Background: X‑nuclei magnetic resonance imaging (MRI) yields a broad spectrum of metabolic and functional imaging techniques with increasing clinical feasibility.
Objective: Current X‑nuclei techniques in (neuro)oncology with emphasis on potential clinical applications of sodium and oxygen MRI are described and discussed.
Materials and methods: Review with discussion of state-of-the-art literature on X‑nuclei imaging.
Results: X‑nuclei MRI employs NMR-sensitive nonproton nuclei to enable both anatomical visualization as well as noninvasive imaging and quantification of physiological processes in the human body. At the moment, sodium MRI represents the most common application of X‑nuclei MRI because of its comparatively high NMR signal. Moreover, its sensitivity to pathological cellular proliferation renders sodium MRI a good candidate for oncological imaging, yielding additional biochemical information to proton MRI. Oxygen MRI is currently primarily investigational, requiring high technical efforts and costs. However, preliminary results show a huge potential of this technique for metabolic characterization of tumors.
Conclusions: X‑nuclei MRI is a rapidly evolving field in metabolic and functional imaging. In coming years, sodium MRI is expected to be increasingly used as an additional clinical tool in oncology to enhance diagnostic accuracy.
Zusammenfassung: HINTERGRUND: Die X‑Kern-Magnetresonanztomographie (MRT) bietet ein breites Spektrum an metabolischer und funktioneller Bildgebung mit zunehmender Erschließung klinischer Anwendungen. ZIEL: Der aktuelle Stand der X‑Kern-MRT in der (Neuro‑)Onkologie mit Schwerpunkt auf möglichen klinischen Anwendungsgebieten der Natrium- und Sauerstoff-MRT wird dargestellt.
Material und methoden: Die aktuelle Literatur zur X‑Kern-MRT-Bildgebung wird strukturiert aufbereitet und diskutiert.
Ergebnisse: Die X‑Kern-MRT nutzt statt Protonen alternative spintragende Atomkerne. Dies ermöglicht neben einer anatomischen Darstellung auch die nichtinvasive Bildgebung und Quantifizierung physiologischer Prozesse im menschlichen Gewebe. Aufgrund des vergleichsweise hohen magnetresonanztomographischen Signals ist die Natrium-MRT aktuell die am häufigsten eingesetzte Technik der X‑Kern-MRT. Die Natrium-MRT eignet sich wegen ihrer Empfindlichkeit für eine pathologische zelluläre Proliferation zur onkologischen Bildgebung und ergänzt die Protonen-MRT um zusätzliche biochemische Informationen. Die Sauerstoff-MRT ist derzeit noch eine primär wissenschaftliche Methode und geht mit einem hohen technischen und finanziellen Aufwand einher. Bisherige Ergebnisse deuten aber auf ein enormes Potenzial dieser Technik zur metabolischen Charakterisierung von Tumoren hin.
Schlussfolgerung: Die X‑Kern-MRT ist ein sich rasch entwickelndes Feld der metabolischen und funktionellen Bildgebung. Eine zunehmende klinische Anwendung der Natrium-MRT in der Onkologie als ergänzende Maßnahme zur Optimierung der diagnostischen Treffsicherheit ist in den kommenden Jahren zu erwarten.
Keywords: Diagnostic imaging; Glioma; Nuclear magnetic resonance; Oxygen consumption; Sodium.