MRS – magnetická rezonanční spektroskopie

1. MRS – magnetická rezonanční spektroskopie

2. MR a její využití • Anatomické struktury (klasická NMR) • Biochemické procesy (MRS) • Funkci (fNMR) Objevena 1937 • Isaac Rabi • NC 1944 za fyziku

3. Princip metod využívajících NMR • Jádra s lichým počtem jaderních částic se chovají jako magnety rotující kolem své osy (spin). C,H,F,P • Vektory jejich magnetického pole orientovány v prostoru zcela náhodně • Vnější magnetické pole – zorientují se vektory rovnoběžně s tímto polem • Atomy začnou vykonávat precesní pohyb, rotují po povrchu pomyslného kužele • Frekvence této rotace – Larmorova frekvence – je specifická pro daný atom v daném magnetickém poli

4. Princip metod využívajících NMR pokračování • Jestliže kolmo na zevní magnetické pole vyšleme el.mag. impulz, začnou jádra, jejichž Larmorova frekvence je shodná s frekvenci impulzu, rezonovat • To znamená, že obvod jejich precese se s každým cyklem zvětšuje pokládá do roviny rovnoběžné se zevně působícím impulzem • Ve chvíli, kdy kolmý impulz přestane působit, vrací se jaderné částice do původního stabilního stavu = relaxace • Přitom dojde k vyzáření el.mag impulzu o určité frekvenci a amplitudě • Táto f = Larmorova frekvence jádra, které ji vyzářilo • Amplituda je přímo úměrná množství jader daného prvku ve zkoumaném vzorku

5. Princip metod využívajících NMR pokračování II • Tento signál registruje a v případě NMR a fNMR převádí pomocí Fourierových transformací na obraz • V případě MRS nechává ve formě spektra

6. MRS • Využívá tzv. chemický posun (chemical shift) • Rezonanční frekvence stejného atomuv různých sloučeninách se nepatrně liší • Důvodem = interakce mezi mag. poli jednotlivých atomů v molekule • Každá molekula má charakteristický spektroskopický otisk • Výsledek měření je spektrum složené s různě vysokých vrcholů o různé frekvenci • Podle vrcholu poznáme sloučeninu a podle plochy pod křivkou vrcholu koncentraci sloučeniny

7. Jednotlivé druhy rezonanční spektroskopie Protonová – cívka zaostřena na frekvenční pásmo, ve kterých rezonuje vodík v různých sloučeninách (63MHz) • N-acetyl aspartát NAA • Kreatin • Cholin • Myoinositol • Laktát • Glutamát, aspartát • GABA signál je překryt silnějším signálem vody, ten je potlačen komplikovaným algoritmem

8. Jednotlivé druhy rezonanční spektroskopie II Fosforová MRS 31P MRS • Fosfomonoestery PME • Fosfodiestery PDE • ATP, ADP, fosfokreatin, anorganický fosfát (Pi) • pH v daném okrsku tkáně Není potřeba potlačovat signál vody

9. MRS • Metoda umožňuje neinvazivní, in vivo měření koncentrace řady chemických sloučenin v CNS • Hodnocení různých biologických procesů /membránový a energetický metabolizmus, koncentrace excitačních a inhibičních neurotransmiterů atd./ • Tyto údaje mohou poskytnout nový pohled na příčiny, diagnostiku i terapii řady neuropsychiatrických chorob

10. Výhody a nevýhody • Jenom mobilní sloučeniny • nelze využít k receptorovým studiím • je třeba měřit z velkých objemů, abychom získali měřitelný signál • rozlišovací schopnost asi 1 – 10 cm3 • potlačení signálu vody • nepříznivé vlastnosti fosforu • Nestandardizovaná metodologie vyšetření • Neinvazivní • Radiační zátěž nulová • Běžně dostupné přístroje s intenzitou mag. pole 1,5 Tesla

11. Využití v psychiatrii Schizofrenie Úzkostné poruchy Afektivní poruchy