně vzácně lze měřit metabolity obsahující 13C a 19F.

Historie MR spektroskopie se píše od 30tých let 20. století. Nukleární magnetická rezonance (NMR) byla poprvé popsána a změřena v roce 1938 Isidorem Rabim, za kterou získal Nobelovu cenu. Na jeho práci navázal Edward Purcell (1945), který zjistil NMR absorpci v parafínu a Felix Bloch (1945), který zjistil NMR absorpci v signálu vody. Oba pánové za své objevy získali Nobelovu cenu. Metoda NMR našla široké uplatnění v bio-chemických laboratořích. V 80tých letech 20.století došlo k technologickému rozvoji, který umožnil první spektroskopická měření in vivo na lidech.

Základní princip MR spektroskopie je založen na tzv. chemickém posunu tkáně. Chemický posun popisuje malé rozdíly v rezonanční frekvenci jinak identických jader umístěných v různých molekulách a různém molekulární prostředí. Přesná frekvence každého jádra tedy závisí jak na konkrétní molekule, kde se jádro nachází, tak i na její specifické poloze na této molekule. Chemické posuny mohou poskytnout důležité informace o molekulárním složení měřené tkáně a tvoří základ MR spektroskopie (MRS).

U protonové MR spektroskopie je nejsilnější signál – signál vody. Je asi 10.000x silnější než signály metabolitů, na které se zaměřujeme. Pro měření kvalitních dat je tedy zásadní, umět signál vody vhodně potlačit. Často se signál vody používá jako referenční hodnota, která následně umožňuje absolutní kvantifikaci koncentrace metabolitů v tkáni.

MR Spektroskopii lze rozdělit na dvě základní techniky Single Voxel Spectroscopy (SVS) a Chemical Shift Imaging (CSI, někdy také Multi Voxel Spectroscopy), viz. Obr 1. Při technice SVS MRS měříme pouze jeden voxel (jeden prostorový bod). Technikou CSI měříme matici bodů. Každá technika má určité výhody a nevýhody a jejich výběr záleží dle potřeb konkrétního vyšetření / studie.

Komplexnější popis principu MR Spektroskopie, stejně jako podrobnější rozdělení jednotlivých metod je dobře popsán v anglickém jazyce na webu mriquestions.com zde. 

Příklady využití MR spektroskopie v naší laboratoři:

• Spolupráce s vědci z neurovědního programu CEITEC MU: MRS 1H SVS mozek.
• Spolupráce s urologickou klinikou FN Brno: MRS 1H SVS prostaty.
• Spolupráce s neurologickou klinikou FN Brno: MRS 1H SVS míchy.
• Spolupráce s dětskou neurologie, nemocnicí FN Brno: MRS 1H CSI mozkový kmen.
• Spolupráce s psychiatrickou klinikou FN Brno: MRS 31P CSI mozek.

Stručné srovnání SVS a CSI techniky: