Search

PURPOSE: The influence of different magnetic field strengths on the quantification of glutamate was experimentally investigated by means of IN VITRO and IN VIVO 1 H-MR spectroscopic measurements at 1.5 T and 3 T. MATERIALS AND METHODS: In vitro 1 H-MR measurements of aqueous solutions of NAA, glutamate, glutamine and GABA were performed on two clinical MR scanners at 1.5 T and 3 T using a single voxel PRESS sequence (TR/TE = 10 000 / 30 ms). IN VITRO brain measurements were also performed at both field strengths using a PRESS 2D- 1 H-CSI-sequence (TR/TE = 5000 / 30 ms) in 6 volunteers. Spectra at 1.5 T and 3 T were compared with respect to the overlap of the single compound spectra and the deviations between estimated and nominally adjusted concentrations. In vivo spectra at both field strengths were compared with respect to SNR Glu , line width and Cramer-Rao values of the estimated glutamate intensities by using the LCModel. For the thalamus, insular and parietal cortex mean Glu/tCr ratios were estimated and compared between 1.5 T and 3 T as well as with corresponding values in the literature. RESULTS: In general, an improved separation of signal maxima was observed in the IN VITRO spectra at 3 T. Except for GABA, all IN VITRO concentrations estimated at 3 T revealed lower deviations from their adjusted nominal concentration compared to 1.5 T: NAA (1.5 T: -5.5 %, 3 T: 0.7 %), glutamate (1.5 T: -18.1 %, 3 T: 12.3 %), glutamine (1.5 T: 44.8 %, 3 T: 9.2 %), GABA (1.5 T: - 24.8 %, 3 T: 33.8 %). The SNR of IN VIVO spectra at 3 T was nearly doubled compared to 1.5 T. The mean number of voxels with %SD Glu < 20 was distinctly lower at 1.5 T (53 %) than at 3 T (80 %). Estimated Glu/tCr ratios for thalamus, insular and parietal cortex lay in the upper range of the literature values. CONCLUSION: The results indicate that the advantageous distribution of signal maxima at 3 T allows an improved separation of the individual spectra. Both the higher initial magnetization at 3 T and the improved sensitivity of the phased array matrix coil used in the 3 T study result in an increased SNR, which leads to better reliability of the individual detection as well as a more accurate quantification of glutamate.

Ziele: Sowohl in der forensischen Medizin als auch fur die Beurteilung der chemischen Zusammensetzung von Biopsieproben sind Kenntnisse uber die Art und die Geschwindigkeit postmortal ablaufender Zersetzungsprozesse hilfreich und wichtig. Allerdings ist uber den Zeitverlauf der Konzentrationsanderungen schnell abbaubarer phosphorhaltiger Metaboliten wie PCr und ATP aus der Literatur wenig bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, die uber einen Zeitraum von 24h postmortal ablaufenden spektralen Veranderungen der Hirnzusammensetzung am Schwein mittels 1H-MRS und 31P-MRS zu erfassen. Methode: In einem 1,5 T Ganzkorper MRT (Siemens, Magnetom Sonata) wurde mit einer doppelresonanten 1H/31P Oberflachenspule das Gehirn eines Schweins (Alter: 6 Monate) vor und uber einen Zeitraum von 24h unmittelbar nach Herzstillstand alternierend mit 1H- und 31P-MRS spektroskopisch untersucht. Die 1H-MRS Spektren wurden mit einer Einzelvoxelspektroskopie (PRESS-Sequenz; TR/TE=1500ms/135ms; NSA: 256) gemessen. Die 31P-MRS wurde mit einer FID-Sequenz ohne zusatzliche Volumenselektion durchgefuhrt (TR=5000ms; NSA: 64). Da die Spule unmittelbar uber dem Gehirn positioniert war, lag der Empfindlichkeitsbereich der Spule zum uberwiegenden Teil im Hirngewebe. Ergebnis: Wahrend die Konzentrationen des Phosphokreatins (PCr) und ATPs bereits nach 1,5h bzw. 4h nahezu vollstandig abgebaut waren, konnte das N-Acetylaspartat (NAA) bis ca. 16h postmortal nachgewiesen werden. Laktat trat bereits nach ca. einer Stunde im 1H-Spektrum auf. Demgegenuber wiesen die Intensitaten des Cholins (Cho) und des Kreatins (Cr) wahrend der Beobachtungszeit (24h) keine Veranderungen auf. Schlussfolgerung: Mithilfe der MRS kann der Fortschritt der ablaufenden Autolyse- und Faulnisprozesse verfolgt werden. Postmortale Veranderungen der chemischen Zusammensetzung des Hirngewebes konnen somit nachgewiesen werden. Der Abbau der energiereichen Phosphate (PCr und ATP) erfolgt dabei wesentlich schneller als bei den Verbindungen NAA, Cho oder Cr. Nichtsdestotrotz konnte ATP noch 4h nach dem Herzstillstand in den 31P-Hirnspektren nachgewiesen werden. Korrespondierender Autor: Rzanny R Institut fur Duiagnostische und Interventionelle Radiologieund, Medizinische Physik, Philosophenweg 3, 07743 Jena E-Mail: REINHARD.Rzanny@med.uni-jena.de