Berechnung von Reingewebespektren in der volumenselektiven 1H-NMR-Spektroskopie des Gehirns

Ziele: In der Einzelvolumen-NMR-Spektroskopie des Gehirns ist es oft schwierig, die Messvolumina (Voxel) so zu platzieren, dass sie nur die interessierende Gewebestruktur einschließen. Bei kleinen oder diffusen Läsionen sind oft Anteile des umgebenden Normalgewebes im Voxel enthalten, die auch zum Spektrum beitragen. Hier soll gezeigt werden, dass reine Läsions-Spektren generiert werden können, wenn mehrere Spektren aus Voxeln mit gemischter Gewebezusammensetzung aufgenommen werden. Methode: Die Untersuchungen wurden an 1,5 T Ganzkörpertomographen (Siemens, Sonata und Vision) durchgeführt, wobei die Spektren mit PRESS (TE 30 ms) oder STEAM (TE 15 ms) aufgenommen wurden mit TR 3s, 64 Acq und 8ml Voxeln. Insgesamt wurden 27 Patienten untersucht mit Läsionen unterschiedlicher Genese: 6 Encephalomyelitiden, 2 sonstige Demyelinisierungen, 9 gliale Hirntumore, 3 Lymphome, 3 Meningeome, sowie 3 ischämische und eine unspezifische gliotische Läsion. In allen Fällen wurde ein Voxel im Bereich der Läsion und ein weiteres in einer Vergleichsregion im gesunden Gehirnbereich platziert. Aus den gemessenen Spektren erfolgte die Berechnung der reinen Gewebespektren. Hierzu musste die Gewebezusammensetzung in den Voxeln bekannt sein, die durch eine histogrammbasierte Segmentierung zusätzlich aufgenommener MR-Bilder bestimmt wurde. Ergebnis: Bei den meisten Patientenuntersuchungen enthielt das Voxel mit der Läsion auch relevante Anteile an Normalgewebe. Durch die Berechnung des reinen Läsions-Spektrums konnten diese störenden Beiträge eliminiert werden. Während sich die Signalmuster der gemessenen Mischspektren oft nicht eindeutig zuordnen ließen, waren in den berechneten Reingewebespektren die typischen Signalveränderungen der jeweiligen Erkrankung deutlich ausgeprägt, wodurch eine klarere diagnostische Interpretation ermöglicht wurde. Schlussfolgerung: Mit der vorgestellten Methode ist es möglich, Spektren reiner Gewebearten auch dann zu ermitteln, wenn sie aufgrund ungünstiger Gewebeverteilung nicht direkt gemessen werden können.

Key words

1H-NMR-Spektroskopie - Gehirn - Läsion - Segmentierung