رزونانس مغناطیسی؛ ام آر اسپکتروسکوپی (سینگل و مولتی وکسل)

در مورد ام آر اسپکتروسکوپی چه می دانید؟ طیف سنجی رزونانس مغناطیسی (MR) آزمایشی برای اندازه گیری تغییرات بیوشیمیایی در مغز و بخصوص، تشخیص وجود تومورها است. درحالی که تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) محل آناتومیکی تومور را مشخص می‌کند، طیف سنجی MR به مقایسه ترکیب شیمیایی بافت طبیعی مغز و بافت غیر طبیعی تومور می‌پردازد. این آزمایش همچنین می‌تواند برای تشخیص تغییرات بافتی که در سکته مغزی و صرع بوجود می‌آیند، مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله از بخش پزشکی دکتر سلام راجع به طیف سنجی رزونانس مغناطیسی، دلایل انجام، تاریخچه طیف سنجی رزونانس مغناطیسی، خطرات و نحوه انجام آن صحبت خواهیم کرد. همچنین ما تکنیک طیف سنجی ام ‌آر را مرور می‌کنیم. بحث و توصیف کاربردهای بالینی بالقوه این روش در مورد پستان (تمایز تومور های خوش خیم از ضایعات بدخیم پستان، پیش بینی پاسخ به شیمی درمانی زودهنگام) و محدودیت های فعلی طیف سنجی را نیز شرح می‌دهیم.

تاریخچه طیف سنجی رزونانس مغناطیسی

MR برای اولین بار توسط دو گروه و در بررسی بافت های زیستی استفاده شد. ماه و ریچارد، در سال 1973 با استفاده از P-31 MRS به بررسی گلبول های قرمز پرداختند و گروه دوم، هولت و همکارانش در سال 1974  از P-31 MRS برای بررسی عضله پا ملتهب در موش ها استفاده کردند.

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی چگونه کار می کند؟

طیف سنجی MR در همان دستگاه MRI معمولی انجام می‌شود. اسکن MRI برای ایجاد تصاویر دقیق از آهنربای قدرتمند، امواج رادیویی و رایانه ای استفاده می‌کند. طیف سنجی، یک سری از آزمایشات است که به اسکن MRI مغز یا ستون مهره شما اضافه می‌شود و از آن برای اندازه گیری متابولیسم شیمیایی یک تومور مشکوک استفاده می‌شود.

بیشتر بدانید: مقابله با افسردگی با عکسبرداری از مغز

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:

• آمینو اسید
• لیپید
• لاکتات
• آلانین
• N- استیل آسپارتات
• کولین
• کراتین
• میوینیوزول

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 (شکل 1). متخصصان عصبی با اندازه گیری پی پی ام هر یک از متابولیت های یاد شده و مقایسه آن ها 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 استفاده کرد و بین عود تومور و نکروز تشعشع تمایز قائل شد.

فیزیک طیف سنجی رزونانس مغناطیسی

اصل اساسی که در طیف سنجی MR مورد استفاده قرار می‌‎گیرد این است که توزیع الکترون ها در اطراف اتم باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی متفاوت و اعمال این میدان بر هسته ها (در مولکول های مختلف) می‌شود. این موضوع در فرکانس های رزونانسی کمی متفاوت است چراکه این سیگنال ها، به نوبه خود، یک سیگنال متفاوت تر را برمی‌گردانند. این روش با تکنیک رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) و همانگونه که در شیمی تحلیلی استفاده می‌شود، یکسان است.

طیف MR را می‌توان از هر هسته دارای چرخش یا در اصطلاح “NMR فعال”، بدست آورد: پروتون ها، کربن 13 و فسفر-31 متداول ترین آنها هستند. از 31P معمولاً برای بررسی نسبت آدنوزین تری فسفات (ATP) به فسفوکراتین و سایر متابولیت ها استفاده می‌شود اما می‌تواند برای ارزیابی بار انرژی سلول نیز استفاده شود.

اگر سیگنال ها به صورت خام پردازش شوند، طیف ها تحت تاثیر آب قرار می‌گیرند و این باعث می‌شود تمام طیف های دیگر نامرئی شوند. بنابراین سرکوب آب، چه از طریق بازیابی وارونگی و چه از طریق تغییر شیمیایی انتخابی (CHESS) صورت گیرد، بخشی از هر توالی MR است. اگر مهار آب موفقیت آمیز نباشد، می‌توان نزول شیب کلی به پایه را نشان داد که به معنی تغییر ارتفاع نسبی قله ها در نمودار است.

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی (MRS) با انواعی از توالی های پالس انجام می شود. ساده ترین این توالی ها بلافاصله پس از پالس RF صورت می‌‎گیرد و شامل یک پالس 90 درجه رادیویی (RF) و بدون شیب است. این سیگنال توسط سیم پیچ RF دریافت می‌شود. بسیاری از توالی های مورد استفاده برای تصویربرداری، برای طیف سنجی نیز استفاده می‌شوند (مانند دنباله چرخش اکو).

تفاوت مهم بین یک توالی تصویربرداری و طیف سنجی این است که برای طیف سنجی، در طی مدتی که “کویل RF” از شخص یا شی مورد معاینه سیگنال دریافت می‌کند، از شیب نمودار استفاده نمی‌شود و به جای استفاده از اطلاعات فرکانس (که با استفاده از شیب نمودار یا شیب فرکانس بدست می‌آیند) برای تهیه موقعیت مکانی، برای شناسایی ترکیبات شیمیایی مختلف استفاده می‌شود.

امکان پذیر بودن این امر به دلیل آن است که ابر الکترونی که در اطراف ترکیبات شیمیایی مختلف قرار دارد، اتمهای رزونانسی که در طیف سنجی مورد نظر است را بسته به نوع و موقعیت ترکیب، در درجات مختلف محافظت می‌کند. این محافظت از الکترون باعث می‌شود که فرکانس تشدید مشاهده شود و بنابراین با MR قابل شناسایی باشد.

قله ها

• لاکتات: تشدید در ppm 1.33
• لیپیدها: تشدید در 1.3 ppm
• آلانین: تشدید در ppm 1.48
• N-acetylaspartate (NAA): تشدید در 2/0 ppm
• گلوتامین / گلوتامات: تشدید در 2/3/2 ppm
• GABA: تشدید در 2.2-2.4 ppm بر ساعت
• 2-هیدروکسی گلوتارات: تشدید در 2.25 ppm 6
• سیتریت: تشدید در 2.6 ppm
• کراتین: تشدید در 3.0 ppm
• کولین: تشدید در ppm 3.2
• میو اینوزیتول: تشدید در 3/3 ppm
• آب: تشدید در 4.7 ppm

قله های نادرتر

• پروپیلن گلیکول: تشدید در ppm 1.14
• اتانول: تشدید در 1.16 ppm
• استات: تشدید در ppm 1.9
• استون: تشدید در 2.22 ppm
• استات استات: تشدید در 2.29 ppm
• succinate: تشدید در ppm 2.4
• methylsulfonylmethane: تشدید در ppm 3.15
• scyllo-inositol: تشدید در ppm 3.36
• تورین: تشدید در ppm 3.4
• گلوکز: تشدید در ppm 3.43 و 3.8 ppm
• مانیتول: تشدید در ساعت 3.78 ppm
• کوارتت لاکتات: تشدید در ساعت 4.11 ppm

آزمایش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی توسط چه کسی انجام می‌شود؟

تکنسین های رادیولوژی آزمایش را در مجموعه MRI و در بخش رادیولوژی بیمارستان یا مراکز تصویربرداری انجام می‌دهند.

چگونه باید برای طیف سنجی رزونانس مغناطیسی آماده شوم؟

• از مصرف نوشیدنی های کافئین دار خودداری کنید.
• لباس راحتی بپوشید زیرا باید حدود 30 دقیقه در طی آزمایش بدون حرکت دراز بکشید.
• از پوشیدن جواهرات و فلز و همراه داشتن کارت های اعتباری خودداری کنید.

در زمان انجام طیف سنجی رزونانس مغناطیسی چه اتفاقاتی می‌افتد؟
شما بر روی تختی دراز می‌کشید و دستگاه آنتنی به نام “کویل” در قسمت بالا یا اطراف بدن قرار خواهد گرفت تا تصویربرداری انجام شود. این دستگاه برای تهیه واضح ترین تصویر از منطقه ای که قرار است عکس برداری کند ساخته شده است. هنگامی که به راحتی در جای خود قرار گرفتید، تخت به آرامی وارد میدان مغناطیسی می‌شود.

در ادامه آزمایش صدای بلند افتادن شئ ای را به طور متوالی و برای چند دقیقه می‌شنوید.
این صدای عکس هایی است که گرفته می‌شود. ممکن است برای تقویت تصاویر، تزریق رنگ کنتراست (گادولینیوم) به بازو یا از طریق IV انجام شود.

از آنجا که طیف سنجی MR به آزمایش های ویژه ای بر روی تومور یا ضایعه شما نیاز دارد، ممکن است کمی طولانی تر از MRI ​​معمولی طول بکشد. مهم است که تا حد ممکن استراحت کنید و دراز بکشید. هر حرکتی در این مدت، تصویر را محو و خراب می‌کند.

خطرات روش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی چه هستند؟
طیف سنجی MRI و MR بسیار بی خطر هستند. خطرات سلامتی شناخته شده ای در رابطه با میدان مغناطیسی یا امواج رادیویی مورد استفاده دستگاه وجود ندارد. برخی از افراد نسبت به ماده کنتراست حساس هستند و ممکن است یک واکنش آلرژیک را تجربه کنند. کلیه مواد ایجاد کنتراست مورد تأیید اف ‌دی ‌ای و ایمن هستند.
برخی شرایط خاص، استفاده از یک میدان مغناطیسی را محدود می‌کند، بنابراین مهم است که در صورت وجود هر یک از موارد زیر پزشک خود را مطلع سازید :

• ضربان ساز قلب یا دریچه قلب مصنوعی
• صفحه فلزی، پین یا ایمپلنت فلزی دیگر
• دستگاه داخل رحمی مانند کاپر۷-آی‌یو‌دی
• انسولین یا دارو های مشابه دیگر
• کلیپ های آنوریسم
• کاشت حلزونی یا دستگاه شنوایی دیگر
• سابقه اشتغال به عنوان فلزکار (دارای فلز در چشم)
• خط چشم ثابت (خال کوبی)

هر ماده فلزی موجود در بدن شما می‌تواند بر کیفیت تصاویر و مقادیر بدست آمده تأثیر بگذارد. همچنین می‌تواند هنگام قرار گرفتن در میدان مغناطیسی باعث ناراحتی یا آسیب دیدگی شما شود و ممکن است شما را از فرایند تست خارج کند.
در صورت بارداری باید به پزشک و یا تیم مراقبت های بهداشتی بگویید. کالج رادیولوژی آمریکا انجام اسکن MRI را در سه ماهه اول بارداری توصیه نمی‌کند. در حالی که هیچ تحقیق قطعی وجود ندارد که نشان می‌دهد طیف سنجی MRI یا MR نباید در طول سه ماهه دوم و سوم انجام شود، اما برای انجام آزمایش باید یک دستور کتبی از متخصص زنان بگیرید.

چگونه باید نتایج آزمایش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی را فهمید؟

متخصص مغز و اعصاب نتایج حاصل از طیف سنجی MR را تجزیه و تحلیل خواهد کرد. برنامه های درمانی فقط می‌توانند براساس این نتایج اجرا شوند، بنابراین مهم است که نتایج تا حد امکان دقیق باشند. رادیولوژیست سریعاً نتایج شما را بررسی کرده و مستقیماً با پزشک شما صحبت می‌کند و او نیز نتایج را با شما در میان می‌گذارد.

آسیب شناسی مرتبط طیف سنجی رزونانس مغناطیسی
گیلوما

طیف سنجی MR می‌تواند به افزایش توانایی ما در پیش بینی درجه کمک کند. با افزایش درجه،NAA  و کراتین کاهش می‌یابد و کولین، لیپیدها و لاکتات افزایش می‌یابد.
تومور های غیر گلیالی
به طور کلی تومورهای غیر گلیال، قله های NAA کوچکی دارند.
اثرات تابش
تشخیص تغییر تابش و عود تومور می‌تواند مشکل ساز باشد. در تومور عود کننده کولین بالا می‌رود، در حالی که در تغییر تابش NAA، کولین و کراتین همه کم خواهند بود.

ایسکمی و انفارکتوس

مغز با تغییر عملکرد به متابولیسم بی هوازی، لاکتات ها را افزایش می‌دهد. هنگامی که انفارکتوس رخ می‌دهد، لیپیدها آزاد شده و قله ها ظاهر می‌شوند.

عفونت

عفونت نیز تمام فرآیندها بافت طبیعی مغز را نابود می‌کند. عفونت در حفره های آبسه باکتریایی، لاکتات آلانین، اسید سیتوزولی و استات افزایش می‌یابد.
توجه داشته باشید که کولین در توکسوپلاسموز کم یا غایب است، در حالی که در لنفوم بالا می‌رود و به تشخیص این دو کمک می‌کند.

بیماری های ماده سفید

• لکوئانسفالوپاتی مترقی چند مرحله ای (PML) ممکن است میوینیوزول بالا را نشان دهد.
• بیماری کانوان مشخصاً NAA را نشان می‌دهد.
انسفالوپاتی کبدی
به طور قابل توجهی میوینوستیل را کاهش و کولین را به میزان کمتری کاهش می‌دهد. گلوتامین نیز افزایش می‌یابد.
اختلالات میتوکندری
سندرم لیگ: کولین بالا، کاهش NAA و گاهی اوقات افزایش لاکتات
طیف سنجی رزونانس مغناطیسی در سرطان پروستات
طیف سنجی MR یک پیشرفت امیدوار کننده در ارزیابی رادیولوژیکی بدخیمی پروستات است.
ارزیابی طیف سنجی MR عمدتا بر اساس ارتفاع قله کولین و نسبت کولین کراتینین انجام می‌گیرد.
نسبتهای کولین / کراتین به سیترات:

• بیشتر از ۰/۵ مشکوک
• بیشتر از ۰/۸ خیلی مشکوک
• بیشتر از ۲ غیر عادی

علاوه بر این، اوج ارتفاعات سیترات و کولین را می‌توان به صورت بصری مقایسه کرد. افزودن داده های طیف سنجی MR به MRI معمولی باعث بهبود در تشخیص سرطان پروستات و همچنین تشخیص میزان تومور و همچنین دیگر قابلیت های MRI شده است.
کویل های درون ریز در ارزیابی تصویربرداری از پروستات و بافت های محیطی نسبت به کویل های بدن بهتر عمل می‌کنند. با بهبود سخت افزار و استحکام میدانی MRI، کویل های سطحی نیز می‌توانند به طور مؤثر در ارزیابی پروستات مورد استفاده قرار گیرند.
داده های طیف سنجی را می‌توان در تصاویر آناتومیک قرار داد و نقشه های تومور رنگی را می‌توان برای نشان دادن حجم واقعی تومور بدست آورد‌؛ این کار در هر سه صفحه قابل انجام است. گرفتن تصاویر حجم نما نیز امکان پذیر است. ام آر اسپکتروسکوپی یا MRSI پروستات می‌تواند یک ابزار تشخیصی مفید برای تشخیص سرطان پروستات باشد.

ایجاد و اجرای پروتکل موفقیت آمیز ام آر اسپکتروسکوپی نسبت به بیشتر روش های MRI بیشتر به جزئیات و دانش فنی توجه دارد. ام آر اسپکتروسکوپی ، ابزاری کاربردی و در حال پیشرفت در ارزیابی سرطان پروستات است و این بررسی باید به خوانندگان کمک کند تا مراحل حساس در انجام معاینه ام آر اسپکتروسکوپی را با دقت بالا درک کنند.

تصویربرداری از تومورهای مغزی: طیف سنجی رزونانس مغناطیسی و تصویربرداری متابولیک

طیف سنجی MR پروتون موضعی مغز انسان، برای اولین بار بیش از 20 سال پیش گزارش شده است. این فرایند، روشی کامل است که از نظر بالینی برای ارزیابی تومورهای مغزی در بسیاری از مراکز پزشکی سراسر جهان، استفاده می‌شود.

در حالی که مطالعاتی درمورد تومورهای مغزی انسان و با استفاده از هترونوکلئی هایی مانند فسفر (31P) و سدیم (11Na) انجام شده است، اما در بیشتر مطالعات طیف سنجی از هسته پروتون (1H) استفاده می‌کنند که این امر به دو دلیل است: حساسیت بالا این دستگاه و سهولت اجرای اینگونه آزمایشات در اسکنرهای MRI.

در کل، دو نوع از تکنیک های محلی سازی مکانی برای طیف سنجی MR وجود دارد. نوع اول تکنیک های تک وُکسل (SV) (متدهای متداول شامل “PRESS” وSTEAM””هستند.) و نوع دوم تکنیک های چند وکسل (“تصویربرداری طیف سنجی MR”) هستند، که طیف ها را در واحد زمان از یک ناحیه از مغز ثبت می‌کنند.

(MRSI)، همچنین به نام “تصویربرداری شیمیایی تغییر مکان که طیف ها را از مناطق مختلف ضبط می‌کند و از این طریق توزیع مکانی متابولیت ها در مغز را مشخص می‌کند نیز شناخته می‌شود. MRSI معمولاً به صورت دو بعدی یا سه بعدی انجام می‌شود، اما معمولاً شامل پوشش کامل مغز نمی‌شود. در حالی که SV-MRS و MRSI هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند (از نظر کیفیت طیفی، زمان اسکن، وضوح مکانی، پوشش مکانی و سهولت استفاده)، اما نکته مهم در مورد تومورهای مغزی، ناهمگن بودن متابولیک آن ها است.

به عنوان مثال، طیفی از هسته نکروز یک تومور مغزی با درجه بالا، کاملاً متفاوت با طیفی از یک تومور فعال و درحال رشد است، در حالی که ورم پری تومورال از تهاجم تومور به بافت اطراف مغز، متفاوت است. به همین دلیل، ام آر اسپکتروسکوپی ، اغلب برای ارزیابی متابولیسمی تومورهای مغزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بررسی دقیق در مورد شایستگی های نسبی SV-MRS و MRSI انجام شده است، که به آن می‌پردازیم:

در اوایل توسعه پروتون مغزی MRS انسان، مشخص شد که تومورهای مغزی طیف هایی کاملا متفاوت با بافت طبیعی مغز را به نمایش می‌گذارند. و مشخص شد كه تقریباً در تمام تومورهای مغزی سیگنال های N-استیل آسپارتات (NAA) كاهش یافته است، و همچنین سطح كولین (CHO) افزایش یافته است و این منجر به افزایش نسبت های CHO / NAA می‌شود.

بیشتر بدانید: حقایقی درباره تومور مغزی بزرگسالان

کاهش NAA به طور گسترده ای به عنوان اختلال در عملکرد بافت عصبی طبیعی تعبیر می‌شود، چراکه گفته می‌شود که NAA منشاء اصلی بافت عصبی و آکسونال است. سیگنال “CHO” شامل چند ترکیب مختلف حاوی کولین است که در سنتز و تخریب غشاء نقش دارند. گفته می‌شود که افزایش تومورهای مغزی ناشی از افزایش عملکرد غشا سلول هاست.

مطالعات آزمایشگاهی نشان می‌دهد که افزایش سیگنال CHO در تومورهای مغزی به دلیل افزایش میزان فسفوکولین (PCho) است. همچنین CHO به خوبی با تراکم سلولی تومور، و میزان نفوذ تومور به بافت مغز ارتباط دارد. استفاده از ام آر اسپکتروسکوپی ،برای نقشه برداری از سطح مغز نیز به عنوان روشی برای تعریف تومور و طرح درمانی پیشنهاد شده است.

سایر تغییرات متابولیکی نسبتاً متداول در تومورهای مغز انسان، سیگنال های بالا در ناحیه طیفی لاکتات و لیپید،  و همچنین گاهی افزایش سطح میو اینوزیتول (mI) در طیف زمان اکو کوتاه (TE) است. افزایش لاکتات به احتمال زیاد نتیجه گلیکولیز بی هوازی است، اگرچه این نیز می‌تواند ناشی از جریان خون ناکافی ایسکمی و یا احتمالاً به دلیل نکروز باشد.

گفته می‌شود که افزایش سطح لیپیدها با نکروز و خرابی غشا همراه است. افزایش سطح mI نشان دهنده افزایش تعداد سلول های گلیال است. این سلول ها حاوی میزان بالای mI و از نظر درجه گلیوما درجه II بالا هستند. همچنین بیماران مبتلا به گلیوماتوز مغزی ممکن است حتی در صورت عدم افزایش CHO، سطح بالای اینوزیتول را نشان دهند.

نتیجه گیری در مورد طیف سنجی رزونانس مغناطیسی

در استفاده از MR برای تومورهای مغزی، وضوح مکانی محدود (معمولاً یک سانتیمتر مکعب یا کمتر برای ام آر اسپکتروسکوپی ،و چهار تا هشت سانتیمتر مکعب برای MRS وکسل واحد) و اثرات حجم جزئی باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، در برنامه ریزی درمانی، پیکسل MRSI که “عملکرد گسترش نقطه” هم با تومور و هم بافت طبیعی همپوشانی دارد، غفلت از این مسئله، می‌تواند به عنوان تهاجم تومور به اطراف مغز طبقه بندی شود.

به همین دلیل استفاده از وضوح مکانی و فاصله ‌ای تا بیشترین حد ممکن توصیه می‌شود. MRSI، با وضوح بالا، نسبت سیگنال به نویز بهتر، با استفاده از نقاط قوتی که حاصل میدان مغناطیسی بالا است، کویل های چند منظوره و توالی پالس کارآمد انجام می‌شود. تکنیک های چند برشی یا ام آر اسپکتروسکوپی ،سه بعدی  که پوشش کاملی از ضایعه و مناطق اطراف مغز فراهم می‌کنند، بسیار مهم هستند.

متأسفانه، در بسیاری از مطالعات قبلی ام آر اسپکتروسکوپی که مرتبط با  تومور مغزی انسان است، از تکنیک های مبتنی بر PRESS استفاده شده است که معمولا اشکالاتی را به همراه دارد. در حالی که کاربرد MR در تشخیص و ارزیابی درمانی تومورهای مغزی به طور گسترده ای ثبت شده است، MR به عنوان یک ابزار معمول بالینی به طور گسترده پذیرفته نشده است.

سرانجام، كارآزمايي هاي گسترده و منطبق با معيارهاي پزشكي هنوز انجام نشده است، و در نتيجه MR فقط گاهي در خارج از مراكز مهم پزشكي دانشگاهي براي ارزيابي تومور مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

پروتون (H1) طیف سنجی رزونانس مغناطیسی پستان

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی پروتون (هیدروژن 1) [1H] اطلاعات بیوشیمیایی ای در مورد بافت ها فراهم می‌آورد. نکته مهم در تشخیص سرطان، معمولاً مبتنی بر تشخیص سطح بالای ترکیبات کولین است، زیرا کولین نشانگر فعال بودن یک تومور است. دو مورد از کاربرد های اصلی طیف سنجی MH 1H به این صورت است:

(الف) به عنوان یک ماده کمکی برای تصویربرداری MR پستان به منظور بهبود ویژگی در تمایز تومور خوش خیم از ضایعات بدخیم

(ب) برای نظارت و یا حتی پیش بینی پاسخ به درمان در بیماران تحت شیمی درمانی

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی پروتون (H1‌) یک فناوری جدید نیست بلکه بیش از ۳۰ سال است که برای ارائه اطلاعات بیوشیمیایی در مورد بافت های بیولوژیکی مورد استفاده قرار گرفته است. طیف سنجی رزونانس مغناطیسی توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده تأیید شده است و به طور گسترده ای برای ارزیابی مغز و غده پروستات استفاده می‌شود.
اما به طور کلی، تکامل آن در شرایط بالینی کند بوده و حتی در مطالعات پستان کندتر بوده است. اگرچه اندازه گیری سطح متابولیت به طور معمول در طیف سنجی از مغز انجام می‌شود، اما به دلیل توزیع ناهمگن بافت های غده و چربی، انجام ارزیابی پستان دشوارتر است.

طیف سنجی یک روش تحقیقی آینده دار در تحقیقات بالینی است. ارزش تشخیصی طیف سنجی در سرطان معمولاً مبتنی بر تشخیص سطح بالای ترکیبات کولین است زیرا کولین نشانه ای از یک تومور فعال است. این ترکیبات دارای پروتون های متیل هستند که در یک تغییر شیمیایی ۳/۳ ب.م ( بخش در میلیون ) دیده می‌شوند. رزونانس ترکیب در ۳/۳ ب.م شامل سهم هایی از کولین، فسفوکلین، گلیسیروفسفوکلین، میوینیوزول و تورین است.

بیشتر بدانید: خطرناک بودن ترشحات پستان وروشهای درمانی آن

ملاحظات تکنیکال طیف سنجی رزونانس مغناطیسی پستان

طیف سنجی پستان معمولاً روی یک میدان مغناطیسی بالینی با قدرت حداقل ۱/۵ T انجام می‌شود.
طیف سنجی پستان به طور عمده با یک تکنیک تک وکسلی انجام می‌شود. این روش برای ارزیابی یک آسیب در یک زمان محدود است.

وکسل برای تشخیص ضایعه یا منطقه مورد نظر استفاده می‌گردد. در بیشتر مطالعات طیف سنجی تک وكسلی پستان، از توالی طیف سنجی نقطه ای یا نوع دیگری از این طیف سنجی برای جمع آوری داده ها استفاده می‌شود. یکی از این انواع، پیوستگی در تکنیک میانگین زمان اکو در یک توالی طیف سنجی نقطه ای است.

این روش نوارهای جانبی که ناشی از سیگنال های فریبنده (باند های جانبی ای که می‌توانند تشخیص قله کولین را مبهم کنند) بدست آمده از لیپیدهای سیار است را کاهش می‌دهد. این مشکل سیگنال لیپیدی به دلیل وجود مقدار زیاد چربی در پستان بوجود می‌آید.
برای کاهش سیگنال لیپید تکنیک های معمولی شامل مدت زمان تکرار ۱۳۵ میلی ثانیه یا بیشتر و مدت زمان تکرار بین ۱.۵ تا ۳ ثانیه است. تعداد سیگنال های به دست آمده معمولاً بین ۱۲۸ تا ۲۵۶ است و مدت زمان بدست آمدن نتیجه داده ها از ۳/۲ دقیقه تا ۱۲ دقیقه است. ۵ تا ۱۰ دقیقه اضافی نیز برای آماده سازی تنظیمات طیف سنجی وکسل و توقف آب مورد نیاز است.
در مواردی که ظن بر وجود چندین ضایعه در سینه باشد طیف سنجی چند وکسلی ارجح است. این روش، اطلاعاتی در مورد توزیع مکانی متابولیت ها ارائه می‌دهد و برای مطالعه ضایعات متعدد مفید است. این روش می‌تواند برای اندازه گیری سطح متابولیت های چند منطقه ای در زمان دستیابی به اطلاعات به منظور مقایسه برای کمک به مطالعات تک وکسلی نیز استفاده شود.

بیشتر بدانید: حقایقی درباره سرطان پستان

اگرچه به دلیل سخت بودن بدست آوری اطلاعات صحیح از مطالعه ناحیه بزرگی همچون پستان، فقط تحقیقات کمی انجام شده است. برای تمایز ضایعات خوش خیم از ضایعات بدخیم پستان، به جز یک مطالعه که در آن غلظت کولین با استفاده از سیگنال آب به عنوان مرجع داخلی اندازه گیری شد، اکثر مطالعات طیف سنجی بر اساس تشخیص (یا عدم تشخیص) قله کولین یا نسبت سیگنال به نویز انجام شده است. طیف سنجی پستان دارای مشکلات متعددی است.

تصویربرداری MR پیشرفته معمولاً برای پیدا کردن محل ضایعه و قرار دادن وکسل مورد نیاز است. تجمع ماده کنتراست در ضایعه می‌تواند به دلیل اثر گسترده تر تی‌۲ بر کیفیت طیف سنجی تأثیر بگذارد. همچنین، زمان مورد نیاز (از جمله تنظیم قبل از کسب اطلاعات) نسبتاً طولانی است (حدود ۱۰ تا ۲۵ دقیقه) و وضوح فضایی ضعیف است. ناهمگنی تومور های خوش خیم، قابل ارزیابی نیست. متوقف سازی همزمان کافی از میزان رزونانس های آب و لیپیدها دشوار است و کمّی کردن غلظت کولین را دشوار می‌کند. بنابراین، اکثر مطالعات طیف سنجی غیرعددی و یا کمی-کیفی هستند.
علاوه بر این، به دلیل دشواری در تشخیص سیگنال های کولین ضعیف از ضایعه های کوچک در یک بازه زمانی معقول در یک شرایط کلینیکی ۱/۵ تی و در مواقعی که ضایعه کمتر از ۲ سانتی متر قطر داشته باشد، حساسیت طیف سنجی در تشخیص بدخیمی سینه به طور چشمگیری افت می‌کند.

با بهبود های مورد انتظار در SNR و سیستم عکس برداری قوی تر، تحقیقات طیف سنجی برای بررسی آسیب های کوچک با حساسیت بالا و در تایم فریم های منطقی ممکن شده است. عکس برداری میدانی قوی تر همچنین وضوح طیفی را نیز افزایش می‌دهد. این به معنای جدایی بهتر بین قله های آب، کولین و چربی است. این وضوح بهبود یافته باعث بهبود کیفیت طیف سنجی و ابهام کمتر در مشاهده میزان کولین توسط قله آب یا قله چربی می‌شود.

محدودیت های فعلی طیف سنجی رزونانس مغناطیسی پستان

تحقیقات مربوط به طیف سنجی پستان به سرعت در حال گسترش است و داده های بیشتر و هیجان انگیزی گزارش می‌شود. پیشرفت چشمگیری در مطالعات طیف سنجی حاصل شده است : این تکنیک اکنون توسط بیماران در شرایط بالینی به خوبی تحمل می‌شود و زمان دستیابی به آن تقریباً ۱۰ دقیقه است. در حال حاضر، اگرچه طیف سنجی پستان  امیدوار کننده است، اما برای استفاده بالینی آماده نیست.
همانطور که قبلاً نیز اشاره شد، تکنیک تک وکسل، که متداول ترین تکنیک این نوع تشخیص است، اجازه می‌دهد تا در هر زمان فقط یک ضایعه بررسی شود. علاوه بر این، برای اندازه گیری داده ها، اندازه ضایعه موجود باید در حدود یک سانتی متر مکعب باشد.
در ارزیابی پستان، ما اغلب باید بافت برداری را در ضایعات بسیار کوچکتر انجام دهیم و غلبه بر این محدودیت بسیار مهم خواهد بود. در بیشتر اوقات بیش از یک ضایعه بر روی تصویر طیف سنجی دیده می‌شود بنابراین توانایی ارزیابی ضایعات متعدد یا حتی کل سینه چیزی است که مطمئناً در آینده باید به آن برسیم.

بیماران مبتلا به هماتوم یا گیره فلزی باید از گروه تحت مطالعه خارج شوند، زیرا ناهمگنی ای در میدان مغناطیسی تولید می‌شود که طیف سنجی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. طیف سنجی باید در یک میدان مغناطیسی بسیار همگن انجام شود. حرکت بیمار نیز بر این تکنیک تأثیر می‌گذارد، درنتیجه کوتاه بودن زمانی که به اطلاعات دست می‌یابیم، ضروری است.

بیشتر بدانید: آگاهی درباره بیوپسی پستان

وجود یک متخصص طیف سنج هنوز هم لازم است زیرا پردازش داده های افلاین نیز باید انجام شود (نرم افزار پردازش افلاین به تولید کننده و ناظر وابسته است) و یک روش خودکار باعث می‌شود طیف سنجی شبیه به دیگر تصویربرداری های ام ‌آر شود و این امکان را فراهم می‌آورد که توسط تکنسین تصویربرداری انجام شود و به نحوی آسان تر در برنامه روزانه بالینی قرار گیرد.

در حال حاضر چندین گروه در حال بررسی موارد DCIS هستند، اما داده ها در مورد توانایی طیف سنجی برای کمک به تشخیص این ضایعات و همچنین ضایعات غیرپایین هنوز محدود است. اگرچه همه انواع سرطان های تهاجمی با طیف سنجی تشخیص داده شده‌اند، اما هنوز هم مطالعات بیشتری برای ارزیابی بیشتر این داده های اولیه مورد نیاز است.

نتیجه گیری

به نظر می‌رسد این نوع از طیف سنجی آینده درخشانی در زمینه تصویربرداری پستان دارد. نقش آن در تمایز آسیب های خوش خیم از ضایعات بدخیم و در بهبود ویژگی تصویربرداری پستان ممکن است منجر به بافت برداری کمتر از پستان شود. علاوه بر این، در پاسخ به شیمی درمانی جدید، نتایج تا به امروز بسیار امیدوارکننده بوده است.

در درجه اول چالش های فنی این روش، غلبه بر محدودیت های فعلی طیف سنجی است. ما امیدواریم که تحقیقات انجام شده بر روی این روش به رشد خود ادامه دهد، از این رو پیشرفت های فناوری و مشارکت در کارآزمایی های بالینی را در سراسر جهان تشویق می‌کنیم. کارآزمایی های چند مرکزه به طور فزاینده ای مورد نیاز هستند و نشان دهنده یک گام اساسی در استقرار این متود در شرایط بالینی می‌باشند.