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Magnetresonanzspektroskopie (MRS) – Erklärung

Die Magnetresonanzspektroskopie (MRS) ist ein bildgebendes Verfahren, das die chemische Zusammensetzung von Gewebe im Körper analysiert und so Stoffwechselveränderungen sichtbar macht.

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Wissenswertes über "Magnetresonanzspektroskopie"

Die Magnetresonanzspektroskopie (MRS) ist ein bildgebendes Verfahren, das die chemische Zusammensetzung von Gewebe im Körper analysiert und so Stoffwechselveränderungen sichtbar macht.

Was ist die Magnetresonanzspektroskopie?

Die Magnetresonanzspektroskopie (kurz: MRS) ist ein nicht-invasives diagnostisches Verfahren, das auf dem Prinzip der Magnetresonanztomographie (MRT) basiert. Im Gegensatz zur herkömmlichen MRT, die anatomische Strukturen abbildet, liefert die MRS Informationen über die biochemische Zusammensetzung von Geweben. So können Stoffwechselprodukte und chemische Verbindungen in einem bestimmten Körperbereich ohne operativen Eingriff gemessen werden.

Funktionsprinzip

Die MRS nutzt das Phänomen der nuklearen magnetischen Resonanz. Bestimmte Atomkerne – besonders Wasserstoffkerne (¹H), aber auch Phosphor (³¹P) oder Kohlenstoff (¹³C) – richten sich in einem starken Magnetfeld aus. Durch einen Radiofrequenzimpuls werden diese Kerne angeregt und senden beim Rückfall in ihren Grundzustand Signale aus. Die chemische Verschiebung dieser Signale (gemessen in ppm – parts per million) ist für jede chemische Verbindung charakteristisch und ermöglicht deren Identifikation und Quantifizierung.

Wichtige Metaboliten in der Protonen-MRS

N-Acetylaspartat (NAA): Marker für neuronale Integrität und Dichte
Cholin (Cho): Indikator für Zellmembranstoffwechsel und Zellproliferation
Kreatin (Cr): Marker für Energiestoffwechsel, oft als interne Referenz verwendet
Laktat: Hinweis auf anaeroben Stoffwechsel, z. B. bei Tumoren oder Ischämie
Glutamat und Glutamin: Neurotransmitter-Stoffwechsel
Myoinositol: Marker für Gliazellen und osmotische Regulation

Anwendungsgebiete

Die MRS wird in verschiedenen medizinischen Bereichen eingesetzt:

Neurologie und Neuroradiologie

Der häufigste Einsatzbereich ist das Gehirn. Die MRS hilft bei der Diagnose und Verlaufskontrolle von:

Hirntumoren (z. B. Unterscheidung zwischen Gliom und Metastase)
Demenzen (z. B. Alzheimer-Erkrankung: erniedrigtes NAA)
Multipler Sklerose
Epilepsie
Schlaganfall und ischämischen Läsionen
Hepatischer Enzephalopathie

Onkologie

In der Krebsdiagnostik ermöglicht die MRS die Charakterisierung von Tumoren, insbesondere in der Prostata (erhöhtes Cholin, erniedrigtes Zitrat) und der Brust. Sie kann helfen, gutartige von bösartigen Veränderungen zu unterscheiden.

Stoffwechselerkrankungen

Bei angeborenen Stoffwechselstörungen (z. B. Phenylketonurie) kann die MRS charakteristische Metabolitenmuster nachweisen, die bei der Diagnosestellung hilfreich sind.

Muskel- und Lebererkrankungen

Die MRS, insbesondere die Phosphor-MRS (³¹P-MRS), wird zur Untersuchung des Energiestoffwechsels im Muskelgewebe und zur Quantifizierung von Leberf ett (Hepatische Steatose) eingesetzt.

Durchführung der Untersuchung

Die MRS wird an einem konventionellen MRT-Gerät durchgeführt, meistens mit einer Feldstärke von 1,5 Tesla oder 3 Tesla. Höhere Feldstärken verbessern die Signal-Rausch-Verhältnis und ermöglichen eine bessere Auflösung der Spektren. Es gibt zwei Hauptmethoden:

Single-Voxel-Spektroskopie (SVS): Messung eines einzelnen, definierten Gewebewürfels (Voxel)
Chemical Shift Imaging (CSI) / Multivoxel-Spektroskopie: Gleichzeitige Aufnahme mehrerer Voxel über ein größeres Gebiet

Die Untersuchung ist für den Patienten schmerzlos und strahlungsfrei. Sie dauert in der Regel länger als eine Standard-MRT-Untersuchung. Kontraindikationen entsprechen denen der MRT (z. B. Herzschrittmacher, metallische Implantate).

Befundinterpretation

Die Auswertung der MRS-Daten erfordert spezialisiertes Fachwissen. Das Ergebnis wird in Form eines Spektrums dargestellt, in dem die Signalintensitäten der einzelnen Metaboliten über ihrer chemischen Verschiebung (in ppm) aufgetragen werden. Veränderungen in den Metabolitenverhältnissen – etwa ein erhöhtes Cholin/NAA-Verhältnis bei Hirntumoren – liefern wichtige diagnostische Hinweise.

Vorteile und Grenzen

Vorteile

Nicht-invasiv und strahlungsfrei
Liefert funktionelle und biochemische Informationen, die mit anderen bildgebenden Verfahren nicht zugänglich sind
Kann mit Standard-MRT-Untersuchungen kombiniert werden

Grenzen

Relativ niedrige räumliche Auflösung im Vergleich zur MRT
Empfindlich gegenüber Bewegungsartefakten und Magnetfeldhomogenität
Auswertung und Interpretation erfordern Expertise
Längere Untersuchungszeiten
Nicht in allen radiologischen Einrichtungen verfügbar

Quellen

Castillo M., Kwock L., Mukherji S.K. - Clinical applications of proton MR spectroscopy. American Journal of Neuroradiology, 1996.
Ross B., Michaelis T. - Clinical applications of magnetic resonance spectroscopy. Magnetic Resonance Quarterly, 1994.
Oz G. et al. - Clinical proton MR spectroscopy in central nervous system disorders. Radiology, 2014.

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