Spektroskopi MR memetakan metabolisme glukosa otak tanpa memerlukan radiasi – Dunia Fisika

Pemetaan penyerapan glukosa di otak dan tubuh memberi dokter informasi tentang disfungsi metabolisme yang diamati pada kondisi seperti kanker, diabetes, dan penyakit Alzheimer. Pemetaan ini secara tradisional dilakukan dengan pemberian zat radioaktif yang bertindak sebagai analog glukosa dan dapat divisualisasikan pada citra medis.

Para ilmuwan mengetahui, misalnya, bahwa sel tumor melahap glukosa lebih banyak daripada sel normal. Dokter mengeksploitasi ini dengan menggunakan ¹⁸Pencitraan F-FDG-PET untuk mendiagnosis dan melokalisasi tumor dan untuk mengevaluasi perawatan. Teknik pencitraan ini, bagaimanapun, tidak dapat menilai metabolit hilir yang mungkin penting untuk diagnosis dan evaluasi pengobatan – dan juga memerlukan suntikan senyawa radioaktif kepada pasien.

Teknik lain, spektroskopi resonansi magnetik (MRS) dengan karbon-13, dapat mengukur metabolit hilir tetapi tidak dapat melokalkannya secara tepat. Sementara itu, muncul teknik hyperpolarized ¹³Pencitraan C-MRS tidak memberikan informasi tentang beberapa metabolit hilir, termasuk glutamat dan glutamin. Hiperpolarisasi ¹³Pencitraan C-MRS juga memerlukan suntikan dan menggunakan perangkat keras khusus yang mungkin tidak tersedia dalam pengaturan klinis.

Para peneliti di Universitas Kedokteran Wina sekarang telah mengembangkan pendekatan baru untuk memetakan metabolisme glukosa. Teknik ini tidak bergantung pada radiasi atau suntikan tetapi menggunakan pencitraan resonansi magnetik (MRI) yang tersedia secara klinis dan konsumsi larutan glukosa secara oral.

²H-MRS

Dalam studi validasi awal peneliti, yang muncul di Radiologi Investigasi, peserta dicitrakan dengan 3 T MRI setelah puasa semalaman dan sekali lagi setelah menelan larutan glukosa yang diberi tag deuterium (deuterium, isotop hidrogen yang stabil, tidak radioaktif). Itu ²Pemindaian H-MRS mencakup urutan peluruhan induksi bebas gema 3D, dan penekanan air dilakukan menggunakan skema penekanan air konvensional. Setelah pemindaian MRS, pemindaian pembacaan gema gradien cepat yang disiapkan dengan magnetisasi berbobot 3D T1 dilakukan. Pipa perangkat lunak internal digunakan untuk memproses data.

Grafik ²Pendekatan pencitraan H-MRS memungkinkan para peneliti untuk mengukur penggunaan glukosa oksidatif dan anaerobik dan menilai sintesis neurotransmitter. Namun, mereka hanya dapat mengukur senyawa deuterasi dalam jumlah terbatas, dan perangkat keras khusus diperlukan untuk melakukan pencitraan. Jadi mereka melakukan studi lanjutan – sekarang diterbitkan di Teknik Biomedis Alam – untuk melihat apakah proton MRS (¹H-MRS) pada 7 T akan memberikan sensitivitas, spesifisitas kimia dan resolusi spatiotemporal yang lebih tinggi daripada ²Pencitraan H-MRS.

¹H-MRS

Studi pada hewan telah menunjukkan bahwa glukosa berlabel deuterium siap diambil oleh sel-sel otak, dan deuteron dimasukkan ke dalam metabolit glukosa hilir. Karena deuteron menggantikan proton dalam molekul, mereka tidak berkontribusi pada spektrum proton, sehingga peningkatan metabolit berlabel deuterium tercermin dari penurunan sinyal metabolit pada ¹H-MRS.

Dalam majalah ¹Studi H-MRS, lima peserta (empat laki-laki dan satu perempuan) menerima larutan glukosa berlabel deuterium, dan kadar glukosa darah mereka diukur beberapa kali selama 90 menit. Para peneliti menghitung glutamat, glutamin, asam γ-aminobutirat dan glukosa yang dideuterasi pada posisi molekul tertentu. Mereka juga memetakan metabolit deuterasi dan non-deuterasi. Mereka mencatat bahwa teknik pencitraan tidak memerlukan perangkat keras khusus untuk bekerja dengan sistem yang tersedia secara klinis.

Hidrogen berat melacak metabolisme glukosa in vivo

Fabian Niess, rekan penelitian yang terlibat dengan Teknik Biomedis Alam studi dan penulis utama dari Radiologi Investigasi studi, menjelaskan dalam a tekan rilis bahwa Radiologi Investigasi studi adalah "langkah penting" untuk menunjukkan bahwa pendekatan bekerja pada sistem lapangan rendah "karena sistem 3 T MR sangat luas dalam aplikasi klinis".

Para peneliti menyimpulkan bahwa ¹Pencitraan H-MRS dapat memfasilitasi studi metabolisme glukosa, dan mereka sedang melakukan penelitian tambahan untuk memverifikasi pendekatan dan hasil awal mereka.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Otomotif / EV, Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• BlockOffset. Modernisasi Kepemilikan Offset Lingkungan. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/mr-spectroscopy-maps-brain-glucose-metabolism-without-requiring-radiation/