Spettroscopia di risonanza magnetica

La spettroscopia a risonanza magnetica (spettroscopia MR) fornisce informazioni non invasive sul metabolismo cerebrale. La spettroscopia 1H-MR protonica si basa sullo "spostamento chimico", una variazione nella frequenza di risonanza dei protoni che compongono vari composti chimici. Questo termine fu introdotto da N. Ramsey nel 1951 per indicare le differenze tra le frequenze dei singoli picchi spettrali. L'unità di misura dello "spostamento chimico" è la milionesima parte (ppm). Di seguito sono riportati i principali metaboliti e i corrispondenti valori di spostamento chimico, i cui picchi sono determinati in vivo nello spettro MR protonico:

• NAA - N-acetil aspartato (2,0 ppm);
• Cho - colina (3,2 ppm);
• Cr - creatina (3,03 e 3,94 ppm);
• ml - mioinositolo (3,56 ppm);
• Glx - glutammato e glutammina (2,1-2,5 ppm);
• Lac - lattato (1,32 ppm);
• Complesso labbro-lipidico (0,8-1,2 ppm).

Attualmente, nella spettroscopia RM protonica vengono utilizzati due metodi principali: la spettroscopia RM a singolo voxel e quella multi-voxel (Chemical Shift Imaging), che determinano simultaneamente gli spettri di diverse aree del cervello. È stata inoltre introdotta la spettroscopia RM multinucleare basata sul segnale RM di fosforo, carbonio e alcuni altri composti.

Nella spettroscopia 1H-MR a singolo voxel, viene selezionata per l'analisi una sola area (voxel) del cervello. Analizzando la composizione in frequenza nello spettro registrato da questo voxel, si ottiene una distribuzione di alcuni metaboliti sulla scala dello spostamento chimico (ppm). Il rapporto tra i picchi dei metaboliti nello spettro e la diminuzione o l'aumento dell'altezza dei singoli picchi dello spettro consentono una valutazione non invasiva dei processi biochimici che avvengono nei tessuti.

La spettroscopia MP multivoxel produce spettri MP per diversi voxel contemporaneamente e consente il confronto degli spettri di singole aree nell'area di studio. L'elaborazione dei dati della spettroscopia MP multivoxel consente di costruire una mappa parametrica della sezione, su cui la concentrazione di un determinato metabolita è evidenziata a colori, e di visualizzare la distribuzione dei metaboliti nella sezione, ovvero di ottenere un'immagine ponderata in base allo spostamento chimico.

Applicazione clinica della spettroscopia RM. La spettroscopia RM è attualmente ampiamente utilizzata per valutare diverse lesioni volumetriche del cervello. I dati della spettroscopia RM non consentono una previsione affidabile del tipo istologico della neoplasia; tuttavia, la maggior parte dei ricercatori concorda sul fatto che i processi tumorali siano generalmente caratterizzati da un basso rapporto NAA/Cr, un aumento del rapporto Cho/Cr e, in alcuni casi, la comparsa di un picco di lattato. Nella maggior parte degli studi RM, la spettroscopia protonica è stata utilizzata nella diagnosi differenziale di astrocitomi, ependimomi e tumori neuroepiteliali primitivi, presumibilmente per determinare il tipo di tessuto tumorale.

Nella pratica clinica, è importante utilizzare la spettroscopia RM nel periodo postoperatorio per diagnosticare la crescita tumorale continua, la recidiva tumorale o la necrosi da radiazioni. Nei casi complessi, la spettroscopia RM 1H diventa un utile metodo aggiuntivo nella diagnosi differenziale, insieme all'imaging pesato in perfusione. Nello spettro della necrosi da radiazioni, una caratteristica è la presenza del cosiddetto picco morto, un ampio complesso lattato-lipide nell'intervallo 0,5-1,8 ppm, sullo sfondo di una completa riduzione dei picchi di altri metaboliti.

Un ulteriore aspetto dell'utilizzo della spettroscopia RM è la distinzione tra lesioni primarie e secondarie di nuova diagnosi, e la loro differenziazione da processi infettivi e demielinizzanti. I risultati più significativi sono la diagnosi di ascessi cerebrali basata sull'uso di immagini pesate in diffusione. Nello spettro dell'ascesso, a fronte dell'assenza di picchi dei principali metaboliti, si nota la comparsa di un picco del complesso lipide-lattato e di picchi specifici del contenuto dell'ascesso, come acetato e succinato (prodotti della glicolisi anaerobica batterica), aminoacidi valina e leucina (risultato della proteolisi).

In letteratura viene ampiamente studiato anche il contenuto informativo della spettroscopia RM nell'epilessia, nella valutazione dei disturbi metabolici e delle lesioni degenerative della sostanza bianca cerebrale nei bambini, nei traumi cranici, nell'ischemia cerebrale e in altre patologie.

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