Proton MRS birçok Santral sinir sistemi(SSS) hastalığında doku metabolizması invivo değerlendiren noninvaziv tekniktir. Bir çok SSS hastalığında kullanılmaktadır. Beyin tümörlerinde patolojik ayrım ve sınıflandırma etkin tedavi için şarttır (22,23). SSS tümörlerinde en sık görülen tipi diffüz fibriler astrositomlardır (24). Düşük greade’li (Evre I, II), anaplastik astrositom (Evre III), glioblastoma multiforma (Evre IV) olarak alt gruplara ayrılır. Bu gruplarda tedaviye yaklaşım ve klinik seyir farklılık gösterir. Düşük greade’li astrositomlar daha masum olup postoperatif radyoterapi ile sağ kalım oranı yüksektir.
Anaplastik astrositom (Greade IV) daha agresiftir. Bu gruptaki hastalar, radyoterapinin yanı sıra kemoterapi ile postoperatif dönemde tedavi edilmektedir (25). Glioblastoma multiforme’li (Greade IV) hastalara postoperatif dönemde radyoterapinin yanı sıra kemoterapi ile kısmen faydalanıldığı gösterilmiştir. Primer neoplazmların %20 sini oluşturur (25,26). N-Asetilaspartat (NAA) nöronal belirteç olup tümör dokusunun normal dokuya invazyonuna bağlı olarak azalır (27). Kolin içeren yapılar gliserofosfokolin, asetilkolin ve fosfokolindir (28). Kolin tümörlerde membran yapım ve yıkama ile hücre proliferasyonuna bağlı olarak artar (22,28). Kreatin, fosfokreatin enerji metabolizmasının göstergesidir (27,29). HMRS’de değişiklik gösterir.
Tümör hücrelerinde oksijen seviyesi yeterli düzeyde olsa dahi yüksek glikoz oranları mevcuttur. Artmış laktat oranı her evredeki astrositomlarda mevcuttur (30,31). Lipid rezonansı yüksek greade’li astrositomlarda nekroz alanlarında gözlenmektedir. Artmış laktat oranı yüksek ve düşük greade’li gliomların herbirinde bulunmuştur. Nekroz derecesi ile lipid miktarı arasında korelasyon mevcuttur (31,32). Metatatik tümörlerde değişen oranlarda Kolin ve kreatin lipid ve laktat pikleri mevcuttur (33,34,35). Fakat NAA piki görülmez. NAA piki tümör dokusu içerisinde normal beyin parankiminin olduğunu gösterir. Metastatik tümörler
gri-beyaz cevher bileşkede olduklarından dolayı subkutan yağ dokudan kaynaklanan kontaminasyon MRS kalitesini etkileyecektir.
Menengiomları MRG ile tanımak kolaydır. Fakat bazı durumlarda MRS gerekebilir.
Menengiomlar SSS dışından geliştiğinden dolayı (araknoid hücrelerden) NAA içermezler.
Kolin sinyali nüks meningiomlarda belirgin derecede artar. Fibröz ve tipik meningiomlarda laktat ve alanın pikleri görülür (15). Malign ve atipik menengiomalar invaziv olduklarından dolayı NAA piki görülmektedir. MRS incelemelerinde astrositomlardan ayrımı güçleşebilir.
HMRS kullanımında doğruluk oranı tek voksel incelemenin yerleşim yeriyle doğru orantılı gösterir. Ricci ve ark.’ın (36) yaptığı çalışmada vokselin kontrast tutan lezyonun kenarlarını içerecek şekilde yerleştirildiğinde %12 hata payı bulmuştur. Vokselin kontrast tutan lezyonu santraline yerleştirilmesi veya voksele lezyonun kaviter kompenetinin dahil edilmesi ile yalnızca %22’sinde spektroskopik olarak doğru tanı konabilmiştir. Yüksek greade’li tümörlerde sıklıkla kavitasyon ve nekroz izlenir. Vokselin kontrast tutan lezyonun kenarına yerleştirilmesi canlı prolifere tümör olasılığını artıracak, mikroskopik nekroz alanlarının olasılığını azaltacaktır.
HMRS stereotatik biyopsilerde kılavuz bir yöntemdir (6). Biyopsi miktarı küçük olduğunda evrelendirmede hatalı sonuçlar olabilir. Evrelendirme klinik gidişin önemli belirteci olduğundan dolayı tedavi şekli buna göre yapılmaktadır. Düşük NAA, yüksek kolin düzeyinin olduğu bölgelerden biyopsi alınmasının sağlanması ile yanlış evrelendirme şansı azalır, tanı daha güvenilir hale gelir. MRS örnekleme hacmi tümörün solid kompanent içermeli, nekroz ve kist alanlarını dahil edilmeyecek şekilde yerleştirilmelidir (37).
A
B
C
D
Şekil 15: Preop temporal poldeki kompartmandan yapılan multivoksel (A) ve tek voksel (B), spektroskopi incelemelerinde yakın komşuluktaki kafa kaidesi ve tümörün dominant olarak nekrotik karakterde olması kaliteli spektra eğrisini engellemiştir. N.Asetil aspartatın ileri derecede baskılandığı ve kolin piklerinin arttığı görülmüştür. Bu bulgular non spesifik olarak tümöral oluşuma aittir. Bulgular glioblastoma multiformeyi desteklemektedir.
(C), Sol temporal lobda yaklaşık 6x4x5 cm boyutlarında T1 aksiyal incelemede BOS’a göre hiperintens periferik tarzda kontrast tutan kitle. (D), Preop yüksek greadeli tümör tanısı alan
hastanın kraniotomi ile elde edilen biyopsi sonucu glioblastoma multiforme olarak değerlendirildi, postop. radyoperapi yapıldı.
A B
C
Şekil 16: 30 yaşında erkek hasta TE-30 ve 130 msn değerlerinde proton MRS yapılmıştır.Yapılan 30 msn incelemesindeki proton MRS incelemesinde CHO/CRE oranında yükseliş, NAA pikinde belirgin düşüş saptanmıştır.135 msn değerinde alınan MRS’de ise Kolin pikinde belirgin artış saptanmıştır. Myoinositol pikinde belirgin artış olmaması düşük greadeli astrositomu düşündürmektedir. Sağ frontal girus düzeyinde 2.5 cm çapında kortikal yerleşimli hiperintens kitlenin koronal kesit incelemesi (C).
A B
C
Şekil 17: 49 yaşında bayan hasta. TE=30 msn tek voksel proton MRS uygulandı.(B) Parankimal ödem alanından yapılmış spektroskopik inceleme normal paterndedir. Kitle lezyonundan yapılan incelemede alanin piki izlenmemiştir, yüksek kolin değeri neoplaziyi düşündürmektedir(A). Atipik menengiom olarak değerlendirildi. Sol frontal lobda geniş kaide ile kalvaruma oturmuş 3x2 boyutunda T1 aksial incelemede heterojen hiperintens lezyon (C).
A B
C
Şekil 18: Sağ temporal lob posterior kesimde subkortikal ak madde içerisinde yaklaşık 2.5 cm çapında T1A görüntüde belirgin hiperintens homojen düzgün konturlu intraserebral hematoma ait olduğu düşünülen lezyon (C) Yapılan tek voksel MRS
incelemesinde normale yakın serebral proton MRS paterni elde edilmiştir, tümöral lezyonu düşündürecek bir bulgu saptanmamıştır (A,B).
A B
C
Şekil 19: Sağ frontal operkulumdan sağ insuler kortekse uzanan 4x4 cm boyutunda santrali kistik T1A incelemesinde hipointens net kontrast tutulum göstermeyen intraaksiyal kitle(B) TE=30 ve 135 msn tek voksel incelemede (C) NAA pikinde baskılanma cholin pikinde artış izlenmiştir.1 ile 1.5 ppm aralığında laktat piki izlenmektedir.(A) Konvansiyonel MRG ve MRS inceleme birlikte değerlendirildiğinde anaplastik karakterde glial tümör düşünüldü. Kraniotomi yapılarak kitle total çıkarıldı patoloji sonucu anaplastik astrositom olarak değerlendirildi.
N
2 E Düşük greade’li astrositom Yüksek greadeli
astrositom
6 2
7 E Yüksek greade’li astrositom Greade III astrositom
7 6
7 E Yüksek greadeli astrositom Oligoastrositom
greade III
3 E Yüksek greadeli glial tümör Glioblastoma
multiforme
Yüksek greadeli glial tümör Greade III astrositom 1
6 2
7 K Yüksek greadeli astrositom Anaplastik astrositom 1
0 E Anaplastik astrositom Anaplastik astrositom
Tablo 8: Çalışmaya dahil edilen hastaların yaşı cinsiyeti, preop. MRS incelemeleri, postop. patolojik tanıları gösterilmektedir.
Bu bulgulara göre çalışmamızda MRS’nin patolojik inceleme sonuçlarına göre doğruluk oranı %86.95 dir. MR spektroskopi sonucuna göre hematom saptanan vakanın patotoji sonucu malign melanom metastazı olarak değerlendirildi. Tümörün yanısıra kanama alanları içeren bu vakanın spektroskopi ve patoloji sonuçlarının çelişkili olmasının nedeni tek voksel incelemede incelenen sahanın yanlış konumlandırılmasından kaynaklandığını düşünülebilir (Şekil 18). İki hastanın preop.spektroskopi sonucu metastaz, patoloji sonucu glioblastoma multiforme olarak değerlendirildi. Bilindiği gibi metastazların ve glial tümörlerin kaynakladıkları yerler, yayılım özellikleri tamamen farklı olsa da spektrumları birbirine benzeyebilmektedir.
ÖZET
MRS santral sinir sistemi hastalıklarının biyokimyasal incelemelerininin invivo yöntemle çalışıldığı non invaziv yöntemdir. Proton, MRS için en duyarlı nukleus ve her metabolit Hidrojen atomu içerdiğinden HMRS ile inceleme doku metabolitleri hakkında SSS hastalıklarında kimyasal bilgi sağlayarak non invaziv yöntemle değerlendirmemizi sağlar.
MRS doku karekterizasyonu gerektiğinde konvansiyonel MR incelemesinden daha fazla bilgi vermektedir.
Bu tez çalışmasında 14 erkek, 9 kadın toplam 23 hasta seçilmiştir. Olguların yaşları 13 ile 67 arasında değişmekte idi. Lezyonlar intraaksiyal ve ekstraaksiyal olarak sınıflandırılırlar. Histolojik tanılar kraniotomi yaklaşımı ile konuldu. Sadece 1 hastanın tanısı BOS bulguları ve klinik veriler ile tüberkülom olarak tespit edildi. Gliomalar malignensi derecelerine göre 4 grupta incelenirler. Greade I ve II düşük greade’li, Greade III ve IV yüksek greade’li glial tümör olarak sınıflandırılırlar.
MRG incelemeleri 1.5T MRG cihazında yapıldı. Axial, koronal ve sagital planda spinecho T2 sekanslar alındı T2 spinecho (4800/100/2 [tekrarlama zamanı(TE)/ echotime (TR)/ exitasyon]) kesit kalınlığı 5 mm matriks 256x256 ve 180-225x200-225 mm FOV.mevcut kitle lezyonlarına voksel of interest (VOI) yerleştirildi. Voksel komşu dokuların kontaminasyonunu engellemek için lezyona yerleştirildi. Sinyal noise oranı (SNR);1 olacak şekilde voksel boyutlandırıldı.TR/TE 1500/30 ve 1500/135 değerlerinde spektralar elde edildi.
Elde edilen MRS sonuçları ile postop.histopatolojik sonuçlar değerlendirildi.
KAYNAKLAR
1. Odebland E, Lindstrom G. Some preminary observation on the proton MR in biologic samples. Acta Radiol 1996;43:476-496.
2. Damadian R.Tumor detection by nuclear MR. Science 1971;171:1151-1153.
3. Weisman ID, Bennet LH,Maxwell LR, et al. Recognition of cancer in vivo by nuclear MR.Science 1972;1288-1290.
4. Behar KL,den Hollander JA,Stromski ME,et al. High resolution H NMR sdudy of cerebral hypoxy in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 1983;80:4945-4948 5. Prost RBS, Haughton V, Li SJ. Brain tumors: localized H MR spectroscopy at
0.5 T. Radiology 1997;204:235-238
6. Dowling C, Bollen AW,Novorolski SM, Mc Dermott MW, Barbaro NM, Day MR, Henry RG. Preoperative proton MR spectroscopic imaging of brain tumors: Correlation with histopatologic Analysis of resection speciments AJNR Am J Neroradiol 22:604-612, Apr 2001.
7. Purceli EM. Torrey HC, Pound RV. Resonance absorption by nuclear magnetic moments in soiids.Physiol rev 1946;69:37-38.
8. Proctor WG,Yu FC. The dependence of nuclear magnetic resonance frequency upon chemical shift. Physiol Rev 1950;70:717.
9. Lenkiski RE, Shnall MD.MR spectroscopy and the biochemical basis ofneurological disease. In: Atlas SW, ed.Magnetic Resonance Imaging of the brain and spine. New York: Raven,1996:1619-1653.
10. Richars TL, Bowen JD, Alvord EC, et al. Magnetic Resonance brain spectroscopy;basic concepts with emphasis on multipl sclerosis. lnt J Neuroradiol 2:123-133.1996
11. Frahm J, Merboldt KD., and HanickeW. 1987. Localized proton spectroscopy using stımulated echoes. J. Magn. Reson. 72:502-508.
12. Moonen C.T, von Kienlin M, van Ziji P.C, Cohen J,Gülen,J., Daly, P., and Wolf,G,1989,Comparison of single-shot localization methods (STEAM and PRESS) for in vivo proton NMR spectroscopy.NMR Biomed.2:201-208
13. Bottomly PA.The trouble with spectroscopy papers. J Magn reson Imaging 2:1,1992
14. Matson GB. Weiner MW. Spectroscopy. In Stark DD. Bradley WG Jr. (eds).Magnetic resonance imaging, 3rd ed. St Louis: Mosby-Year Book,1999,181-214
15. Castillo M, Kwock L, Suresh K. Mukherji. Clinical applications of Proton MR Spectroscopy AJNR 17:1-15,Jan 1996.
16. Kohler S.PROBE/SV single-voxel proton brain exam application guide. General Electric Medical Systems.1993:5:1-32.
17. Sijens PE, Oudkerk M, van Dijk et al. H MR spectroscopy monitoring of cerebral hypoxy in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 1983;4945-4948
18. Shimizu H, Kumabe T, Tominaga T, Kayama T, Hara K, Ono Y, Sato K, Arai N, Fujiwara S, Yoshimoto T, Noninvasive Evaluation of malignancy of brain tumors with proton MR spectroscopy AJNR Am J Neuroradiol 17:737-747. April 1996.
19. Rakesh K, Gupta, Mahzar Husain, Comperative evalation of magnetizasyon transfer MR imaging and invivo proton MR spectroscopy in brain tuberculomas . Magnetic Rezonance imaging.2002, 375-381.
20. Sebastian Herminghaus. Thomas Dierks. Determination of histopathological tumor greade in neuroegitheial brain tumors by using spectral pattern analysis of in vivo spectroscopc data. J. Neurosurg 98.74-81.2003.
21. Fomtas KN, Kapsalaki EZ. Noninvaziv histologic grading of solid astrositomas using proton magnetic resonance spectroscopy. Stereotact func Neurosurg.
2004; 82 (2-3)
22. Bruhn H, Frahm J, Gyngell ML, et al. Noninvasive differentiation of tumors with use of localized H-1 MR spectroscopy in vivo: initial experience in patients with cerebral tumors. Radiology 1989;172: 541-548
23. Fulham MJ, Bizzi A, Dietz MJ, et al. Mapping of brain tumor metabolites with proton MR spectroscopic imaging: clinical relevance. Radiology 1992;185:675-686
24. Devita VT, Hellman S, Rosenberg SA, et al. Cancer: Principles and Practice of Oncolog 5th ed. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1997:2013-2015 25. Levin VA, Silver P, Hannigan J, et al. Superiority of post-radiotherapy
adjuvant chemotherapy with CCNU, procarbazine, and vincristine (PCV) over BCNU for anaplastic gliomas: NCOG6G61 final report. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1990:18:321-324
28. Frahm J, Bruhn H, Hanicke W, Merboldt KD, Mursch K, Markakis E.
Localized proton NMR spectroscopy of brain tumors using short-echo time STEAM sequences. J Comput Assist Tomogr 1991; 15:915-922
29. Arnold DL, Shoubridge EA, Villemure JG, Feindel W. Proton and phosphorus magnetic resonance spectroscopy of human astrocytomas in vivo:preliminary observations on tumor grading. NMR Biomed 1990;3:184-189
30. Peeling J, Sutherland G. High resolution 1H NMR spectroscopy studies of extracts of human cerebral neoplasms. Magn Reson Med 1992;24:123-136 31. Leach M, Le Moyec L, Podo F.MRS of turnors:basic principles. ln:Certaines
JD, Bovee WMM, Podo F, eds. Magnetic Resonance Spectroscopy in Biology and Medicine. New York, NY:Pergamon Press, 1992:297-299
32. Kuesel AC, Donnelly SM, Halliday W, Sutheriand GR, Smith ICP. Modern lipids and methabolic heterogeneity of brain tumors as detectable by ex-vivo
1H MR spectroscopy. NMR Biomed 1994;7:172-180.
33. Demaerel P, Johannik K, Van Hecke P, et al. Localized H-1 NMR spectroscopy in fifty cases of newly diagnosed intracranial tumors. J Comput Assist Tomogr 1991:15:67-76
34. Ott D, Hennig J, Emst T. Human brain tumors: assessment with in vivo proton MR spectroscopy. Radiology 1993; 186:745-752
35. Sijens PE, Dijk PV, Oudkerk M. Correlation between Cholinelevel and Gd-DTPA enhancement in patients with brain metastases of mammary carcinoma. Magn Reson Med 1994;32:549-555
36. Ricci EP, Pitt A, Keller PJ, Coons SW, Heiserman EJ. Effect of voxel position on single-voxel MR spectroscopy findings. AJNR Am J Neuroradiol 21:367-374, Feb 2000.
37. Rand SD, Prost R, Haughton V, Mark L, Strainer J, Johansen J, Kim TA, Chetty VK, Mueller W, Meyer G, Krouwer H. Accuracy of single-voxel Proton MR spectroscopy in distinguishing neoplastic from nonneoplastic brain lesions AJNR Am J Neuroradiol 18:1695-1704,Oct 1997.
38. Luyten PR, Marien AJ, Heindel W, et al. Metabolic imaging of patients with intracranial tumors:1H MR spectroscopic imaging and PET
39. Alger JR, Frank JA, Bizzi A, et al. Metabolism of human gliomas:assesment with 1H MR spectroscopy and 8F fiuorodeoxyglucose PET. Radioiogy 1990;177:633-641
40. Mc Bride DQ, Miller BL, Nikas DL, et al. Analysis of brain tumors using 1H magnetic resonance spectroscopy. Surg Neurol 1995;44:137-144.
41. Poptani H, Gupta RK, Roy R, Pandey R, Jain VK, Chhabra DK.
Characterization of intracranial mass lesions with in vivo proton MR spectroscopy. AJNR Am J Neuroradiol 1995; 16:1593-1603.
42. Castillo M, Kwock L, Mukherji SK. Clinical applications of proton MR spectroscopy. AJNR Am J Neuroradiol 1996; 17:1 -15.
43. Tien RD, Lai PH, Smith JS, Lazeyras F. Single-voxel proton brain spectroscopy exam (PROBE/SV) in patients with primary brain tumors. AJR Am J Roentgenol 1996:167:201-209.
44. Preul MC, Caramanos Z, Collins DL, et al. Accurate, noninvasive diagnosis of human brain tumors by using proton magnetic resonance spectroscopy. Nat Med 1996:2:323-325.
45. Shimizu H, Kumabe T, Tominaga T, et al. Noninvasive evaluation of malignancy of brain tumors with proton MR spectroscopy. AJNR Am J Neuroradiol 1996;17:737-747.
46. Remy C, Grand S, Lai ES, et al. 1H MRS of human brain abscesses in vivo and in vitro. Magn Reson Med 1995;34:508-514.
47. Harada M, Tanouchi M, Miyoshi H, Nishitani H, Kannuki S. Brain abscess observed by localized proton magnetic resonance spectroscopy. Magn Reson İmaging 1994:12:1269-1274.
48. Tzika AA, Ball WS Jr, Vigneron DB, Dunn RS, Kirks DR. Clinical proton MR spectroscopy of neurodegenerative disease in childhood. AJNR Am J Neuroradiol 1993;14:1261-1281.
49. Kuesel AC, Sutherland GR, Halliday W, Smith ICP. 1H MRS of high grade astrocytomas:mobile lipid accumulation in necrotic tissue. NMR Biomed 1994;7:149-155.
50. Negendank WG, Sauter R, Brown TR, et al. Proton magnetic resonance spectroscopy in patients with glial tumors: a multi-center study. J Neurosurg 1996;84:449-458.
51. Yamagata NT, Miller BL, McBride D, et al. In vivo proton spectroscopy of intracranial infections and neoplasms. J Neuroimaging 1994;4:23-28.
52. Miller BL, McBride D, Riedy G, Caron M, Lipcamon J, O'Brien D. Changes in brain choline in tumors with H-1 NMR spectroscopy. Bull Clin Neurosci 1990;55:115-122.
53. Sijens PE, Knopp MV, Brunetti A, et al. H-1 MR spectroscopy in patients with metastatic brain tumors: a multicenter study. Magn Reson Med 1995;33:818-826.
54. Segebarth CM, Baleriaux DF, Luyten PR, den Hollander JA. De-tection of metabolic heterogeneity of hurnan intracranial tumors in vivo by H-1 NMR spectroscopic imaging. Magn Reson Med 1990; 13:62-76.
55. Prost RW, Mark L, Mevvissen M, Li S. Detection of glutamate/ glutamine resonances by H-1 magnetic resonance spectroscopy at 0.5 tesla. Magn Reson Med 1997;37:615-618.
56. Orrison WW, Stimac GK, Stevens EA, et al. Comparison of CT, low-field-strength MR imaging, and high-field-low-field-strength MR imaging: work in resonance spectroscopy. Magn Reson Med 1993;30: 424-437.
59. Toft P, Leth H, Lou HC, Pryds O, Henriksen O. Metabolite con-centrations in the developing brain estimated with proton MR spectroscopy. J Magn Reson İmaging 1994;4:674-680.
60. Devita VT, Hellman S, Rosenberg SA, et al. Cancer: Principle and Practice of Oncology. 5th ed. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1997:2013-2015.
61. Devita VT, Hellman S, Rosenberg SA, et al. Cancer: Principles and Practice of Oncology. 5th ed. Philadelphia:Lippincott-Raven;
1997:2043-2047.
62. Franzi A, Leocata F, Giorgi C, Allegranza A, Servello D, Broggi G. Role of stereotactic biopsy in multifocal brain lesions: consid-erations in 100 consecutive cases. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1994;57:957-960
63. Ross, Jacobsen, Vilamil. Subclinical hepatic encephalopathy: Proton Mr spectroscopic abnormalities, Radiology 1994;457-463.
64. Shonk, Ross. Role of increased Cerebral myo-Inositol in the Dementia of Down Syndrome. Magn. Reson. İn Reson in Medicine 1995;33:858-861.
65. Kreis et al. Journal of Magn. Reson. B 102,9-19; 1993.