31P-MR-spektroskopische Untersuchungen zur Ermüdung des Rückenmuskels bei abgestufter isometrischer Belastung

Ziele: Eine geringe Ermüdung bei schwacher, aber andauernder Belastung im Alltag ist wesentlich für die Stabilisierung der Wirbelsäule durch den Rückenmuskel. Mit der 31P-MRS können Konzentrationsänderungen von Metaboliten nichtinvasiv erfasst werden. Insbesondere die verringerte Konzentration des Phosphokreatins (PCr) und der Anstieg des Pi (anorg. Phosphat) bei Dephosphorylierung spiegeln die Aktivierung motorischer Einheiten und den Grad der Ermüdung wider. Der zeitliche Verlauf ist vom Grad der Belastung abhängig. Mit der 31P-MRS des Rückenmuskels soll der Verlauf der Ermüdung bei verschiedenen Stufen isometrischer Belastung untersucht werden. Methode: In einem 1,5 T MRT (Magnetom Sonata, Siemens Medical Systems, Erlangen, Germany) wurden 5 Probanden untersucht. MRS und Bildgebung erfolgten mit einer 1H/31P-Oberflächenspule (Durchm.=80mm, Biomedical Rapid GmbH, Würzburg, Germany). Die 31P-MRS wurde als CSI (TR=900ms, VOI=25×25×80mm, TA=30s) und als FID Messung (TR=550ms, NEX=24, TA=15ms) im Rückenmuskel (Höhe L4/L5) durchgeführt. Zur Positionierung wurden T1-gewichtete MR-Bilder in 3 Orientierungen akquiriert. Die 31P-MRS wurde als Serie von Einzelmessungen vor, während und nach Belastung gemessen. Während der 31P-MRS wurde der Sörensentest innerhalb des MRT mit und ohne Teilentlastung mittels einer speziell angefertigten Hebelkonstruktion durchgeführt. Die Dauer der Übung erhöhte sich von 2,5 auf 6,25 bzw. 7,5min (bei 0, 33 und 66% Entlastung). Ergebnis: Bei allen 3 Belastungsstufen waren Änderungen der PCr und der Pi Intensität nachweisbar, die mit dem Belastungsgrad zunahmen. pH-Wert Änderungen wurden nur bei 0 und 33% Entlastung festgestellt. Durch die Berechnung von Pi/PCr Metabolitenkarten aus den CSI-Messungen konnten in der Übung aktive Muskelbereiche durch höhere Werte der Pi/PCr-Quotienten farblich dargestellt werden. Schlussfolgerung: Die bei unterschiedlichem Belastungsgrad erreichte max. Verringerung der PCr-Konzentration sowie die Zeitkonstanten für Verringerung und Wiederherstellung der Ausgangskonzentration des PCr sind wichtige Parameter zur Charakterisierung der Ermüdbarkeit des Rückenmuskels. Die geringe Änderung der PCr Konzentration und das Ausbleiben einer pH-Änderung bei 66% Entlastung zeigen, dass hier im Wesentlichen kleine motorische Einheiten mit einem überwiegend oxydativen Faseranteil aktiviert wurden. Das Auftreten von pH-Änderungen bei geringen Belastungsgraden könnte zur Detektion eines erhöhten Anteils glykolytischer Fasern und der damit verbundenen höheren Ermüdbarkeit genutzt werden.

Korrespondierender Autor: Rzanny R

IDIR Universitätsklinikum Jena, AG Medizinische Physik, Philosophenweg 3, 07743 Jena

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