PERANAN MR SPECTROSCOPY PADA TUMOR OTAK

Oleh: Ferry Indriasmoko

Radiografer MRI Rumah Sakit Husada Utama

PENDAHULUAN

Latar belakang

Pemeriksaan imaging yang pada awalnya hanya memberikan gambaran anatomi terus mengalami peningkatan, Saat ini pencintraan sudah sangat berkembang kearah pencitraan fungsional dan metabolik.Salah satu modalitas yang telah terbukti perannya dan terus dikembangkan adalah Magnetik Resonance spectroscopy (MRS).

MRS adalah pemeriksaan radiologi noninvasive yang merupakan bagian kelengkapan dari Magnetik Resonance Imaging (MRI) dengan menggunakan proton informasi ini menentukan konsentrasi metabolit otak yang dapat menggambarkan karakteristik jaringan dan menunjang diagnostis penykit-penyakit di susunan saraf pusat (SSP) seperti tumor otak, stroke, trauma kepala, multiple sclerosis dan juga penyakit Alzheimer.

Pada tahun 2005 di United state ditemukan 20.000 kasus baru tumor otak yang menyebabkan 13.000 kematian.Insidennya 7,4 / 100.000 orang.Insiden ini meningkat dengan bertambahnya usia 50 / 100.000 pada usia >75 tahun 80%-85% terdapat pada usia diatas 15 tahun 70% terletak di supratentorial, 30% dari seluruh tumor di SSP adalah metastase, sebaliknya pada usia di bawah 15 tahun lokasi paling sering adalah fossa posterior (70%)

MRI dengan kontras merupakan metode pemeriksaan pilihan untuk kasus tumor otak.Keunggulan MRI adalah dengan kemampuan multiplanar MRI dapat memperlihatkan dengan jelas gambaran anatomi, lokasi, batas dan karakteristik massa serta infiltrasi kestruktur sekitarnya.MRI juga memberikan gambaran agrevisitas dan derajat keganasan tumor.Studi Standbauer menunjukan akurasi diagnosis MRI pada tumor otak tidak patognomonik dan spesifik tergantung dari jenis dan lokasi tumor.Studi Nakaaiso et al dan Lau et al melaporkan kesulitan membedakan kasus inflamasi otak dengan tumor otak secara klinis dan radiologis.

Sampai saat ini MRS belum populer dan rutin dilakukan karena membutuhkan pengertian yang dalam mengenai teori dasar karena tidak secara langsung membentuk gambar melainkan anka2, grafik dan ratio yang besifat resultan..Hasil berupa data kuantitatif maupun semi kuantitatif yang dengan menghitung kadar metabolit terhadap standart referensi.

Penulis disini membuat sebuah gambaran peranan MR spectroscopy dalam menegakkan diagnosis tumor otak.

1

TINJAUAN PUSTAKA

MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY (MRS)

Pemeriksaan imaging yang pada awalnya hanya memberikan gambaran anatomi terus mengalami peningkatan.Saat ini pencitraan sudah sangat berkembang kearah pencitraan fungsional dan metabolik.Salah satu modalitas yang telah terbukti perannya dan terus mengalami perkembangan adalah Magnetik Resonance Spectroscopy (MRS).

MRS adalah pemeriksaan radiologi non invasif yang merupakan bagian dari MRI serta menggambarkan karakteristik jaringan.MRI menggunaka sinyal proton hidrogen untuk memperlihatkan gambaran anatomik, sedangkan proton MRS menggunakan informasi ini untuk menentukan konsentrasi metebilot otak seperti N-Acethyl aspartate (NAA), Cholin (Cho), Creatine (Cr), Laktate (Lac), Myoinositol (mI), Lipids (Lip) dan Gulatamine-Glutamate (GLx) pada jaringan yang diperiksa di lokasi atau daerah tertentu dalam spectrum dengan satuan parts per million (ppm).

MRS merupakan pemeriksaan non invasif untuk menunjang diagnosis penyakit-penyakit susuna saraf pusat (SSP) seperti tumor otak, stroke, trauma kepala, multiple sclerosis juga penyakit alzheimer.Selain itu juga bisa untuk menilai kelainan metabolik yang mempengaruhi SSP.Penilaian hasil MRS dilihat berdasarkan penafsiran resonansi metabolit pada gambaran spectroscopi yang timbul.

MRS lebih superior dibandingkan dengan MRI salam mendeteksi pertumbuhan tumor pada jaringan normal.Akurasi MRS dalam membedakan lesi tumor dengan non tumor pada intracranial adalah 95%-100%.Pada beberapa literatur dikatakan bahwa cholin dapat dijadikan marker yang spesifik pada tumor intracranial.Studi ini dilakukan oleh Jin Lee et al.Melaporkan bahwa sensitifitas MRS dalam menentukan suatu keganasan adalah 88%.

Pemeriksaan MRS biasanya dilakukan bersama MRI atau melalui pengolahan raw data.MRS dilakukan setelah MRI dengan kontras karena efek Gd minimal pada rasio –peak metabolit, lesi post kontras akan

2

memperlihatkan dengan jelas lesi, area penyengatan, nekrosis edema perifokal dan kemungkinan infiltrasi .

Secara sederhana pemeriksaan MRS terdiri dari :

Pemilihan area yang diselidiki yaitu volume of interst (VOI) sering juga disebut region of interst. Memastikan homogenitas medan magnet dan supresi signal air pada VOI tersebut. Menentukan teknik spectroscopi yang akan dipakai, single voxel spectroscopy atau multi voxel

(MVS) Pemilihan metode lokalisasi / sequence akuisisi yang tepat : teknik yang paling banyak

digunakan adalah PRESS dan STEAM.Amplitudo metabolit tergantung pada parameter TR / TE dan metode lokalisasi.

I.TEKNIK

Dalam pelaksanaan MRI guide clinical MRS, pulse sequence, repetition time (TR) echo (TE) dan Regio of interest telah dipilih.Dua pulse sequence yang paling sering digunakan pada pelaksanaan klinis MRS adalah :

1.STEAM (Stimulated echo acquisition mode)

Pasa STEAM menggunakan series of slice selective 90 degree pulse.Pada orthogonal plane, untuk menseleksi volume of interst.STEAM minimum TE valuenya rendah sehingga lebih baik digunakan untuk mendeteksi metabolit dengan T2 relaxation time yang pendek.

2.PRESS (Proton resolved spectroscopy in steady state)

Menggunakan 3-orthogonal slice-selective pulse, pertama 90 degree yang kedua dan ketiga 180 degree.Sedangkan pada PRESS lebih dipengaruhi oleh efek pergerakan, difusi dan spin-spin coupling (peak splitting) S/N ratio 2x lebih besar dibanding STEAM dan lebih effisien mensupresi cairan, sehingga lebih baik untuk mendeteksi metabolit denga T2 relaxation yang panjang.

Teknik MRS yang dipilih tergantung pada eplikasi klinis.pada praktek MRS saat ini parameter yang paling sering dipakai adalah intermediate TE ( 135-144ms), karena dianggap optimal dari segi kuantifikasi metabolit, kualitas spectrum dan proses pengolahan.beberapa pusat studi MRS melakukan protokol standart dengan intermediate TE dan dilanjutkan shirt TE (30ms) bila diperlukan data metabolit tambahan untuk mendeteksi metabolit dengan long T2 value (NAA, Cho, Cr ) digunakan STEAM atau PRRESS dengan Long TE, sedangkan untuk mendeteksi metabolit dengan short T2 value (m.ins, lipid atau kombinasi Glu dan Gln).digunakan STEAM dengan Short TE pada MRI 1,5 T atau lebih deteksi Glu dan Gln (resonansi 2,2-2,4 ppm) dengan short T2 relaxation time perlu STEAM dengan TE minimum.

PRESS dan STEAM dapat digunakan pada single voxel dan multi voxel.Multi voxel mungkin memiliki beberap kelebihan antara lain pada volume yang lebih besar dapat dibagi menjadi beberapa voxel dan meningkatkan S/N ratio.Jaringan yang normal dan yang tidak normal dapat dievaluasi.

3

II.TUMOR OTAK

Tumor otak merupakan penyakit sukar terdiagnosa secara dini, karena pada awalnya menunjukkan berbagai gejala yang menyesatkan dan meragukan tapi umumnya berjalan progresif. Pada tahun 2005 di United state ditemukan 20.000 kasus baru tumor otak yang menyebabkan 13.000 kematian.Insidennya 7,4 / 100.000 orang.Insiden ini meningkat dengan bertambahnya usia 50 / 100.000 pada usia >75 tahun 80%-85% terdapat pada usia diatas 15 tahun 70% terletak di supratentorial, 30% dari seluruh tumor di SSP adalah metastase, sebaliknya pada usia di bawah 15 tahun lokasi paling sering adalah fossa posterior (70%)

Manifestasi klini tumor otak berupa :

Nyeri kepala Kejang Tekanan intracranial Muntah Defisit neurologis focal Gejala serebral umum, bisa berupa perubahan mental

III.PERANAN MRS PADA TUMOR OTAK

Aplikasi proton pada MRS pada tumor otak adalah untuk membedakan neoplasma dan proses non neoplasma.Secara umum pada tumor otak metabolit NAA rendah. Dan cholin tinggi dibandingkan dengan proses non neo plasma atau jaringan otak normal.Pada saat terjadi peningkatan malignansi, NAA dan creatin menurun sedangkan cholin, lactate dan lipid meningkat.Penurunan NAA terjadi oleh karena dalam pertumbuhannya tumor mendesak dan merusak sel neuron.

Tumor yang sangat ganas mempunyai aktifitas metabolit yang tinggi dan energi store menipis sehingga creatin menurun.Tumor yang sangat hypervaskuler level cholinnya meningkat dengan sangat cepat.Lipid ditemukan pada bagian necrotic, dan laktat mulai terlihat ketika suplai darah ke tumor bertambah besar, sehingga memanfaatkan anaerobic glycolysis.untuk mendapatkan suatu penilaian chemistri tumor yang akurat.Voxel spectroscopy harus ditempatkan melebihi regio tumor yang enhance untuk

menghindarkan area necrosis, hemorrhage, kalsifikasi dan kista.

Multi voxel spectroscopi terbaik untuk mendeteksi infiltrasi sel-sel malignan diluar pinggir tumor enhance.Pada sebagian kasus glioma cerebri peningkatan cholin sering terdeteksi pada regio edema diluar massa yang enhance.

4

STUDI KASUS

Wanita usia 41 tahun mengeluh mata sebelah kiri, tidak bisa melihat samar-samar sudah satu bulan, tidak ada riwayat hypertensi, kadang-kadang telinga kiri tidak jelas saat mendengar, untuk jalan keseimbangan kurang.Pasien ini di mintakan MRI kepala oleh dokter bedah saraf.

GB 1.T2 W sagital menunjukan area hyperdens pada spenoid wing kiri

GB 2. T1 W post contrast menunjukkan area enhance di spenoid wing kiri.uk 4,73 x 4,24 x 4,55 cm.

TEKNIK PEMERIKSAAN MRI KEPALA DENGAN MRS

Pada pemeriksaan yang saya lakukan saya menggunakan MRI 1.5 T Achieva Philips, dengan menggunakan sense head coil.Pemeriksaan MRI kepala tidak membutuhkan persiapan khusus.Ada beberapa yang harus di tanyakan kepada pasien perihal apakah memakai alat pacu jantung, clip carotis, gigi palsu, pasang implan logam dll yang menjadi kontra indikasi pemeriksaan MRI.Langkah berikutnya adalah menyiapkan pasien pada posisi supine diatas meja MRI, kepala dimasukkan ke dalam head coil kemudian di sentrasikan dan di masukkan ke dalam gantry.Pasien diberi petunjuk bahwa selama pemeriksaan tidak boleh bergerak, jika mengalami sesak nafas ataupun tiba-tiba phobia beri tanda dengan memencet bell.Intruksi ini sangat penting dikarenakan kita sebagai radiografer berada pa control table.

Tabel 1.Routine Protocol

SEQUENCE FOV ST / GAP MATRIX TR TE

SURVEYT2W TSE_Sag 230 1 / 1 384 X 270 550 100T2W TSE_Cor 230 1 / 1 384 X 240 550 100T2W TSE_Ax 230 1 / 1 384 X 240 550 100T1W SE_Ax 230 1 / 1 256 X 163 450-650 15DW_SSh_Ax 230 1 / 1 112 X 87 1000 74T2 FLAIR_Ax 230 1 / 1 240 X 144 6000 120T2 FFE_Ax 230 1 / 1 296 X 204 500 14Sperf 230 30 / 0 64 X 52 22 8T1W SE GD_Ax 230 1 / 1 250 X 163 450-650 100T1W SE GD_Cor 230 1 / 1 384 X 280 8 550T1W SE GD_Sag 230 1 / 1 384 X 280 8 550SV_PRESS 144

5

Kontras yang kami gunakan adalah GADOVIST 5ml dengan volume yang sedikit bermanfaat untuk meringankan beban dari ginjal sehingga aman untuk di injeksikan, dan terbukti hasil image yang diperoleh sangat bagus walupun dengan ml yang sedikit.Hasil post kontras nya sbb :

6

Gb.1 T1W SE Post Kontras Gb.2 T1W SE Pre kontras

BAGAIMANA MR SPECTROSCOPY DILAKUKAN ?

Kebetulan pada kasus ini saya menggunakan teknik Single Voxel PRESS 144.Pasang voxel pada area massa lihat gb.1 pada T1W post kontras pilih setelah kontras agar kita dapat menentukan area yang tepat.Durasi scaning 4 menit saat scaning berlangsung akan muncul informasi peak dari spectroscopy kita lihat di informasi tersebut jika voxel tepat pada massa maka akan menunjukkan peak yang betul, jika tidak maka ulangi untuk meletakkan voxelnya.Kuncinya adalah jagan letakkan voxel pada area :

Nekrotik Kalsifikasi Kista Hemorrhage Bone Udara

Karna tidak akan tergambar dengan bagus selain itu informasi nya akan tidak tepat.

7

Gb.3 Hasil dari single voxel PRESS 144 yang kita ambil dari gambar T1W SE post kontras nampak ratio cholin dan creatine sangat tajam yang menandakan adanya massa yang ganas.

Setelah dibaca oleh Radiolog hasilnya adalah sebagai berikut :

Meningiomatosis pada sphenoid wing kiri dengan ukuran 4,73 x 4,24 x 4,55 cm convexity frontalis kiri ukuran 1,17 x 1,02 cm, convexity parietal kanan ukuran 3,01 x 4,38 x 2,03 cm dengan massa terbesar mengilfiltrasi chiasma opticum kiri dan fissura orbitalis superior kiri, melekat pada v.jugularis interna L ICA pars cavernous

Subacute small vessel ischemic pada centrum semiovale kanan-kiri, deep white matter periventrikuler lateralis kanan kiri, subcortical frontalis kanan kiri.

KESIMPULAN

MRS adalah pemeriksaan radiologi non invasif yang merupakan bagian dari MRI serta menggambarkan karakteristik jaringan.MRI menggunaka sinyal proton hidrogen untuk memperlihatkan gambaran anatomik, sedangkan proton MRS menggunakan informasi ini untuk menentukan konsentrasi metebilot otak seperti N-Acethyl aspartate (NAA), Cholin (Cho), Creatine (Cr), Laktate (Lac), Myoinositol (mI), Lipids (Lip) dan Gulatamine-Glutamate (GLx) pada jaringan yang diperiksa di lokasi atau daerah tertentu dalam spectrum dengan satuan parts per million (ppm).

Ada dua teknik MR spectroscopy yang biasa kita kenal yaitu single voxel dan multi voxel.Untuk single voxel biasanya memakai PRESS dan STEAM.Untuk kasus yang penulis buat menggunakan PRESS 144.Hasil dan gambar sudah dijelaskan diatas.

Pemeriksaan MRI kepala dengan kasus tumor sebaiknya menggunakan kontras dan menggunakan sprectroscopy.MR spectroscopy dinilai sangat membantu dalam menegakkan diagnosa yang pasti.Ada beberapa hal yang penting dalam membuat MR spectroscopy yaitu penempatan voxel

8

pada area massa. Kuncinya adalah jagan letakkan voxel pada area nekrotik, kalsifikasi, kista, hemorrhage,bone, udara.

DAFTAR PUSTAKA

1. Ross BD, Colletti P, Lin A: MR spectroscopy of the brain: Neurospectroscopy. in Edelman, Hesselink, Zlatkin & Crues, eds., Clinical Magnetic Resonance Imaging, 3rd edition, Saunders-Elsevier, Philadelphia, 2006, pp 1840-1910.

2. Neuroimaging Clinics, Volume 3, Number 4, November, 1998.

3. Brandao, L, Domigues R. MR Spectroscopy of the Brain.� Lippincott Williams & Wilkins, 2003.

4. Howe FA, Barton SJ, Cudlip SA, et al. Metabolic profiles of human brain tumors using quantitative in vivo 1H magnetic resonance spectroscopy. Magnetic Resonance in Medicine 49:223-32, 2003.

5. Nelson SJ, McKnight TR, Henry RG. Characterization of untreated gliomas by magnetic resonance spectroscopic imaging. Neuroimag Clin 12:599-613, 2002.

6. Burtscher and Holtas. Proton MR spectroscopy in clinical routine. J Magn Reson Imaging. 2001 Apr;13(4):560-7.

9

7. Mullins. MR spectroscopy: truly molecular imaging; past, present and future. Neuroimaging clinics of North America. 2006 Nov;16(4):605-18, viii.

8. Kwock. Localized MR spectroscopy: basic principles. Neuroimaging clinics of North America. 1998 Nov;8(4):713-31.

9. Bartella, Morris. Proton MR spectroscopy with choline peak as malignancy marker improves positive predictive value for breast cancer diagnosis: preliminary study. Radiology. 2006 Jun;239(3):686-92.

10. Graves EE, Nelson SJ, Vigneron DB, et al. Serial proton MR spectroscopic imaging of recurrent malignant gliomas after gamma knife radiosurgery. AJNR 22:613

10