2.3 Magnetic resonance imaging (MRI)
Disetasi Dr Yakub Pandelaki SpRad
2.3.1 Dasar fisika
Konsep
dasar MRI adalah perputaran (spin)
nukleus bermuatan yang menimbulkan medan
magnet kecil. Nukleus yang berputar umumnya dari atom hidrogen yang mengandung
1 buah proton seperti arah jarum kompas yang menunjukkan utara dan selatan.
Pada keadaan biasa jutaan proton di dalam tubuh kita mempunyai orientasi arah
yang acak sehingga tidak menimbulkan medan
magnet atau saling meniadakan. Hal ini akan berubah ketika tubuh dimasukan ke dalam
medan magnet yang besar, arah proton akan
segaris dengan arah medan
magnet Bo. Dalam keadaan tersebut proton juga berputar terhadap sumbunya
seperti terjadi pada permainan gasing. Jika g adalah konstan dan
disebut megnetogyric ratio atau gyromagnetic ratio, maka karakteristik
frekuensi proton ini (Wo) dirumuskan oleh persamaan Larmor :40-41
Wo
= gBo
Saat
ini medan magnet MRI yang dipakai secara luas adalah 1,5 T. Apabila medan
magnet dari bumi sekitar 0,5 Gauss sedangkan 1 T = 10.000 G maka kekuatan medan
magnet MRI 1,5 T sekitar 15.000 G yang berarti mempunyai kekuatan sekitar
30.000 kali kekuatan magnet bumi.40-41
2.3.2 Fisika kuantum
Sehubungan
dengan hukum fisika kuantum, nilai spin nukleus
hanya dapat dinilai oleh spin quantum
number (I). Nukleus-nukleus akan “MR
visible” dengan jumlah nilai adalah “non
zero”.42
Nilai
kemungkinan level energy spin dalam medan magnet eksternal
adalah 2I + 1. Jika pada proton I sama dengan ½, berarti ada dua level yaitu spin up dan spin down. Spin up
mempunyai energi yang lebih rendah sehingga mempunyai arah sesuai dengan arah Bo.
Arah spin down yang mempunyai energi
lebih tinggi akan mempunyai arah yang berlawanan atau anti paralel dengan arah
Bo.42
2.3.3 Radio frekuensi (RF), T1 relaxation dan T2 relaxation.
Pada
pemeriksaan MRI diberikan energi dari radio frekuensi yang sama dengan energi
pada proton yang berada di dalam medan
magnet besar (Bo) sehingga disebut beresonansi. Ketika energi RF diberikan maka
arah spin proton akan berubah menjadi
tegak lurus terhadap arah bidang Bo maka arah spin tersebut akan menjadi bidang transversal (magnetisasi
transversal) setelah diberikan excitation
pulse 90 derajat.40,41
Saat
RF distop sehingga spin proton akan
kembali (berelaksasi) ke situasi yang sama sesuai arah dengan Bo. Pada keadaan
ini akan terjadi dua mekanisme. Pertama spin-spin
tersebut akan mempunyai medan
magnet yang sedikit berbeda karena ketidak-homogenan alat MRI dan interaksi
antar spin. Pada medan magnet bidang transversal akan terjadi free induction decay (FID) atau transverse relaxation (T2*) dimana spin-spin akan mengalami kehilangan
energi (spread out atau dephase) menjadi nol yang disebut T2 relaxation.40,41
Keadaan
kedua ketika energi hilang ke gaya
spin-lattice kembali semula ke
magnetisasi sesuai arah Bo sepanjang z-direction
atau komponen longitudinal dari nol ke nilai maksimum sesuai magnetisasi Bo,
hal ini disebut T1 relaxation.40,41
2.3.4 Spin echo (SE), T1-WI dan T2-WI
Spin echo (SE) adalah sekuens yang
sering dan selalu dipakai untuk pemeriksaan MRI otak meskipun saat ini dapat
digantikan dengan fast spin echo yang
lebih cepat tetapi kualitas gambar di bawah SE.41
Pada
teknik SE ini diberikan pulsa radio frekuensi (RF) 90 derajat yang merubah
proton menjadi ke bidang transversal. Pulsa tersebut diulangi sesuai dengan repetition time (TR) yang dikehendaki.
SE yang standar untuk pemeriksaan otak umumya antara 500 sampai 3000 ms. Pada
waktu proton relaksasi diberikan pulsa 180 derajat sampai terjadi echo. Waktu dari pemberian pulsa 90
derajat sampai dengan timbulnya echo
disebut echo time (TE). Umumnya TE
yang diberikan antara 15 sampai 120 ms.41
T1
weighted image (T1-WI) dihasilkan
dengan TR dan TE yang pendek. T2 weighted image (T2-WI) dihasilkan dengan
TR dan TE yang panjang, sedangkan proton
density (PD) dihasilkan dari TR yang panjang dan TE yang pendek.41
Pada
conventional SE, satu garis dalam K-space diisi dengan 1 TR. Hal ini
berarti jika matriks gambar 256 x 256 digunakan 256 garis yang mengisi sehingga
total acquisition time selama 256 x
TR. Jadi untuk T2-WI dengan TR 3000 ms dibutuhkan waktu selama 12,8 menit.41
2.3.5 Fast Spin Echo (FSE)
Fast Spin Echo (FSE), juga dikenal
sebagai ’turbo’ spin echo menggunakan
serial pulsa 180 derajat (‘echo train’)
setelah inisial pulsa 90 derajat. Panjang dari ‘echo train’ ini dapat berkisar dari 2 hingga 32 (bahkan hingga 64)
pulsa 1800. Variasi simultan dari gradien phase encoding (Y) menyebabkan masing-masing pulsa 1800
memiliki garis yang berbeda di K-space.
Ini menyebabkan pengisian dari beberapa garis K-space selama TR tunggal, yang memperpendek waktu imaging. Sebagai contoh, jika panjang
dari ‘echo train’ adalah 8, maka 8
garis terisi selama TR tunggal sehingga hanya 32 interval TR yang diperlukan
untuk mengisi K-space pada matriks
256x256. Ini akan mengurangi waktu pengambilan dari 12,8 menjadi 1,5 menit.
Karena jumlah dari pulsa 1800 yang dapat diaplikasikan di antara dua
pulsa 900 bergantung pada panjang TR dan jumlah potongan, FSE
utamanya digunakan dengan sekuens TR panjang yang menghasilkan pembebanan pada T2-WI.
Lemak dan air, seperti pada cairan serebrospinal, umumnya muncul lebih terang
pada T2-WI FSE dibandingkan pada spin
echo konvensional dengan TR dan TE yang secara nominal serupa. (Pada FSE,
TE diperkirakan dan disebut sebagai TEef (‘effective
echo time’)). Untuk mendapatkan pencitraan yang baik dapat dilakukan dengan
perpanjangan waktu, meningkatkan signal-to-noise
ratio (SNR), meningkatkan jumlah eksitasi per bagian, atau dengan
melakukan pencitraan resolusi tinggi
(bagian tipis, matriks tinggi) pada daerah seperti sudut serebelopontin atau
hipofisis di mana pemeriksaan pencitraan pada spin-echo konvensional dapat berlangsung sangat lama.40-41
2.3.6 Inversion Recovery (IR)
Sekuens
Inversion Recovery (IR)
mengaplikasikan ‘pulsa inversi’ 1800 sebelum memakai pulsa 900
untuk membalik proton pada bidang transversal. Pulsa inversi akan membalik
proton 1800 dari magnetisasi longitudinal awal. Proton yang
tereksitasi selanjutnya harus beristirahat dari orientasi negatif, melalui 00,
untuk kembali ke posisi semula. Seperti pada pencitraan SE, data yang dikumpulkan
atau dibaca didahului oleh sebuah pulsa refocusing
1800. Waktu antara pulsa 1800 yang pertama (inversi) dan
pulsa 900 dinamakan waktu inversi (inversion time atau TI). Jika pulsa eksitasi 900
menabrak proton jenis tertentu saat pergerakan tepat melewati nol,
proton-proton tidak akan tereksitasi sehingga tidak akan memberikan sinyal.
Karena waktu relaksasi dari jaringan tertentu pada kekuatan medan tertentu diketahui, maka teknik ini
dapat digunakan secara selektif untuk mensupresi sinyal dari lemak (sekuens
STIR) atau dari air yang bebas bergerak (sekuens FLAIR).40,41
2.3.7 Inversion recovery standar
Sekuens
inversion recovery standar
menggunakan TI menengah sekitar 400 ms. Ini sebagian besar menghasilkan T1-WI
yang memberikan gambaran anatomis lebih baik dan kontras antara daerah abu-abu
dan putih yang lebih tinggi. Pada pencitraan inversion recovery konvensional, perubahan ini didapatkan dengan
melakukan waktu pencitraan yang lebih lama dan teknik ini sedikit digunakan,
terutama di Amerika Serikat. Dengan pengenalan pencitraan fast inversion recovery yang, seperti pencitraan FSE, menggunakan ‘echo train’ untuk mengisi garis-garis
multipel K-space, waktu untuk
mendapatkan gambar dapat dikurangi secara signifikan.40,41
2.3.8 Fluid-attenuated IR (FLAIR)
Sekuens
FLAIR adalah sekuens fluid attenuated IR.
Pada contoh ini, TI yang sangat panjang dengan urutan 2200-2700 ms, yang
berhubungan dengan relaksasi yang lebih lambat dari proton dalam air bebas
dapat dipilih. Saat digunakan dengan TE panjang dan khususnya TR panjang
(hingga 10.000 ms), sekuens ini menghasilkan gambar di mana sinyal dari cairan
serebrospinal dihilangkan namun gambaran T2-WI tetap dipertahankan (edema tetap akan terlihat hiperintens). Ini
secara khusus berhubungan dengan deteksi dari daerah sinyal tinggi patologis
(perpanjangan T2-WI) yang sejajar dengan ruang yang mengandung cairan
serebrospinal seperti periventrikular atau lesi kortikal superfisial dan untuk
membedakan lesi kistik dengan jenis patologis lain. Studi mutakhir menunjukkan
FLAIR lebih baik dari sekuens MRI lain dalam menunjukkan keberadaan darah pada
ruang subarakhnoid. Protokol IR cepat dapat diaplikasikan baik pada sekuens
STIR dan FLAIR. 40,41
2.3.9 Media
kontras MRI
Hanya
media kontras MRI yang berhubungan dengan neuroimaging
yang akan dijelaskan di sini, perkembangan terakhir mengenai media kontras
spesifik hati dan gastrointestinal tidak dibahas. Dengan pengecualian
oksihemoglobin yang digunakan dalam studi aktivasi kortikal, media kontras yang
digunakan pada neuroimaging
didasarkan pada unsur Gadolinium (Gd) yang merupakan paramagnetik kuat dan
memperpendek waktu relaksasi T1-WI. Gd juga memperpendek waktu relaksasi T2-WI,
tapi efek ini tidak penting dalam praktik klinis. Kontras media ini utamanya digunakan
berhubungan dengan sekuens pencitraan T1-WI. Karena lemak juga memberikan sinyal
tinggi (hiperintens) pada T1-WI, sehingga sekuens fat-suppression secara khusus dapat bermanfaat.41
Karena
ion bebas Gd3+ beracun, ion ini berikatan dengan kelat pada media
kontras MRI. Media kontras MRI pertama adalah asam
gadolinium-dietil-tetraminpentasetat (Gd DTPA), sebuah unsur ionik yang
mengandung dua kation meglumin untuk menyeimbangkan Gd (DTPA)2-kelat yang selanjutnya menghasilkan tiga partikel
pada larutan. Dengan perkembangan media kontras teriodinisasi, kontras
osmolaritas rendah dan nonionik pun dikembangkan. Sebagai contoh adalah Gd DOTA
ionik dan osmolaritas rendah, yang memiliki satu ikatan negatif dan memiliki
sebuah kation meglumin untuk menyeimbangkannya (dua partikel dalam satu
larutan), dan Gd DTPA-BMA yang nonionik, menghasilkan hanya satu partikel dalam
larutan. Semua zat ini memiliki berat molekul yang rendah (<1000 dalton),
yang memperbolehkan untuk mengalami difusi cepat dari ruang intravaskular ke
ekstravaskular, ruang ekstraselular dan invasi glomerulus pasif. Secara
farmakologi, sifat ini serupa dengan media kontras teriodinisasi namun efek
samping, khususnya yang berat tidak lebih sering terjadi.41
Media
kontras dalam neuroimaging secara
umum digunakan sebagai marker kelainan
pada sawar darah otak atau lebih jarang lagi sebagai marker pada peningkatan perfusi (perfusion). Area dengan
gangguan pada sawar darah otak akibat, sebagai contoh, proses inflamasi atau
neoplasma, menunjukkan penyangatan kontras intra-aksial yang positif.
Penyangatan patologis dari lesi ekstra-aksial (termasuk penyangatan meningeal)
biasanya disebabkan ketiadaan sawar darah otak dibandingkan peningkatan
perfusi. Contoh lain penggunaan media kontras adalah untuk meningkatkan sinyal
tinggi intravaskular pada Magnetic
Resonance Angiography (MRA). Ini dapat berguna saat pencitraan aliran darah
yang lambat, seperti pada magnetice
resonance venography.41
Perkembangan terakhir dalam neuroimaging
adalah desain makromolekuler media kontras. Ini bertindak sebagai agen
penampungan intravaskular dan darah dan tidak berdifusi secara cepat ke
ekstravaskular dan ruang ekstraselular. Ini didapatkan dengan menempelkan GdTPA
ke molekul besar seperti dekstran atau albumin. Kemungkinan indikasi dapat termasuk
di dalamnya MRA dan pencitraan perfusi di mana media kontras dapat menyangatkan
blood pool tanpa mengakibatkan
‘artifak’ pada daerah dengan blood pool
dan sawar darah otak tidak berfungsi.41
2.4 Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS)
2.4.1 Definisi
Proton
Magnetic Resonance
Spectroscopy (MRS), merupakan modalitas dari pemeriksaan MRI
yang didasari oleh distribusi dan sifat fisika-kimia dari air sehingga dengan
perbedaan medan magnet dapat dinilai konsentrasi metabolit di dalam jaringan
otak.23
MRS
didemonstrasikan pertama kali pada tahun 1945 saat Bloch dan Purcell secara
independen mendemonstrasikan medan
magnet kuat dapat menyebabkan pemisahan nilai energi putar nuklir, menghasilkan
fenomena resonansi yang dapat dideteksi. Metode ini awalnya hanya menarik
perhatian fisikawan untuk mengukur rasio giromagnetik (g) nuklei yang berbeda,
namun penggunaan NMR untuk kimia menjadi nyata setelah penemuan pergeseran
kimia (chemical shift) pada tahun
1950 dan 1951.43
Perkembangan MRS mulai pesat sejak FDA
menyetujui pengunaannya pada tahun 1995. Pemeriksaan MRS untuk otak disebut
PROBE (Proton Brain Examination), yang tidak tergantung intervensi ahli
fisika ataupun ahli neuroradiologi. Lama pemeriksaan MRS sekitar 9 menit,
tergantung parameter yang dibuat.19
Pemeriksaan MRS dilakukan sama seperti
melakukan pemeriksaan MRI konvensional. Gambar yang terjadi diperoleh dari area
yang dipilih yang disebut localizer, lalu dibuat volume of interest
(VOI) atau voxel dan hasil akhirnya
akan ditampilkan sebagai grafik atau pengkodean (coding) warna dari
konsentrasi metabolit tersebut setelah alat MRI menekan air (water
suppression) pada area tersebut (VOI) terlihat pada Gambar 2.3 :15
Gambar 2.3. VOI atau voxel
(dikutip dari: Danielsen ER, Ross B. Magnetic Resonance Spectroscopy
Diagnosis of Neurological Diseases. New York-Basel, 1999)15
MRI mempergunakan proton air yang ada di
seluruh tubuh untuk memproduksi gambar. Kontras dari berbagai jaringan seperti
cairan serebrospinal, jaringan otak dan darah dapat dibedakan berasal dari
perbedaan waktu relaksasi proton dari organ-organ tersebut. Molekul-molekul yang
ada (tidak terlihat) mempunyai radiofrekuensi spesifik terhadap struktur kimia
di dalamnya dan berbeda dengan frekuensi proton air. Spektrum kimia otak
dihasilkan oleh neurokimia dan ditampilkan dengan puncak tinggi untuk
konsentrasi metabolit yang besar serta puncak yang rendah untuk konsentrasi
metabolit yang kecil.15
Hal yang perlu diperhatikan
adalah :15
- Konsentrasi dan sifat bahan-kimia otak yang diperiksa adalah konstan; sehingga spektrum otak yang normal akan dapat dikenali.
- Neurokimia tertentu terkait dengan relevansi klinis pada otak sehat dan sakit.
- Spektrum yang terjadi berasal dari satu penanda neuron, dua penanda astrosit, satu penanda energi, satu penanda redoks dan dua atau lebih penanda neurotransmiter.
- Konsentrasi dari tiap-tiap neurometabolit digambarkan dan dapat direproduksi oleh kelainan/penyakit pada otak.
- Spektrum otak yang abnormal dapat dikenali dan dikelompokkan.
- MRS menggambarkan neurokimia kelainan otak meskipun anatomi otak yang terlihat masih normal atau tidak ada penyakit pada MRI konvensional.
Tiga aturan yang sederhana untuk
pemahaman MRS dari otak adalah:15
- Spektrum dibaca sebagai perbandingan puncak metabolit
Rasio relatif terekspresi secara tetap terhadap kreatin
(Cr). Dengan kata lain dalam memahami peak
ratio, Cr selalu diasumsikan sama dengan satu (Cr
= 1.00).
- Metode/teknik yang sama menghasilkan spektrum yang identik
a. Sedikit saja perubahan
teknik dapat mempengaruhi ketepatan diagnostik.
b. Membandingkan dengan
keadaan yang sama; yaitu membandingkan rasio dengan kontrol sehat dengan usia
yang sama, dan membandingkan lokasi yang satu dengan lokasi dari sisi yang
lain.
- MRS adalah teknik kuantitatif
a.
Signal yang
didapat adalah sebanding dengan jumlah molekul metabolit.
b.
Penting untuk mengetahui kapan mengabaikan Cr selalu
100% normal yaitu pada keadaan kelainan otak atau metabolisme.
c.
Intensitas signal
semua puncak metabolit memiliki waktu relaksasi (T1-WI, T2-WI) yang sama atau
serupa.
d.
Asumsi bahwa Cr adalah 100% normal untuk umur dan
lokasi maka perbandingan puncak metabolit dapat digunakan untuk mendeskripsikan
lokasi metabolit tersebut.
2.4.2 Dasar fisika MRS
MRS
pada penggunaannya terintegrasi dengan MRI, sehingga lebih cepat, relatif murah
dan lebih baik. Terdapat beberapa inti yang digunakan dalam MRS, yaitu: karbon
(C13), nitrogen (N15), fluor (F19) dan natrium
(Na23), namun hanya inti fosfor (P31) dan hidrogen (H1)
yang dapat digunakan secara klinis. Proton (H1) MRS paling banyak
digunakan karena sangat banyaknya proton alami di dalam tubuh dan sensitivitas
yang tinggi dalam manipulasi magnetik, resolusi spasial yang lebih baik dan
teknik yang lebih mudah.18 Fosfor (P31) MRS digunakan
dalam menilai metabolisme energi seluler, membran fosfat dan pH intrasel.18,23
Pada
MRI konvensional gambar yang ditampilkan berasal dari potongan bagian badan
berdasarkan perbedaan waktu relaksasi jaringan terhadap medan magnet. 15Gambar 2.4. Aksial T1-WI sebagai localizer, MRS otak dengan dua buah lokasi VOI.
(dikutip dari: Danielsen ER, Ross B. Magnetic Resonance Spectroscopy
Diagnosis of Neurological Diseases. New York-Basel, 1999)15
Setelah ditentukan lokasi VOI pada gambar
MRI konvensional (Gambar 3), maka diproduksi spektrum metabolit dari jaringan
pada lokasi tersebut. Puncak dari spektrum menggambarkan jumlah proton di dalam
grup molekul tersebut. Gambar 2.5 menunjukkan posisi puncak metabolit yang ada,
sedangkan tingginya puncak spektrum merupakan jumlah konsentrasi metabolit
tersebut sehingga gambar ini seperti menampilkan fingerprint biokimia
metabolit jaringan.15
Gambar
2.5. A. Sebuah
spektrum pada MRS otak manusia B. Puncak dari spektrum. Posisi puncak
mengidentifikasi metabolit, sementara tinggi adalah ukuran jumlah metabolit.
MRS menunjukkan ada tidaknya puncak, sehingga memberikan fingerprint biokimia.
(dikutip dari: Danielsen ER, Ross B. Magnetic Resonance Spectroscopy
Diagnosis of Neurological Diseases. New York-Basel, 1999)15
Posisi puncak dari metabolit bila
diproyeksikan ke sumbu horizontal (sumbu-x) menggambarkan aksis chemical
shift atau frekuensi aksis yang dihasilkan dari medan magnet lokal dari
lokasi proton di dalam suatu molekul. Dengan demikian proton dari molekul yang
berbeda akan mempunyai lokasi puncak yang berbeda proyeksinya pada aksis
horizontal tersebut. Setiap resonansi neurokimia dengan frekuensi yang berbeda
atau posisi di aksis horizontal (sumbu- x) yang berbeda mempunyai struktur
molekul kimia yang tidak sama dengan grup molekul yang lain.15,18
Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.6:
Gambar
2.6. Gambaran
metabolit MRS otak yang khas untuk substansia alba manusia
(dikutip dari: Danielsen ER, Ross B. Magnetic Resonance Spectroscopy
Diagnosis of Neurological Diseases. New York-Basel, 1999)1
Dari hasil pemeriksaan MRS metabolit
tersebut mempunyai posisi tertentu sesuai sumbu-x dengan satuan part per million (ppm) yang terlihat
pada Tabel 2.1:
Chemical shift (ppm)
|
|
N-acetylaspartate (first
peak, NAA1)
|
2,02
|
β,g-Glutamine and
glutamate (β,g-Glu)
|
2,05-2,5
|
N-acetylaspartate (second
peak, NAA2)
|
2,6
|
N-acetylaspartate (third
peak, NAA3)
|
2,5
|
Total
Creatine (Cr)
|
3,03
|
Total
Choline (Cho)
|
3,22
|
Scyllo-inositol
(sI)
|
3,36
|
Glucose
|
3,43
|
Myo-inositol
(mI)
|
3,56
|
aGlutamine and glutamate (a-Glu)
|
3,65-3,8
|
Second peak of Glucose
|
3,8
|
Second peak of Cr
|
3,9
|
Second peak of mI
|
4,06
|
Other resonances (not
observed under normal conditions)
|
Chemical shift (ppm)
|
Propylene glycol (doublet
with 7 Hz plitting)
|
1,14
|
Ethanol (triplet with 7 Hz
splittings)
|
1,16
|
Lactate (doublet with 7 Hz
plitting)
|
1,33
|
Alanine (doublet with 7 Hz
plitting)
|
1,48
|
g-aminobutyric acid (GABA)
(complex multiplet)
|
2,9
|
Glycine
|
3,56
|
Mannitol
|
3,8
|
Tabel
2.1. Tabel
chemical shifts metabolit MRS dari otak manusia.
(dikutip dari: Danielsen ER, Ross B. Magnetic Resonance Spectroscopy
Diagnosis of Neurological Diseases. New York-Basel, 1999)15
Metabolit
utama MRS otak adalah N-asetil aspartat (NAA), kreatin (Cr), kolin (Cho) yang
dapat dinilai dengan long TE (135-270
ms) atau short TE (10-40 ms). Lipid
(Lip), laktat (Lac), mio-inositol (mI), glutamin-glutamat (Glx) dan glukosa
(Gl) umumnya terdeteksi dengan short TE (10-40
ms).23 Metabolit MRS mempunyai lokasi atau area tertentu dalam
spektrum dengan satuan parts per million
(ppm), antara lain sebagai berikut: 3.22 ppm (Cho); 3.02 dan 3.94 ppm (Cr);
2.02, 2.5 dan 2.6 ppm (NAA); 1.33 dan 4.1 ppm (Lac); 0.8-1.3 ppm (Lip);
2.1-2.55 ppm (Glx).23
Pada
workstation MRS Signal 1,5 Tesla GE
didapatkan standar metabolit sebagai berikut:
I. Lipid dan laktat pada protokol ini digabungkan
menjadi lipid + laktat (penggabungan ini terdapat di semua alat MRI merek
lain).
Tabel 2.2. Tabel protokol standar dari MRS Signa 1,5 Tesla GE
Chemical
shift (ppm)
|
|
Choline
|
3,19-3,34
|
Creatine
|
2,97-3,12
|
N-acetylaspartate
|
1,96-2,13
|
Creatine + Choline
|
3,02-3,31
|
Lipid + Lactat
|
0,92-1,51
|
Myo-inositol
|
3,49-3,65
|
a-Glutamine and Glutamate
|
2,10-2,54
|
Alanine
|
1,45-1,50
|
II. Untuk
memisahkan nilai antara lipid dengan laktat pada protokol penelitian ini area
spektrum kreatin + kolin (3,02-3,31 ppm) diubah menjadi area spektrum lipid
(0,81-1,30 ppm), sedangkan area spektrum lipid + laktat (0,92-1,51 ppm) diubah
menjadi area spektrum laktat (1,31-1,35 ppm) terlihat pada Tabel 2.3:
Chemical shift (ppm)
|
|
Choline
|
3,19-3,34
|
Creatine
|
2,97-3,12
|
N-acetylaspartate
|
1,96-2,13
|
Creatine +
Choline
|
0,81-1,30 (Lipid)
|
Lipid + Lactat
|
1,31-1,35 (Lactat)
|
Myo-inositol
|
3,49-3,65
|
a-Glutamine and Glutamate
|
2,10-2,54
|
Alanine
|
1,45-1,50
|
Tabel 2.3. Tabel protokol penelitian
2.4.3 Biokimia MRS
Biokimia
sangat vital untuk mengerti MRS lebih dalam. MRS merupakan teknik yang sangat
baik dan berguna sehingga kita dapat mendefinisi/ meneliti zat kimia, struktur
molekul, dan lingkungan kimia in vivo
serta menyediakan pengukuran kuantitatif. Pemeriksaan metabolit ini bersifat
non invasif sehingga lebih banyak diagnosis penyakit dapat ditegakkan.
Kelompok-kelompok struktur kimia yang tersedia in vivo untuk MRS otak adalah:15,43,44
- Asam amino: N-asetil aspartat, alanin, glutamat
- Amino: glutamin, kolin, kreatin
- Karbohidrat: mio-inositol, glukosa, scyllo-inositol
- Lain-lain: laktat, asam lemak rantai panjang, trigliserida, keton
- Xenobiotic: etanol, manitol, propanediol
Komposisi
proton otak manusia mempunyai 17 puncak spektrum termasuk residu air dan lemak.
Spektrum I adalah kumpulan yang mempunyai resonansi terbesar dari molekul otak
yaitu: NAA, Cr dan Cho. NAA memiliki 3 resonansi, Cr memiliki 2 dan Cho 1
resonansi. Spektrum II secara aktual bukan merupakan spektrum yang sebenarnya,
namun area molekul laktat, alanin, proton
’methyl’ seperti etanol dan lainnya beresonansi pada spektrum II. Spektrum
III adalah spektrum dengan puncak yang berhubungan dengan metabolit sebagai
berikut: glutamin, glutamat, dan mio-inositol. Glutamin dan glutamat memiliki
banyak puncak yang terbagi menjadi dua daerah spektrum. mI memiliki 2 puncak
terlihat pada Gambar 2.7:
Gambar 2.7. Spektrum yang terlihat pada ini adalah
pengelompokan dari metabolit utama yang dibagi menjadi tiga kelompok yaitu
kelompok I: NAA, Cr dan Cho. Kelompok II: laktat dan alanin dan kelompok III:
glutamin-glutamat dan mI.
(dikutip dari: Danielsen ER, Ross B. Magnetic Resonance Spectroscopy
Diagnosis of Neurological Diseases. New York-Basel, 1999)15
Struktur kimia menentukan bentuk spektrum,
contoh sederhana dapat kita lihat pada etanol (alkohol). Dua puncak penting
dengan frekuensi tetap merupakan representasi dari proton CH3 dan CH2. Setiap
puncak tersebut memiliki pola yang berbeda detailnya, tergantung dari gradien
daerah magnet dan kekuatan dari MRS.15,43,44
Berikut perbandingan pemeriksaan
spektroskopi antara otak dan suatu larutan buatan yang komposisinya mirip otak.15,43,44
Gambar 2.8. Gambar MRS
alkohol (etanol)
(dikutip dari: Danielsen ER, Ross B. Magnetic Resonance Spectroscopy
Diagnosis of Neurological Diseases. New York-Basel, 1999)15
Kegunaan dari mengetahui biokimia otak adalah:15,43,44
- Untuk mempelajari peta metabolik yang kompleks dari metabolisme intermediet klasik (contohnya myo-inositol), dibutuhkan pengetahuan tentang peta metabolit tersebut.
- Untuk mengenali pola dari neuropatologi.
- Sebagai klasifikasi spektra yang kemudian digunakan sebagai dasar diferensial diagnosis
- Sebagai bahan penelitian dan pendidikan lanjutan.
No comments:
Post a Comment