³¹P-MR-Spektroskopie der peripheren Skelettmuskulatur unter Belastung: Darstellung des normalen Energiestoffwechsels im Vergleich zu metabolischen Muskelerkrankungen

Zusammenfassung

Ziel: Bestimmung der Bandbreite des gesunden Energiestoffwechsels der peripheren Skelettmuskulatur mit Hilfe der ³¹P-MR-Spektroskopie als Grundlage der Diagnostik neuromuskulärer Erkrankungen. Methoden: In Mehrfachuntersuchungen an 24 Probanden und 35 Patienten in 1,5 T MR-Systemen (Gyroscan S15 und S15/ACSII, Philips) wurden ³¹P-MR-Spektren unter Belastung akquiriert. Ergebnisse: Die Probanden ließen sich streng in zwei Gruppen einteilen, während die erste Gruppe spektroskopisch und klinisch-chemisch eine belastungsinduzierte Laktatazidose zeigte, ließen sich in der anderen nur geringe pH-Änderungen messen (pH-Minimum: 6,48±0,13 vs 6,87+0,07, p< 10^-6). Bei Patienten mit metabolischen Myopathien zeigten sich neben erniedrigten Ruhewerten für PCr/(PCr+P_i) veränderte pH-Verlaufskurven und eine signifikant verlangsamte PCr-Resynthese (0,31 vs 0,65 min^-1, p< 0,00005). Beim chronischen Erschöpfungssyndrom wurden ähnlich veränderte Ruhewerte und pH-Verläufe, aber keine verlangsamte PCr-Resynthese beobachtet. Schlußfolgerungen: Die Separierung der Probanden deutet die Nutzung verschiedener Stoffwechselwege an, der vermutlich eine unterschiedliche Muskelfaserkomposition zugrunde liegt. Neben einer Reduktion PCr/(PCr+P_i) in Ruhe sind pathologische pH-Verläufe unter Belastung in Kombination mit einer verlangsamten PCr-Resynthese aussagefähige Indikatoren für eine metabolische Störung des Muskelstoffwechsels.

Summary

Purpose: ³¹P-MR spectroscopy of skeletal muscle under exercise was used to obtain the range of normal variation and comparison was made for different neuromuscular diseases. Methods: 41 examinations of 24 volunteers and 41 investigations in 35 patients were performed on 1.5T MR systems (Cyroscan S15 und S15/ACSII, Philips). Localised ³¹P-MR spectra of the calf muscle were obtained in time series with a resolution of 12 s. Results: Two types of muscle energy metabolism were identified from the pattern of spectroscopic time course in volunteers: While the first group was characterised by a remarkable decline to lower pH values during exercise, the second group showed only small pH shifts (minimum pH: 6.48+0.13 vs 6.87±0.07, p<10^-6) although comparable workload conditions were maintained. The pH-values correlated well with blood lactate analysis. Patients with metabolic disorders and chronic fatigue syndrome (CFS) showed decreased resting values of PCr/(PCr+ P_i) and increased pH levels during exercise. PCr recovery was significantly delayed (0.31 vs 0.65 min^-1 p< 0.00005) in metabolic muscle disorders but was normal in CFS patients. Conclusion: Findings in volunteers indicate utilisation of different metabolic pathways which seems to be related to the fibre type composition of muscle. Reduced resting levels for PCr/(PCr+ P_i), altered pH time courses, and decreased PCr recovery seem to be helpful indicators for diagnosis of metabolic muscle disorders.

Schlüsselwörter:

³¹P-MR-Spektroskopie - Muskelstoffwechsel - Neuromuskuläre Erkrankung - Muskelbelastung

Key words:

³¹P-MR spectroscopy - Muscle metabolism - Neuromuscular disorder - Muscle exercise