Published June 2017 | Version v1
Journal article

Magnetic resonance spectroscopy of brain tumors

  • 1. Universitaetsklinikum Bonn, FE Neuroradiologie, Radiologische Klinik, Bonn (Germany)

Description

Conventional magnetic resonance imaging (MRI) under consideration of clinical information enables the correct diagnosis and therapy for the majority of cerebral space-occupying lesions. Some important differential diagnoses, e. g. low vs. high-grade tumors, require additional MRI methods. This article critically discusses the importance of magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) in brain tumors. The concentration of normal and pathological brain metabolites can be non-invasively measured by 1H-MRS. It is based on the principle that chemical proton compounds of certain brain metabolites focally attenuate the external magnetic field and change the proton resonance frequency according to typical patterns. In addition, parameter maps of MRS imaging (MRSI) can show the tumor heterogeneity as well as changes in the surrounding brain tissue. In this context, the patterns of N-acetylaspartate, total choline (tCho) and creatine are relatively robust, whereas the patterns of other metabolites, such as myoinositol, glutamate, lactate or lipids greatly depend on the external field strength and echo time. The signal intensity of tCho in vital tumor tissue increases with the WHO grade of the brain tumor, i.e. increases with the level of malignancy. The use of MRSI facilitates the WHO grading of gliomas by determining target points in biopsies. Different distribution patterns and specific metabolite signals enable a better differentiation between abscesses, metastases, central nervous system (CNS) lymphomas and gliomas. The use of 1H-MRS provides valuable information on the differential diagnosis and graduation of brain tumors; however, so far artefacts, signal strength, parameter selection and a lack of standardization impede the establishment of 1H-MRS for use in clinical routine diagnostics. (orig.)

Availability note (English)

Available from: http://dx.doi.org/10.1007/s00117-017-0241-z

Abstract (German)

Die konventionelle MRT ermoeglicht unter Beruecksichtigung klinischer Information bei einem Grossteil zerebraler Raumforderungen die richtige Diagnose und Therapie. Einige wichtige Differenzialdiagnosen wie niedrig- vs. hochmaligne Tumore beduerfen allerdings zusaetzlicher MR-Methoden. Es soll der Stellenwert der MR-Spektroskopie (MRS) bei Hirntumoren kritisch diskutiert werden. Die 1H-MRS misst nicht invasiv Konzentrationen normaler und pathologischer Hirnmetabolite. Sie basiert auf dem Prinzip, dass chemische Protonenverbindungen bestimmter Hirnmetabolite das aeussere Magnetfeld fokal abschwaechen und die Protonenresonanzfrequenz nach typischen Mustern veraendern. Parameterkarten der MRS Imaging (MRSI) bilden zudem Tumorheterogenitaet und peritumorale Veraenderungen ab. Hierbei sind die Muster von N-Acetyl-Aspartat, ''total'' Cholin (tCho) oder Kreatin relativ robust. Die Erkennung anderer Metabolite wie Myoinositol, Glutamat, Laktat oder Lipide haengt hingegen stark von Faktoren wie Feldstaerke und Echozeit ab. Fuer solide Hirntumoren gilt, dass die tCho-Signalintensitaet in vitalem Tumorgewebe mit dem WHO-Grad des Hirntumors, d. h. mit der Malignitaet ansteigt. Die MRSI hilft, Gliome zu graduieren und den Zielpunkt bei Tumorbiopsien zu bestimmen. Unterschiedliche Verteilungsmuster bzw. spezielle Metabolitensignale erleichtern, zwischen Abszessen, Metastasen, ZNS-Lymphomen und Gliomen zu unterscheiden. Die 1H-MRSI liefert diagnostisch wertvolle Informationen zur Differenzialdiagnose und Graduierung von Hirntumoren, allerdings erschweren Artefakte, Signalstaerke, Parameterauswahl und fehlende Standardisierung - bislang - deren Einsatz in der Routinediagnostik. (orig.)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
MR-Spektroskopie bei Hirntumoren

Identifiers

Publishing Information

Journal Title
Radiologe (Berlin)
Journal Volume
57
Journal Issue
6
Series
MR-Spektroskopie / MR spectroscopy
Journal Page Range
p. 450-458
ISSN
0033-832X
CODEN
RDLGBC