وبلاگ

تصويربرداري مولكولي با استفاده از اسپکتروسکوپي تشديد مغناطيسی (MRS)

molkoli
مقالات علمی آموزشی

تصويربرداري مولكولي با استفاده از اسپکتروسکوپي تشديد مغناطيسی (MRS)

تصويربرداري مولكولي روشي نوين در بررسي مطالعات فيزيولوژيكي در ابعاد مولكولي مي باشد. از ميان روش هاي مختلفي كه براي اين منظور معرفي شده است، روش اسپكتروسكوپي تشديد مغناطيسي (MRS) امكان مطالعه دقيق تر فعاليت هاي ناحيه مغز و نيز تومورهاي نواحي مختلف بدن را فراهم آورده است.

تصويربرداري MRS نوعي تکنيک تصويربرداري غير تهاجمي است که براي مطالعه تغييرات متابوليكي در ناحيه مغز، سکته مغزي، اختلالات تشنجي، بيماري آلزايمر، افسردگي و نيز تغييرات متابوليكي در ساير قسمت هاي بدن از قبيل ماهيچه ها به کار مي رود.

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 سرطان ها، عفونت ها، تغییرات متابولیتی و بسیاری بیماریهای دیگر می تواند داشته باشد.

MRI و MRS:
  • تصویربرداری MRI) MR) در درجه اول مربوط به تولید تصاویر آناتومیک است در حالی که در روش  MRS به جاي تصوير، طيفي از دامنه سيگنال هاي MR  بر حسب فرکانس تشديد آنها (در واحد هرتز یا ppm) خواهيم داشت.
  •  سیگنال های ثبت شده توسط MRI عمدتا از پروتون های موجود در آب و چربی است.
  •  در مطالعات MRS غير از هسته هيدروژن از هسته هاي ديگري همچون 31P ،7Li ،19F ،23Na و 13C نيز استفاده گردیده است که حاوي اطلاعات فيزيولوژيک هستند.
  • برای مقایسه، هدف MRS تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی بافت ها در تعداد بسیار کمی از وکسل های بسیار بزرگتر است.
  • نسبت سيگنال به نويز در MRS نسبت به MRI پايين تر مي باشد، بنابراين براي انجام MRS حجم وکسل هاي انتخاب شده بزرگتر در نظر گرفته مي شود.
  • MRI اطلاعات شيفت شيميايي را حذف مي نمايد در حالي که هدف MRS تقويت اين اطلاعات به صورت کيفي و کمي است.

 

متابوليت هاي مختلف طيف در نواحي مختلف بدن

طیف سنجی MR مولکول هایی مانند یون های هیدروژن یا پروتون ها را تجزیه و تحلیل می‌کند. استفاده از طیف سنجی پروتون رایج تر است. چندین متابولیت یا محصول متابولیسمی وجود دارند که می‌توانند برای تمایز میان انواع تومورها اندازه گیری شوند:

  • لاکتات یا Lac
  • ان-استیل آسپارتات یا NAA
  • کولین یا Cho
  • کراتین یا Cr
  • میو اینوزیتول یا Myo
  • گلوتامات و گلوتامین یا Glx
  • لیپید

 

تصويربرداري مولكولي با استفاده از اسپکتروسکوپي

 

فراوانی این متابولیت ها در واحدهایی به نام قسمت در میلیون (ppm) اندازه گیری می‌شود و به صورت قله هایی با ارتفاع متفاوت بر روی نمودار ترسیم می‌شود. محور افقي طيف بيانگر مقدار شيفت شيميايي هر يک از اين مواد و محور عمودي مشخص کننده مقدار اين شيفت شيميايي است که همان سيگنال حاصل از تشديد مغناطيسي هسته مي باشد.

متخصصان عصبی با اندازه گیری پی پی ام هر یک از متابولیت های یاد شده و مقایسه آنها با بافت طبیعی مغز، می‌توانند نوع بافت موجود را تعیین کنند. از طیف سنجی MR می‌توان برای تعیین نوع تومور و بدخیم یا خوش‌ خیم بودن آن و … استفاده کرد.

شیفت شیمیایی

هم زمان با کشف MRI اثر شیفت شیمیایی نیز مشخص شد. جابجایی شیمیایی (شیفت شیمیایی) اساس MRS است. منشاء این اثر در پاسخ الکترون های یک مولکول به میدان مغناطیسی است. در بحث MRI هسته یا پروتون تحت تاثیر یک میدان خارجی با شدت B0 قرار می گیرد و بنابراین با فرکانس لارمور 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 Shielding می گوییم. هر چه ابر الکترونی و تعداد و خصوصيات الکترونگاتیویته الکترون بیشتر باشد این حفاظت بیشتر شده و بنابراین هسته مقدار خارجی واقعی میدان را نمی بیند پس انتظار داریم هیدروژن هایی که در بافت های با حفاظت كمتر الکترونی هستند میدان مغناطیسی خارجی بیشتری را دیده و طبق رابطه لارمور سریعتر دور میدان خارجی دوران می کنند در حالی که برای بافت هایی 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 شیمیایی در آنها مطابق با آنچه ذکر شد با هم فرق می کند می توانیم از آن در Spectroscopy استفاده کنیم.

به طور کلی دو رويكرد متفاوت در طيف نگاري پروتون به کار گرفته مي شود:

روش تک وکسل که از توالی پالس های STEAM و يا PRESS استفاده می کنند و روش های تصویربرداری طیف نگاری که به عنوان تصویربرداری شيفت شيميايی يا CSI نيز شناخته می شوند.

 

تصويربرداري مولكولي با استفاده از اسپکتروسکوپيتصويربرداري مولكولي با استفاده از اسپکتروسکوپي

 

در اولين تلاش ها برای انجام تصویربرداری طیف نگاری که از آن با عنوان MRS نيز ياد می شود روش يک بعدی با استفاده از کدگذاری فاز در يک جهت انجام شد. با استفاده از گراديان های كدگذاری MRSI روش های فاز در دو جهت به دو بعد و متعاقباً با کدگذاری سه بعدی به سه بعد گسترش يافتند كه اين روش ها همان تصویربرداری شيفت شيميايی ناميده می شوند.

انتخاب ميان روش هاي تک وکسل و CSI

در حالي که اغلب مطالعات تک وکسل در TEهای کوتاه انجام می شود. مطالعات MRSI در TE های بلند صورت می پذیرد. طيف های TE پايين حاوی سيگنال تعداد بیشتری از تركيبات و در نتيجه SNR  بهتر هستند اما آلودگي آنها به آب و چربی نيز بيشتر است. در مقابل، طيف هاي  TE بالا دارای SNR پايين تر، تركيبات قابل رويت کمتر و مقادير مختلف T2-weight هستند ولی طيف هايی با رزونانس های تفکيک شده تر و خط زمينه صاف تر دارند.

انتخاب روش بستگی به اطلاعات مورد نياز در کاربرد پزشکی يا تحقيقی خاص دارد. براي مثال اگر طيف نگاری جهت يافتن محل سکته يا کانون تشنج در مغز، ميزان گستردگی ميکروسکوپيک تومورها و شدت تهاجم تومورها در پروستات و مغز به کار رود روش CSI ارجحيت دارد چرا که قادر است نقشه اي از مقدار متابوليت ها ايجاد کند تا جهت تشخيص ضايعات پراکنده در نقاط مختلف به کار رود. ولی اگر بافت به منظور بررسی تغيير ترکيبات در نقطه ای خاص مورد مطالعه قرار گيرد روش طيف نگاری تک وکسل روش منتخب خواهد بود.

تصويربرداري مولكولي با استفاده از اسپکتروسکوپي

مزایای MRS:

– یک روش غیر تهاجمی است.

 – می توان برای مانیتورینگ 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:

  • تهاجم تومور (Glioblastoma multiform (GBM به بافت های اطرافش که در تصاویر معمولی T2 مشخص نیست ولی بوسیله MRS می توان آن را مشخص کرد.
  • بوسیله MRS می توان دو نوع ضایعه که ظاهری شبیه همدیگر در تصاویر معمولی MRI دارند (مثل عود تومور و نکروز تومور بعد از رادیوتراپی) را از هم تمایز داد.

 

تصويربرداري MRS کاربردهای گسترده اي را در زمينه تشخيص هاي سرطان پیدا کرده است. از حوزه هاي كاربرد کلينيکي MRS مي توان به تشخيص (ميان بافت نرمال و سرطاني، انواع مختلف سرطان و نئوپلاستيک از غير نئوپلاستيک)، طراحي مطلوب ترين رژيم هاي درماني براي هر بیمار و نيز مانيتور كردن بيمار بعد از درمان اشاره کرد.

 

ام آر اس در تومورها:

در تومورهای مغزی اسپکتروسکوپی می تواند درجه بدخیمی را مشخص کند.

 – هر چقدر 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.

تشخيص برگشت تومور از تاثیرات رادیوتراپی:

– افزایش کولین یک مارکر برای بازگشت تومور است.

– تغییرات در اثر رادیوتراپی معمولا باعث کاهش NAA و کراتین و کولین می شود.

– اگر در اثر رادیوتراپی نکروز اتفاق افتاده باشد چربی و لاکتات هم در طیف دیده می شود.

تصويربرداري مولكولي با استفاده از اسپکتروسکوپي

ایسكمی مغزی و آنفارکتوس:

وقتی که مغز دچار ایسکمی می شود از تنفس بی هوازی گلوكز استفاده می شود و لاکتات افزایش می یابد.

– کولین افزایش می یابد و NAA و کراتین کاهش می یابد.

– اگر بعد از ایسکمی آنفارکتوس هم اتفاق بیفتد سیگنال 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 دارد و مشاهده 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.

آلزایمر:

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

 

 ام اس:

افزایش کولین و لاکتات را نشان داده است که افزایش کولین میتواند به علت افزایش فسفولیپید در اثر شکستن میلین سلول باشد و افزایش لاکتات به علت افزایش تنفس بی هوازی سلول در اثر افزایش متابولیسم سلول ایجاد شده است. بعلاوه شواهدی از افزایش لیپید وجود دارد و از همه مهمتر کاهش NAA است که بعلت آسیب به اعصاب ایجاد میشود. و اخيرا مشخص شده است که میزان گلوتامات و میواینوزیتول 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.

 

نتیجه گیری:

روش تصويربرداری MRS روشی نوين در تصويربرداری مولکولی است که می تواند در انواع تشخيص های افتراقی مورد استفاده قرار بگيرد. از حوزه های كاربرد کلينيکی MRS می توان به تشخيص (ميان بافت نرمال و سرطانی، انواع مختلف سرطان و نئوپلاستيک از غير نئوپلاستيک)، طراحی مطلوب ترين رژيم های درمانی برای هر بیمار و نيز مانيتور كردن بيمار بعد از درمان اشاره کرد. اين روش می تواند عدم توانمندی روش MRI در بررسی آسيب شناسی را برطرف نمايد.

 

تصويربرداري مولكولي با استفاده از اسپکتروسکوپي

گردآورندگان: پریسا فریدی، فائزه میر رضایی، محمد دشتی

نویسنده سایت: مهدی میرزارضایی

 

ثبت نام دانشجو

دیدگاه خود را اینجا قرار دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

فیلدهای نمایش داده شده را انتخاب کنید. دیگران مخفی خواهند شد. برای تنظیم مجدد سفارش ، بکشید و رها کنید.
  • عکس
  • شناسه محصول
  • امتیاز
  • قیمت
  • در انبار
  • موجودی
  • افزودن به سبد خرید
  • توضیحات
  • محتوا
  • عرض
  • اندازه
  • تنظیمات بیشتر
  • ویژگی ها
  • ویژگی های سفارشی
  • زمینه های دلخواه
برای پنهان کردن نوار مقایسه ، بیرون را کلیک کنید
مقایسه
مقایسه ×
Let's Compare! Continue shopping