La spectroscopie IRM cartographie le métabolisme du glucose cérébral sans nécessiter de rayonnement – ​​Physics World

La cartographie de l'absorption du glucose dans le cerveau et le corps fournit aux cliniciens des informations sur le dysfonctionnement métabolique observé dans des pathologies telles que le cancer, le diabète et la maladie d'Alzheimer. Cette cartographie est traditionnellement réalisée par l'administration de substances radioactives qui agissent comme des analogues du glucose et peuvent être visualisées sur des images médicales.

Les scientifiques savent, par exemple, que les cellules tumorales engloutissent davantage de glucose que les cellules normales. Les cliniciens exploitent cela en utilisant ¹⁸Imagerie F-FDG-PET pour diagnostiquer et localiser les tumeurs et évaluer les traitements. Cependant, cette technique d’imagerie ne peut pas évaluer les métabolites en aval qui peuvent être importants pour le diagnostic et l’évaluation du traitement – ​​et elle nécessite également d’injecter au patient un composé radioactif.

Une autre technique, la spectroscopie par résonance magnétique (MRS) avec du carbone 13, peut quantifier les métabolites en aval mais ne peut pas les localiser avec précision. Pendant ce temps, la technique émergente de l'hyperpolarisation ¹³L’imagerie C-MRS ne fournit pas d’informations sur certains métabolites en aval, notamment le glutamate et la glutamine. Hyperpolarisé ¹³L’imagerie C-MRS nécessite également des injections et utilise du matériel spécialisé qui peut ne pas être disponible en milieu clinique.

Les chercheurs du Université médicale de Vienne ont maintenant développé une nouvelle approche pour cartographier le métabolisme du glucose. La technique ne repose pas sur des radiations ou des injections, mais utilise plutôt l'imagerie par résonance magnétique (IRM) disponible en clinique et l'ingestion orale d'une solution de glucose.

²H-MRS

Dans l'étude de validation initiale des chercheurs, qui apparaît dans Radiologie d'investigation, les participants ont été photographiés avec une IRM 3 T après avoir jeûné toute la nuit et de nouveau après avoir ingéré une solution de glucose marquée au deutérium (le deutérium, un isotope stable de l'hydrogène, n'est pas radioactif). Le ²L'analyse H-MRS comprenait une séquence de désintégration d'induction libre sans écho en 3D, et la suppression de l'eau a été réalisée à l'aide d'un schéma de suppression d'eau conventionnel. Après l'analyse MRS, une analyse de lecture d'écho à gradient rapide préparée par magnétisation pondérée en T3 1D a été réalisée. Un pipeline logiciel interne a été utilisé pour traiter les données.

La ²L’approche d’imagerie H-MRS a permis aux chercheurs de quantifier l’utilisation du glucose oxydatif et anaérobie et d’évaluer la synthèse des neurotransmetteurs. Pourtant, ils ne pouvaient mesurer qu’un nombre limité de composés deutérés et un matériel spécialisé était nécessaire pour réaliser l’imagerie. Ils ont donc mené une étude de suivi – maintenant publiée dans Nature Biomedical Engineering – pour voir si le proton MRS (¹H-MRS) à 7 T offrirait une sensibilité, une spécificité chimique et une résolution spatio-temporelle supérieures à celles ²Imagerie H-MRS.

¹H-MRS

Des études chez l'animal ont montré que le glucose marqué au deutérium est facilement absorbé par les cellules cérébrales et que les deutons sont incorporés dans les métabolites du glucose en aval. Étant donné que les deutérons remplacent les protons dans la molécule, ils ne contribuent pas au spectre des protons. Ainsi, une augmentation des métabolites marqués par le deutérium se reflète par une diminution des signaux des métabolites dans ¹H-MME.

Dans le ¹Dans l'étude H-MRS, cinq participants (quatre hommes et une femme) ont reçu la solution de glucose marquée au deutérium et leur glycémie a été mesurée plusieurs fois sur une période de 90 minutes. Les chercheurs ont quantifié le glutamate, la glutamine, l’acide γ-aminobutyrique et le glucose deutérés à des positions moléculaires spécifiques. Ils ont également cartographié les métabolites deutérés et non deutérés. Ils notent que la technique d'imagerie ne nécessite pas de matériel spécialisé pour fonctionner avec les systèmes cliniquement disponibles.

L'hydrogène lourd suit le métabolisme du glucose in vivo

Fabian Niess, chercheur associé impliqué dans le Nature Biomedical Engineering étude et auteur principal du Radiologie d'investigation étude, explique dans un communiqué de presse que l' Radiologie d'investigation L'étude était « une étape importante » pour démontrer que l'approche fonctionnait sur des systèmes à champ inférieur « parce que les systèmes IRM 3 T sont extrêmement répandus dans les applications cliniques ».

Les chercheurs concluent que ¹L'imagerie H-MRS peut faciliter les études sur le métabolisme du glucose, et ils mènent des recherches supplémentaires pour vérifier leur approche et leurs résultats préliminaires.

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• La source: https://physicsworld.com/a/mr-spectroscopy-maps-brain-glucose-metabolism-without-requiring-radiation/