Comparison of human brain metabolite levels using 1H MRS at 1. 5T and 3. 0T / Comparação dos níveis de metabólitos cerebrais utilizando espectroscopia de prótons por ressonância magnética em 1. 5T e 3. 0T

ABSTRACT

Proton magnetic resonance spectroscopy (MRS) of the human brain has proven to be a useful technique in several neurological and psychiatric disorders and benefits from higher scanners as signal intensity and spectral resolution are proportional to the magnetic strength. OBJECTIVE: To investigate the effects of the magnetic on the measurement of brain metabolites in a typical routine clinical setting. METHODS: Single voxel spectra were acquired from the posterior cingulate cortex in 26 healthy subjects. Each subject was scanned consecutively at 1.5T and 3.0T in a randomly distributed order. RESULTS: SNR and peak width improvements were observed at higher s. However, SNR improvement was lower than the theoretical two-fold improvement. Other than the values obtained for creatine (Cre) and myo-Inositol (mI), which were both higher at 3.0T, all metabolite concentrations obtained were roughly the same at both strengths. All the metabolite concentrations were estimated with a Cramer Rao lower bounds (CRLB) lower than 15% of the calculated concentrations. CONCLUSIONS: Even though the present study supports the expected benefits of higher strength for MRS, there are several factors that can lead to different quantitative results when comparing 1.5T to 3.0T MRS. Future comparative studies are necessary to refine the metabolite thresholds for early detection and quantification of distinct neurological and psychiatric disorders using 3.0T MRS.

RESUMO

Espectroscopia de prótons por ressonância magnética (MRS) tem se mostrado uma técnica bastante útil em diversas doenças neurológicas e psiquiátricas. A utilização de sistemas de mais alto campo magnético favorece essa técnica uma vez que a intensidade do sinal e a resolução espectral são proporcionais à intensidade do campo. OBJETIVO: Avaliar o efeito do campo magnético sobre a medida dos níveis dos metabólitos cerebrais em uma típica rotina clínica. MÉTODOS: Os dados foram obtidos em 26 indivíduos saudáveis nos sistemas de 1.5T e 3.0T. As aquisições foram feitas sequencialmente e a ordem foi distribuida randomicamente.RESULTADOS: Foram observadas melhoras na relação sinal-ruído (SNR) e na largura de linha dos picos nos dados obtidos em campo maior. No entanto, a melhoria na SNR foi menor que o esperado teoricamente que seria o dobro da obtida em 1.5T. Exceto pelos valores obtidos para creatina e mio-inositol, que foram maiores em 3.0T, todas as concentrações de metabólitos obtidas foram aproximadamente a mesmo em ambos os campos. Todas as concentrações de metabólitos foram estimadas com Cramer Rao lower bounds (CRLB) inferior a 15% das concentrações calculadas. CONCLUSÕES: Apesar de o presente estudo dar suporte aos benefícios gerados pelo aumento do campo para a técnica de MRS, existem fatores que podem levar a diferentes resultados quantitativos quando se compara espectroscopia em 1.5T e 3.0T. Estudos comparativos serão necessários para refinar os limiares dos níveis de metabólitos para melhorar a acurácia da detecção de doenças neurológicas utilizando espectroscopia em 3.0T.