Proton Magnetic Resonance Spectroscopy in Brain Metabolic Disorders

Abstract

Metabolic disorders of the central nervous system (CNS) include pathologies with extremely different pathogenesis. The clinical diagnosis of these disorders is often very difficult and requires sophisticated laboratory investigations. Proton magnetic resonance (MR) spectroscopy ( 1 H-MRS) has recently been used in a number of clinical studies to supplement conventional MRI as it is able to provide in vivo biochemical assay of a given brain tissue. Brain data on several neurometabolic diseases suggest that 1 H-MRS can provide in vivo chemical-pathologic characterization of the abnormality visualized by magnetic resonance imaging (MRI) and can detect metabolic alterations in tissue appearing normal on conventional MRI. This may help for differential diagnosis and can be important in the evaluation of disease outcome. Indices provided by 1 H-MRS have been demonstrated to be relevant to patients' clinical status, to represent sensitive indicators of early neurologic involvement and to be helpful in monitoring effects of therapeutic interventions. This suggests that, in the next future, a more extensive use of brain 1 H-MRS in the management of patients with metabolic disorders affecting CNS should be encouraged. ZusammenfassungStoffwechselstörungen des zentralen Nervensystems (ZNS) umfassen Erkrankungen mit äußerst unterschiedlicher Pathogenese. Klinisch gestaltet sich die Diagnose dieser Erkrankungen häufig ausgesprochen schwierig und erfordert daher differenzierte Labortests. Da die Protonen-Magnetresonanzspektroskopie ( 1 H-MRS) ein biochemisches Profil des untersuchten Hirngewebes in vivo erstellt, wird sie in letzter Zeit in einer Reihe klinischer Studien eingesetzt, um die konventionelle Magnetresonanztomographie (MRT) zu ergänzen. Die daraus für verschiedene Stoffwechselerkrankungen des Gehirns gewonnenen Daten legen nahe, dass 1 H-MRS sowohl die chemisch-pathologischen In-vivo-Charakteristika der mittels MRT visualisierten Auffälligkeiten als auch Stoffwechselveränderungen innerhalb des übrigen, in der MRT normal erscheinenden Gewebes zu erfassen vermag. Das kann differentialdiagnostisch und prognostisch von Nutzen sein. So wurde bereits gezeigt, dass spektroskopische Indizes den klinischen Zustand von Patienten reflektieren, dass sie sensitive Indikatoren für eine frühe neurologische Beteiligung bei Stoffwechselerkrankungen darstellen und dass sie hilfreich sein können, um Therapieeffekte zu überwachen. Das legt nahe, dass die 1 H-MRS in Zukunft verstärkt bei das ZNS erfassenden Stoffwechselstörungen angewendet werden sollte.