MR-spektroskopia kartoittaa aivojen glukoosiaineenvaihduntaa ilman säteilyä – Physics World

MR-spektroskopia kartoittaa aivojen glukoosiaineenvaihduntaa ilman säteilyä – Physics World

Aikaleima: 22. kesäkuuta 2023 4

MR-spektroskopia kartoittaa aivojen glukoosiaineenvaihduntaa
Säteilytön kuvantaminen Uraauurtava MRI-menetelmä mittaa aivojen glukoosiaineenvaihduntaa ilman radioaktiivisten aineiden annostelua. (Lääketieteen yliopisto Wienissä)

Glukoosin oton kartoitus aivoissa ja kehossa antaa lääkäreille tietoa aineenvaihduntahäiriöistä, joita havaitaan esimerkiksi syövän, diabeteksen ja Alzheimerin taudin kaltaisissa olosuhteissa. Tämä kartoitus suoritetaan perinteisesti antamalla radioaktiivisia aineita, jotka toimivat glukoosianalogeina ja jotka voidaan visualisoida lääketieteellisillä kuvilla.

Tiedemiehet tietävät esimerkiksi, että kasvainsolut ahmivat glukoosia enemmän kuin normaalit solut. Kliinikot hyödyntävät tätä käyttämällä 18F-FDG-PET-kuvaus kasvainten diagnosointiin ja paikallistamiseen sekä hoitojen arviointiin. Tällä kuvantamistekniikalla ei kuitenkaan voida arvioida aineenvaihduntatuotteita, jotka voivat olla tärkeitä diagnoosin ja hoidon arvioinnin kannalta – ja se edellyttää myös radioaktiivisen yhdisteen injektointia potilaaseen.

Toinen tekniikka, magneettiresonanssispektroskopia (MRS) hiili-13:lla, voi kvantifioida alavirran aineenvaihduntatuotteet, mutta ei voi paikallistaa niitä tarkasti. Samaan aikaan nouseva tekniikka hyperpolarisoitunut 13C-MRS-kuvaus ei anna tietoa joistakin alavirran metaboliiteista, mukaan lukien glutamaatista ja glutamiinista. Hyperpolarisoitunut 13C-MRS-kuvaus vaatii myös injektioita ja käyttää erikoislaitteistoa, jota ei välttämättä ole saatavilla kliinisissä olosuhteissa.

Tutkijat Wienin lääketieteellinen yliopisto ovat nyt kehittäneet uuden lähestymistavan glukoosiaineenvaihdunnan kartoittamiseen. Tekniikka ei ole riippuvainen säteilystä tai injektioista, vaan sen sijaan käytetään kliinisesti saatavilla olevaa magneettikuvausta (MRI) ja glukoosiliuoksen oraalista nauttimista.

2H-MRS

Tutkijoiden alkuperäisessä validointitutkimuksessa, joka ilmestyy v Tutkiva radiologia, osallistujat kuvattiin 3 T MRI:llä yön yli paaston jälkeen ja uudelleen sen jälkeen, kun he olivat nauttineet deuteriumilla merkittyä glukoosiliuosta (deuterium, stabiili vedyn isotooppi, ei ole radioaktiivinen). The 2H-MRS-skannaus sisälsi 3D-kaiuttoman vapaan induktion vaimenemissekvenssin, ja veden vaimennus suoritettiin käyttämällä tavanomaista vedenvaimennusmenetelmää. MRS-skannauksen jälkeen suoritettiin 3D T1-painotettu magnetisaatiolla valmistettu nopea gradienttikaiun lukema. Tietojen käsittelyyn käytettiin omaa ohjelmistoputkea.

- 2H-MRS-kuvausmenetelmä antoi tutkijoille mahdollisuuden kvantifioida oksidatiivisen ja anaerobisen glukoosin käytön ja arvioida välittäjäaineiden synteesiä. Silti he pystyivät mittaamaan vain rajoitetun määrän deuteroituja yhdisteitä, ja kuvantamiseen tarvittiin erikoislaitteita. Joten he suorittivat seurantatutkimuksen – nyt julkaistu vuonna Luonnon biolääketieteellinen tekniikka – nähdäksesi onko protoni MRS (1H-MRS) 7 T:ssa tarjoaisi paremman herkkyyden, kemiallisen spesifisyyden ja spatiotemporaalisen resoluution kuin 2H-MRS-kuvaus.

1H-MRS

Eläinkokeet ovat osoittaneet, että aivosolut ottavat helposti deuteriumleimattua glukoosia ja deuteronit sisällytetään alavirran glukoosin metaboliitteihin. Koska deuteronit korvaavat protonit molekyylissä, ne eivät vaikuta protonispektriin, joten deuteriumleimattujen metaboliittien lisääntyminen heijastuu metaboliittisignaalien vähenemisenä 1H-MRS.

In 1H-MRS-tutkimuksessa viisi osallistujaa (neljä miestä ja yksi nainen) sai deuteriumleimattua glukoosiliuosta, ja heidän verensokeriarvonsa mitattiin useita kertoja 90 minuutin aikana. Tutkijat määrittelivät glutamaatin, glutamiinin, y-aminovoihapon ja glukoosin, joka oli deuteroitu tietyissä molekyyliasemissa. He myös kartoittivat deuteroituja ja ei-deuteroituja metaboliitteja. He huomauttavat, että kuvantamistekniikka ei vaadi erikoislaitteistoa toimiakseen kliinisesti saatavilla olevien järjestelmien kanssa.

Fabian Niess, tutkija, joka on mukana Luonnon biolääketieteellinen tekniikka tutkimus ja johtava kirjoittaja Tutkiva radiologia tutkimus, selittää kohdassa a lehdistötiedote että Tutkiva radiologia tutkimus oli "tärkeä askel" osoittamaan, että lähestymistapa toimii alemman kentän järjestelmissä "koska 3 T MR -järjestelmät ovat erittäin yleisiä kliinisissä sovelluksissa".

Tutkijat päättelevät näin 1H-MRS-kuvaus voi helpottaa glukoosin aineenvaihdunnan tutkimuksia, ja he tekevät lisätutkimuksia lähestymistapansa ja alustavien tulosten tarkistamiseksi.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Fysiikan maailma