Spectroscopia MR cartografiază metabolismul glucozei din creier fără a necesita radiații – Physics World

Spectroscopia MR cartografiază metabolismul glucozei din creier fără a necesita radiații – Physics World

Marca temporală: 22 iunie 2023 4:45

Spectroscopia MR hărți metabolismul glucozei din creier
Imagistica fără radiații Metoda de pionierat RMN captează metabolismul glucozei din creier fără a fi nevoie să se administreze substanțe radioactive. (Cu amabilitatea: Universitatea de Medicină din Viena)

Cartografierea absorbției de glucoză în creier și organism oferă clinicienilor informații despre disfuncția metabolică observată în afecțiuni precum cancerul, diabetul și boala Alzheimer. Această cartografiere se realizează în mod tradițional prin administrarea de substanțe radioactive care acționează ca analogi de glucoză și pot fi vizualizate pe imagini medicale.

Oamenii de știință știu, de exemplu, că celulele tumorale înghit glucoză mai mult decât celulele normale. Clinicienii exploatează acest lucru utilizând 18Imagistica F-FDG-PET pentru a diagnostica și localiza tumorile și pentru a evalua tratamente. Această tehnică imagistică, totuși, nu poate evalua metaboliții din aval care pot fi importanți pentru diagnostic și evaluarea tratamentului - și necesită, de asemenea, injectarea pacientului cu un compus radioactiv.

O altă tehnică, spectroscopia de rezonanță magnetică (MRS) cu carbon-13, poate cuantifica metaboliții din aval, dar nu îi poate localiza cu precizie. Între timp, tehnica emergentă a hiperpolarizării 13Imagistica C-MRS nu oferă informații despre unii metaboliți din aval, inclusiv glutamatul și glutamina. Hiperpolarizat 13Imagistica C-MRS necesită, de asemenea, injecții și utilizează hardware specializat care este posibil să nu fie disponibil în setările clinice.

Cercetatorii de la Universitatea de Medicină din Viena au dezvoltat acum o nouă abordare a cartografierii metabolismului glucozei. Tehnica nu se bazează pe radiații sau injecții, ci folosește imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) disponibilă clinic și ingestia orală a unei soluții de glucoză.

2H-Doamna

În studiul de validare inițial al cercetătorilor, care apare în Investigative Radiology, participanții au fost fotografiați cu RMN 3 T după post peste noapte și din nou după ce au ingerat soluție de glucoză marcată cu deuteriu (deuteriu, un izotop stabil al hidrogenului, nu este radioactiv). The 2Scanarea H-MRS a inclus o secvență de dezintegrare a inducției fără ecou 3D, iar suprimarea apei a fost efectuată utilizând schema convențională de suprimare a apei. După scanarea MRS, a fost efectuată o scanare de citire rapidă a ecoului în gradient, pregătită cu magnetizare ponderată T3 1D. Pentru procesarea datelor a fost utilizată o conductă de software internă.

2Abordarea imagistică H-MRS a permis cercetătorilor să cuantifice utilizarea glucozei oxidative și anaerobe și să evalueze sinteza neurotransmițătorilor. Cu toate acestea, au putut măsura doar un număr limitat de compuși deuterati și a fost nevoie de hardware specializat pentru a efectua imagistica. Așa că au efectuat un studiu de urmărire – acum publicat în Natura Inginerie biomedicala – pentru a vedea dacă proton MRS (1H-MRS) la 7 T ar oferi sensibilitate, specificitate chimică și rezoluție spațio-temporală mai mare decât 2Imagistica H-MRS.

1H-Doamna

Studiile la animale au arătat că glucoza marcată cu deuteriu este absorbită cu ușurință de celulele creierului, iar deuteronii sunt încorporați în metaboliții de glucoză din aval. Deoarece deuteronii înlocuiesc protonii în moleculă, ei nu contribuie la spectrul protonilor, astfel o creștere a metaboliților marcați cu deuteriu este reflectată de o scădere a semnalelor metaboliților în 1H-Doamna.

În 1Studiul H-MRS, cinci participanți (patru bărbați și o femeie) au primit soluția de glucoză marcată cu deuteriu, iar nivelurile lor de glucoză din sânge au fost măsurate de mai multe ori pe parcursul a 90 de minute. Cercetatorii au cuantificat glutamatul, glutamina, acidul γ-aminobutiric si glucoza deuterata la anumite pozitii moleculare. De asemenea, au cartografiat metaboliții deuterati și nedeuterati. Ei observă că tehnica imagistică nu necesită hardware specializat pentru a lucra cu sisteme disponibile clinic.

Fabian Niess, un asociat de cercetare implicat în Natura Inginerie biomedicala studiu și autor principal al Investigative Radiology studiu, explică în a comunicatul de presă faptul că Investigative Radiology Studiul a fost „un pas important” pentru a demonstra că abordarea a funcționat pe sisteme de câmp inferior „deoarece sistemele 3 T MR sunt extrem de răspândite în aplicațiile clinice”.

Cercetătorii concluzionează că 1Imagistica H-MRS poate facilita studiile privind metabolismul glucozei și efectuează cercetări suplimentare pentru a verifica abordarea și rezultatele preliminare.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Lumea fizicii