Download PDF
Rofo 2006; 178(11): 1128-1136
DOI: 10.1055/s-2006-927136
Abdomen

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

In-vivo-Protonenspektroskopie des Leberparenchyms: Technik und Ergebnisse

In Vivo Proton MR Spectroscopy of Normal Liver Parenchyma: Technique and ResultsC. Müller1 , F. Hübner1 , S. Bisdas1 , C. Herzog1 , R. M. Hammerstingl1 , H. Ackermann2 , M. Vorbuchner3 , T. J. Vogl1
  • 1Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
  • 2Zentrum der medizinischen Informatik, Abteilung Biomathematik, Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main
  • 3MRS Application Development, Siemens Medical Solutions, Erlangen
Further Information

Publication History

eingereicht: 17.1.2006

angenommen: 28.8.2006

Publication Date:
07 November 2006 (online)

Also available at
    Permissions and Reprints

Zusammenfassung

Ziel: Analyse der Messdaten der Protonen-(1H-)Magnetresonanzspektroskopie (MRS) des normalen Leberparenchyms in Abhängigkeit von Alter, Geschlecht, Bodymass-Index (BMI) sowie der Lokalisation in der Leber. Material und Methoden: 45 freiwillige, gesunde Probanden im Alter von 24 bis 65 Jahre wurden in einem 1,5-T-MR-Tomographen untersucht. Die 1H-MRS der Leber wurde mit einer Single-Voxel-Spin-Echo-Sequenz, einer TR von 1500 ms und einer TE von 135 ms durchgeführt. Die partielle Wasserunterdrückung erfolgte durch Chemical-Shift-Selective-Suppression-(CHESS-)Technik. Bei jedem Probanden wurden drei Voxel mit konstanter Größe (18 × 18 × 18 mm3) in verschiedenen Bereichen der Leber gemessen. Die Probanden wurden in verschiedene Gruppen in Abhängigkeit von Alter (jung: 44 Jahre, alt: > 44 Jahre), BMI (normal: < 25 kg/m2; übergewichtig: > 25 kg/m2) und Geschlecht unterteilt. Ergebnisse: In den ermittelten Leber-Spektren konnten verschiedene Lipid- sowie Cholin-, Glutamin-, Glutamat- und Glykogen-Glukose-Komplex-Resonanzen nachgewiesen werden. Die Auswertung der Spektren konzentrierte sich jedoch nur auf die dominierenden Peaks der Lipid- und Cholinresonanzen. Die statistische Analyse bestätigte die Signifikanz der Abnahme der Cholin-/Methylengruppenintensität (Cho/Lipid-Verhältnis) bei den älteren Probanden im Vergleich zu den jüngeren um 0,213 ± 0,193 (p = 0,031). Ferner wirkte sich auch Übergewicht durch eine Abnahme um 0,223 ± 0,180 des Cho/Lipid-Verhältnisses aus (p = 0,016). Weiterhin zeigte das Cho/Lipid-Verhältnis auch eine Abhängigkeit vom Geschlecht, so wiesen die weiblichen Probanden ein um 0,483 ± 0,172 höheres Cho/Lipid-Verhältnis auf als die männlichen Probanden (p = 0,000). Die Lokalisation des Voxels in der Leber hatte keinen signifikanten Einfluss auf das Cho/Lipid-Verhältnis. Schlussfolgerung: Bei der statistischen Analyse der Untersuchungsdaten konnte mit einem Signifikanzniveau von 5 % eine Abhängigkeit des Cho/Lipid-Verhältnisses von Alter, Geschlecht und BMI verifiziert werden. Die differierenden Cho/Lipid-Verhältnisse sind durch die unterschiedliche physiologische Körperfettverteilung in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht sowie durch den erhöhten Körperfettanteil bei Adipositas bedingt.

Abstract

Purpose: To analyze the proton magnetic resonance spectroscopic data (1H MRS) of normal liver parenchyma with regard to age, sex, body mass index and location in the liver. Materials and Methods: 45 healthy volunteers age 24 to 65 years were examined with an optimized single-voxel 1H MRS using a 1.5-T scanner. A spin echo sequence with a TR of 1500 ms and a TE of 135 ms was used, allowing in-phase detection of the choline signal. Weak water suppression was achieved using a chemical shift selective suppression (CHESS) technique. Each examination included the measurement of three voxels with a voxel size of 18 × 18 × 18 mm3 in different areas of the liver. The volunteers were divided into different age-based groups (young: ≤ 44 years; older: ≥ 44 years), BMI (normal weighted: < 25 kg/m2; obese: > 25 kg/m2) and sex. Results: In the acquired spectra different lipid (e. g. [CH2]n), choline, glutamine, glutamate and glycogen-glucose-complex resonances were detected. The analysis of the spectra, however, only focused on the concentrations of choline and (CH2)n and the relative concentrations of the choline-to-(CH2)n-ratios. In the older volunteers the relative concentration of the choline-to-(CH2)n-ratio was significantly decreased by 0.213 ± 0.193 in comparison to the younger subjects (p = 0,031). Further statistical analysis confirmed a significant decrease of the choline-to-(CH2)n-ratio by 0.223 ± 0.180 in obese volunteers compared to volunteers of a standard weight (p = 0,016). The significant difference between the choline-to-(CH2)n-ratio in female versus male volunteers was calculated with an increase of 0.483 ± 0.172 (p = 0,000). The location of the voxel in the liver parenchyma did not yield a significant difference in the choline-to-(CH2)n-ratio. Conclusion: The analysis of the proton liver MRS of healthy volunteers indicated a significant difference in the choline-to-(CH2)n-ratio depending on age, sex, and BMI with a confidence interval of 95 %. The different choline-to-(CH2)n-ratio could be the result of the body fat distribution depending on age and sex and also of the increased fat portion of the body in obese volunteers.

Key words

Abdomen - liver - MRS

Literatur

  • 1 Gillies R J, Morse D L. In vivo magnetic resonance spectroscopy in cancer.  Annu Rev Biomed Eng. 2005;  7 287-326
    Google Scholar
  • 2 Ludescher B, Machann J, Graf H. et al . Beobachtung und Kontrolle von Fixiervorgängen in Leberpräparaten mittels MRT und MRS.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 597-604
    Google Scholar
  • 3 Bell J D, Cox I J, Sargentoni J. et al . A 31P and 1H-NMR investigation in vitro of normal and abnormal human liver.  Biochim Biophys Acta. 1993;  1225 71-77
    Google Scholar
  • 4 Kuo Y, Li C, Chen C. et al . In vivo proton magnetic resonance spectroscopy of large focal hepatic lesions and metabolite change of hepatocellular carcinoma before and after transcatheter arterial chemoembolization using 3.0-T MR Scanner.  J Magn Reson Imaging. 2004;  19 598-604
    Google Scholar
  • 5 Träber F, Block W, Flacke S. et al . 1H-MR-Spektroskopie von Hirntumoren im Verlauf der Strahlentherapie: Anwendung von schneller spektroskopischer Bildgebung und Einzelvolumen-MRS in der Rezidivdiagnostik.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 33-42
    Google Scholar
  • 6 Wardlaw J M, Marshall I, Wild J. et al . Studies of acute ischemic stroke with proton magnetic resonance spectroscopy: relation between time from onset, neurological deficit, metabolite abnormalities in the infarct, blood flow, and clinical outcome.  Stroke. 1998;  29 1618-1624
    Google Scholar
  • 7 Garnett M R, Blamire A M, Corkill R G. et al . Early proton magnetic resonance spectroscopy in normal-appearing brain correlates with outcome in patients following traumatic brain injury.  Brain. 2000;  123 2046-2054
    Google Scholar
  • 8 Rzanny R, Freesmeyer D, Reichenbach J R. et al . 31P-MRS des Hirns bei Anorexia nervosa: Charakteristische Unterschiede in den Spektren von Patienten und gesunden Vergleichspersonen.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 75-82
    Google Scholar
  • 9 Wolinsky J S, Narayana P A, Fenstermacher M J. Proton magnetic resonance spectroscopy in multiple sclerosis.  Neurology. 1990;  40 1764-1769
    Google Scholar
  • 10 Law M, Cha S, Knopp E A. et al . High-grade gliomas and solitary metastases: Differentiation by using perfusion and proton spectroscopic MR imaging.  Radiology. 2002;  222 715-721
    Google Scholar
  • 11 Szczepaniak L S, Nurenberg P, Leonard D. et al . Magnetic resonance spectroscopy to measure hepatic triglyceride content: prevalence of hepatic steatosis in the general population.  Am J Physiol Endocrinol Metab. 2005;  288 E462-E468
    Google Scholar
  • 12 Wetter A, Hübner F, Lehnert T. et al . Three-dimensional 1H-magnetic resonance spectroscopy of the prostate in clinical practice: technique and results in patients with elevated prostate-specific antigen and negative or no previous prostate biopsies.  Eur Radiol. 2005;  15 645-652
    Google Scholar
  • 13 Stanka M, Eltze E, Semjonow A. et al . Spektroskopische Bildgebung(1H-MR-CSI) der Prostata: Sequenzoptimierung und Korrelation mit histopathologischen Untersuchungen.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 623-629
    Google Scholar
  • 14 Beer M, Landschütz W, Meininger M. et al . Quantifizierung energiereicher Phosphate im gesunden und geschädigten Herzmuskel mittels SLOOP 31P-MR-Spektroskopie.  Fortschr Röntgenstr. 1999;  171 65-68
    Google Scholar
  • 15 Mescher M, Merkle H, Kirsch J. et al . Simultaneous in vivo spectral editing and water suppression.  NMR Biomed. 1998;  11 266-272
    Google Scholar
  • 16 Bachert P, Schröder L. Magnetresonanzspektroskopie, Teil 1: Grundlagen.  Radiologe. 2003;  43 1113-1128
    Google Scholar
  • 17 Cox I J. Development and applications of in vivo clinical magnetic resonance spectroscopy.  Prog Biophys Molec Biol. 1996;  65 45-81
    Google Scholar
  • 18 Li C, Kuo Y, Chen C. et al . Quantification of choline compounds in human hepatic tumors by proton MR spectroscopy at 3 T.  Magn Reson Med. 2005;  53 770-776
    Google Scholar
  • 19 Fischbach F, Thormann M, Ricke J. 1H-Magnetresonanzspektroskopie (MRS) der Leber und von Lebermalignomen bei 3,0 Tesla.  Radiologe. 2004;  44 1192-1196
    Google Scholar
  • 20 Katz N R. Metabolic heterogeneity of hepatocytes across the liver acinus.  J Nutr. 1992;  122 843-849
    Google Scholar
  • 21 Borkan G, Hults D, Gerzof S. et al . Age changes in body composition revealed by computed tomography.  J Gerontol. 1983;  38 673-677
    Google Scholar
  • 22 Enzi G, Gasparo M, Biondetti P R. et al . Subcutaneous and visceral fat distribution according to sex, age, and overweight, evaluated by computed tomography.  Am J Clin Nutr. 1986;  44 739-746
    Google Scholar
  • 23 Turcato E, Zamboni M, De Pergola G. et al . Interrelationships between weight loss, body fat distribution and sex hormones in pre- and postmenopausal obese women.  J Intern Med. 1997;  241 363-372
    Google Scholar
  • 24 Westerbacka J, Cornér A, Tiikkainen M. et al . Women and men have similar amounts of liver and intra-abdominal fat, despite more subcutaneous fat in women: implications for sex differences in markers of cardiovascular risk.  Diabetologia. 2004;  47 1360-1369
    Google Scholar
  • 25 Tarasów E, Siergiejczyk L, Panasiuk A. et al . MR proton spectroscopy in liver examinations of healthy individuals in vivo.  Med Sci Monit. 2002;  8 MT36-40
    Google Scholar
  • 26 Buchman A, Dubin M, Moukarzel A. et al . Choline deficiency: a cause of hepatic steatosis during parenteral nutrition that can be reserved with intravenous choline supplementation.  Hepatology. 1995;  22 1399-1403
    Google Scholar
  • 27 Després J, Couillard C, Gagnon J. et al . Race, Visceral adipose tissue, plasma lipids, and lipoprotein lipase activity in men and women.  Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2000;  20 1932-1938
    Google Scholar
  • 28 Björntorp P. The regulation of adipose tissue distribution in humans.  Int J Obes Relat Metab Disord. 1996;  20 291-302
    Google Scholar
  • 29 Carr M C, Hokanson J E, Zambon A. et al . The contribution of intraabdominal fat to gender differences in hepatic lipase activity and low/high density lipoprotein heterogeneity.  J Clin Endocrinol Metab. 2001;  86 2831-2837
    Google Scholar
  • 30 Ley C J, Lees B, Stevenson J C. Sex- and menopause-associated changes in body-fat distribution.  Am J Clin Nutr. 1992;  55 950-954
    Google Scholar
  • 31 Pasquali R, Casimirri F, Pascal G. et al . Influence of menopause on blood cholesterol levels in women: the role of body composition, fat distribution and hormonal milieu.  J Intern Med. 1997;  241 195-203
    Google Scholar

Cindy Müller

Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt/Main

Theodor-Stern-Kai 7

60596 Frankfurt/Main

Phone: ++49/69/63 01 42 69

Fax: ++49/69/63 01 83 68

Email: cindy.mueller@kgu.de

      >