Abstract
Imaging von hyperpolarisiertem Substrate durch magnetische Resonanz zeigt große klinische Versprechen für die Bewertung der kritischen biochemischen Prozesse in Echtzeit. Aufgrund grundlegenden Einschränkungen, die durch die hyperpolarisierten Zustand, exotische Bildgebung und Rekonstruktionstechniken häufig verwendet werden, auferlegt. Ein praktisches System für die Charakterisierung von dynamischen, multispektrale Bildgebungsverfahren ist dringend erforderlich. Ein solches System muss die entsprechenden chemischen Dynamik der normalen und pathologischen Gewebe reproduzierbar rekapitulieren. Das am häufigsten verwendete Substrat bisher ist hyperpolarisiertem [1- 13 C] -pyruvate zur Beurteilung des Krebsstoffwechsels. Wir beschreiben ein Enzym-basierte Phantomsystem, das die Umwandlung von Pyruvat zu Lactat vermittelt. Die Reaktion wird durch Injektion des hyperpolarisierten Mittel in mehrere Kammern innerhalb des Phantom eingeleitet enthält, von denen jede Konzentrationen von Reagenzien unterschiedlicher dass die Reaktionsgeschwindigkeit steuern. Mehrere Kompartimente sind notwendig, um sicherzustellen, dass imaGing Sequenzen, die die räumliche und metabolische Heterogenität der Gewebe treu zu erfassen. Dieses System wird die Entwicklung und Validierung von Advanced Imaging - Strategien helfen , die durch chemische dynamischen Entwicklungen, die sich von herkömmlichen Phantome nicht verfügbar sind, sowie die Kontrolle und Reproduzierbarkeit , die nicht möglich , in vivo ist.
Introduction
Die klinischen Auswirkungen von hyperpolarisiertem Magnetresonanztomographie (MRI) von 13 C-markierten Verbindungen ist kritisch abhängig von der Fähigkeit chemischen Umwandlungsraten durch Echtzeit - Magnetresonanzspektroskopie und spektroskopische Bildgebung 1-5 zu messen. Während der Sequenz Entwicklung und Verifizierung wird dynamische chemische Umwandlung im allgemeinen in vivo oder in vitro - Modellen erreicht durch 6-9 , die begrenzte Kontrolle und Reproduzierbarkeit bietet. Für robuste Prüfung und Qualitätssicherung, eine kontrolliertere System, das die chemische Umwandlung endemisch dieser Messung bewahrt würde bevorzugt werden. Wir skizzieren eine Methode, um diese Umwandlung in reproduzierbarer Weise zu erreichen, ein dynamisches einzelnes Enzym Phantom verwendet wird.
Die meisten Studien mit hyperpolarisierten 13 C - Agenten konzentrieren sich auf die Abbildung hyperpolarisiertem Substrate in einer funktionierenden biologischen Umgebung. Dies ist die offensichtliche Wahl, wenn das Ziel biologische zu studierenal-Prozesse oder Potential auf klinische Versorgung für Auswirkungen bestimmen. Wenn Charakterisierung einiger Messsystem oder Datenverarbeitungsalgorithmus jedoch erwünscht ist, haben biologische Modelle zahlreiche Nachteile wie inhärente räumliche und zeitliche Variabilität 10. Jedoch fehlt konventionellen statischen Phantome die chemische Umwandlung, die die primäre klinischem Interesse in MRI von hyperpolarisiertem Substrate antreibt, und nicht verwendet werden kann , 11 Nachweis von Umrechnungskurse oder andere dynamische Parameter zu charakterisieren. Mit System ein einzelnes Enzym wir steuerbaren und reproduzierbaren chemischen Umwandlung, so dass strenge Prüfung der dynamischen Bildgebung Strategien zur Verfügung stellen kann.
Dieses System ist den Ermittlern gerichtet, die Imaging-Strategien für die hyperpolarisierten Substrate entwickeln und wünschen für den Vergleich mit alternativen Ansätzen Leistung zu charakterisieren. Wenn statische Messungen der gewünschte Endpunkt dann statisch 13 C-labled Metaboliten sind Phantome will 11 genügen. Am anderen Ende , wenn komplexere biologische Charakterisierung ist entscheidend für das Verfahren (Lieferung, Zelldichte, etc.) die tatsächlichen biologischen Modelle 12-14 benötigt werden. Dieses System ist für die Beurteilung der Abbildungsstrategien ideal, die ein quantitatives Maß der scheinbaren chemischen Umwandlungsraten zu liefern wollen.
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Protocol
HINWEIS: (Phantom Design) Zwei 3 ml Kammern wurden aus Ultem bearbeitet und mit PEEK-Schlauch (1,5875 mm Außendurchmesser und 0.762 mm ID) ausgestattet für Einspritzung und Abgas. Die Kammern wurden in einem 50 ml Zentrifugenröhrchen mit Wasser (1) gefüllt war . Um die Signal Hohlräume geschaffen durch Blasen, die Kammern und die Linien wurden vorgefüllt mit VE - Wasser (dH 2 O) zu vermeiden.
1. Herstellung der Lösung
- Bereiten Sie 1 l Pufferlösung (81,3 mM Tris pH 7,6, 203,3 mM NaCl). Man wiegt 11,38 g Trizma voreingestellte Kristalle pH 7,6 und 11,88 g NaCl und lösen sich in 1 l dH 2 O.
- Bereiten Sie 50 mM NADH Lösung. Abwiegen 17,8 mg β-Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (NADH), reduzierte Dikaliumsalz und lösen sich in 280 & mgr; l der Pufferlösung, die man in Stufe hergestellt wurde.
- Bereiten 250 U / ml Enzymlösung. Abwiegen 78.75 Aktivitätseinheiten von Laktat-Dehydrogenase (LDH) und lösen sich in 315 & mgr; l Puffer von step ein.
- Bereiten Brenztraubensäure-Mix. Man wiegt 21,4 mg Ox063 Tritylrest und lösen sich in 1,26 g (~ 1 ml) [1- 13 C] Brenztraubensäure.
- Bereiten Auflösungsmedien (40 mM Tris pH 7,6, 40 mM NaOH, 0,27 mM EDTA und 50 mM NaCl). Man wiegt 5,96 g Trizma voreingestellten Kristalle pH 7,6, 1,6 g NaOH, 0,1 g Ethylendiamintetraessigsäure-Dinatriumsalz - Dihydrat (EDTA) und 2,9 g NaCl und lösen sich in 1 l dH 2 O.
- Bereiten 01.10 Gadoteridol-Lösung (50 mM). Mix 1 & mgr; l von Gadoteridol in 9 & mgr; l dH 2 O. Herstellung von 8 M [13 C] Harnstoff. Man wiegt 1,465 5 [13 C] Harnstoff und lösen sich in 3 ml dH 2 O.
2. Herstellung von hyperpolarisiertem Pyruvate
- In einem Probenbecher für eine dynamische Kernpolarisation (DNP) -System, Pipetten 0,3 ul der Gadoteridol-Lösung und 13 mg (~ 10 & mgr; l) der Brenztraubensäure-Lösung.
- Kurz rühren diese Mischung in der Probenschale mit der Pipettenspitze. </ Li>
- Probe in die DNP-System ein.
- Achten Sie darauf, die Tür zu dem DNP-System ist geschlossen. Beginnen Sie den Einführungsprozess Probe durch den Einsatz Probe-Taste auf der DNP-System-Konsole klicken. Auf der Probe Assistenten auswählen normalen Probe und drücken Sie auf Weiter.
- die Probenschale halten vertikal die Einführungsstab über den oberen Teil der Probenschale sanft schalten. Wenn Sie gefragt werden, öffnen Sie das DNP-System und legen Sie die Schale in die variable Temperatureinsatz (VTI), um den Einführungsstab mit.
- Ziehen auf den Kolben am Ende des Probeneinführungsstab, die Probe in dem variablen Temperaturindex zu lösen. Entfernen Sie die Probe Einführungsstab aus dem System und klicken Sie auf den nächsten Knopf auf dem DNP-System-Konsole.
- Starten Sie die Polarisation.
- Klicken Sie auf die Start-Polarisation-Taste auf der DNP-System-Konsole. In der RINMR Softwaretyp .HYPERSENSENMR zu starten Polarisation Software zu überwachen. Stellen aufbauen Konfiguration auf 1 und drücken Sie die Eingabetaste. Klicken Sie dann auf solide Bauweise uSeite
- Stellen Sie den Speicherort und den Namen der Datei zu speichern. Wählen Sie das Profil für 13-C in der Dropdown-Registerkarte auf der DNP Systemkonsole und klicken Sie auf Weiter. Überprüfen Sie die Box während des Aufbaus, stellen Probenzeit auf 300 Sekunden und klicken Sie auf Finish zu probieren.
- Auszumessen 3,85 g (~ 4 ml) der Auflösungsmedien entweder durch Volumen mit einer 5 ml Spritze oder eine Gewichtsskala.
3. Herstellung der Enzyme Phantom
- Füllen Sie ein Mikrozentrifugenröhrchen mit ~ 3 ml [13 C] Harnstofflösung und legen Sie es in der 50 - ml - Zentrifugenröhrchen. Füllen Sie die 50 ml Zentrifugenröhrchen mit dH 2 O.
- Vorfüllen die beiden Enzymkammern und die Leitungen mit dH 2 O von ~ 3 ml dH 2 O in die Einspritzleitungen der Phantom - Injektion, wobei etwaige Blasen zu spülen gebildet.
- Legen Sie das Phantom in der Mitte des Magneten mit einfachen Zugang zu den Einspritzleitungen. Stellen Sie sicher, dass es einige Behälter, die Flüssigkeit aufzufangen, wird vent auf t er Abgasleitung.
- Bereiten Sie eine hohe Aktivität Enzymmischung (17,14 mM NADH, 44.57 U / ml LDH). Mischen Sie 240 ul NADH-Lösung, 125 ul LDH-Lösung und 335 & mgr; l Puffer und halten in einem 3-ml-Spritze, die mit der Einspritzleitung angebracht werden kann.
HINWEIS: Nachdem mit den 500 ul 40 mM Pyruvat aus dem DNP-System kombiniert, das endgültige Phantomvolumen wird mit pH-Wert in einer trisgepufferte Lösung 1,2 ml mit Konzentrationen von 16,7 mM Pyruvat, 10 mM NADH und 26 U / l LDH sein ~ 7.5. - Bereiten Sie eine niedrige Aktivität Enzymmischung (17,14 mM NADH 26.79 U / ml LDH) Mischen Sie 240 ul NADH-Lösung, 75 & mgr; l LDH-Lösung und 385 & mgr; l Puffer und halten in einem separaten 3-ml-Spritze, die mit der Einspritzleitung angebracht werden kann.
HINWEIS: Nachdem mit den 500 ul 40 mM Pyruvat aus dem DNP-System kombiniert wird die endgültige Phantomvolumen 1,2 ml mit Konzentrationen von 16,7 mM Pyruvat sein, 10 mM NADH und 15.625 U / L LDH in einer Tris-gepufferte Lösung mit pH ~ 7.5 .
- Erste Positionierung.
- Legen Sie eine neue FLASH Positionierung Scan in der Betriebsart [1 H] TX / RX - Volume - Modus. Ändern einrichten Dimensionen zum 2: Spectrometer Control Tool -> Edit GS -> Setup Dimensions -> 2. Drücken Sie APS auf der Spektrometersteuerung und Phantom bewegen, bis in den Magneten zentriert. Drücken Sie STOP, dann drücken GOP auf der Spektrometersteuerung.
- Pilot Scan.
- Legen Sie eine neue TriPiolt Positionierung Scan in der Betriebsart [1 H] TX / RX - Volume - Modus. Position Scheibe: Scan Control -> Scheibe Tool-> Scheiben bewegen (halten Sie M-Taste klicken und ziehen, wählen Sie Slice mit dem Slice-Paket Schieber bewegen).
- Wobble 1 H Spule: Spectrometer Control Tool -> Acq -> Wobble. Tune and match 1 H Spule hinter dem Magneten und drücken Sie STOP. Halten Sie die Shift-Taste drücken Sie die Ampel auf der Scan-Steuerungsfenster.
- Legen Sie einen neuen Radial Echo - Planar - spektroskopischen Bildgebung (radEPSI) Scannen in der Betriebsart [13 C] TX / RX - Volume - Modus. Position Scheibe: Scheibe Tool auf dem Scan-Steuerung und bewegen Scheiben (halten Sie M-Taste klicken und ziehen, wählen Sie Slice mit dem Slice-Paket Schieber bewegen).
- Wobble 13 C - Spule durch Spectrometer Control Tool klicken -> Acq -> Wobble. Stellen Sie die Empfängerverstärkung 1000-2000 auf dem Spektrometer.
- Führen Sie die letzte Systemprüfung. In Abhängigkeit von der Sequenz, Kohlenstoff-13-Signal von dem Harnstoffkammer in Scout-Protokoll beobachten.
HINWEIS: Dadurch wird sichergestellt, dass das System richtig eingerichtet ist, bevor die irreversible Auflösungsprozess beginnt.
6. Führen Auflösung
- Wenn das Pyruvat erreicht> 90% Polarisation (~ 1 h), die Lösungen und Phantom sind bereit, und der Scan konfiguriert ist, die Lauf Auflösung Taste auf der DNP sy klickenStamm-Konsole.
- Wenn Sie gefragt werden, die Auflösung Stick in seine Betriebsstellung bewegen und Lösungsmedien injizieren. Schließen Sie das DNP-System und klicken Sie auf die Schaltfläche Fertig auf dem DNP-System-Konsole. Bewegen Sie die Auflösung wieder aufkleben Position ruht dann auf Fertig stellen klicken.
- Wenn das DNP-System das hyperpolarisierte Pyruvat liefert (~ 2 min nach dem Erhitzen beginnt) zurückzuziehen 500 ul der Pyruvat-Lösung in jedes der hohen und niedrigen Enzymkonzentration Lösung Spritzen. Langsam (~ 10 sec) injizieren jede Spritze in eine Einspritzleitung.
HINWEIS: Scannen haben könnte vor der Injektion eingeleitet oder jederzeit bis zu 3 min Nacheinspritzung in Abhängigkeit von der Scan-Protokoll verwendet.
7. Bildverarbeitung
Hinweis: Dieses Phantom für die Verwendung mit vielen Imaging-Strategien entwickelt wurde. Siehe 2, als ein Beispiel dafür , wie die rad-EPSI Bilder wurden mit Matlab verarbeitet.
- Legen Sie Rohdaten aus der fid-Datei. Reshape die Daten, die die Anzahl der Projektionen zu entsprechen, ausgelesen Punkte, Echos und Konto für so reale und imaginäre Paare gespeicherten Daten. Trennen Sie die geraden und ungeraden Echo Punkte.
- Fourier-Transformation entweder die geraden oder ungeraden Echos entlang der Echo Dimensionen. Optisch identifizieren für die Pyruvat und Lactat die Frequenzbänder. Der Einfachheit halber wurde der Absolutwert des Spektrums verwendet.
- Trennen Sie die Metabolit-Band und Fourier-Transformation entlang der Frequenzcodierrichtung isoliert Sinogramme für jeden Metaboliten zu erhalten. Inverse Radon die einzelnen Sinogrammen Transformationsbild von entweder Lactat oder Pyruvat zu erzeugen.
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Representative Results
Scheibe selektive 2D-Bilder wurden mit einem Schnappschuss radEPSI Sequenz aufgenommen. Metabolit Bilder wurden mit gefilterten Rückprojektion rekonstruiert. Der Metabolit Bilder wurden auch mit Protonenbildern ausgerichtet, wie in 2 zu sehen ist . In diesem System Lactat Signal hyperpolarisiert kann nur aus der enzymatischen Umwandlung von hyperpolarisiertem Pyruvat erzeugt werden. In 4 ist die untere Kammer, wobei höhere LDH - Konzentration, hat eine stärkere Lactat und Pyruvat schwächere Signal im Vergleich zu der oberen Kammer. Unter Verwendung der relativen Metabolit Signale als eine Schätzung der Enzymkonzentration ist das Lactat zu Pyruvat-Verhältnis 1,47-mal höher in der unteren Kammer. Die eigentliche Enzymkonzentration Verhältnis zwischen den unteren und oberen Kammern war 1,66 - mal , die mit den Signalverhältnisse (Abbildung 4) in grobe Vereinbarung ist.
Zeitlicher Verlauf Bilder waren Genmit einer idealen Sequenz (Abbildung 3) bewertet. Starke Vereinbarung zwischen den Metaboliten Bilder und Proton Referenz wurde erneut beobachtet. Beachten Sie, dass kein Harnstoff Phantom für diese Studie vorlag. In der hohen Enzymkammer rechts wird eine sehr starke Anfangslaktat Signal beobachtet. Die Reaktion wurde fast vollständig durch die Zeit, katalysiert es in die Kammer (9 sec Lieferung, 12 sec peak Lactat) geliefert wurde. Die Reaktion fortschritt langsamer in der niedrigen Enzymkonzentration Kammer (links). Es ist auch bemerkenswert, dass weniger Pyruvat-Signal in dem hohen Enzymkammer beobachtet wurde, da mehr des Signals wurde in Lactat umgewandelt.
Abbildung 1. Phantom Bauplan: (A) Schematische Darstellung der Raumgestaltung. Kammern A und B ausgestattet für Injektionen und Abgasleitungen. Die Harnstoffkammer abgedichtet ist, da es nicht zu werden braucht injizierenwährend der Akquisition ed. (B) Foto von zerlegten Phantom zeigt die Kammern, Einspritzleitungen und 50 - ml - Tube. (C) Das montierte Phantom - System mit den Einspritzleitungen umwickelt , so dass die Spritze Anschlüsse am Ende der Leitungen in dem Rahmen sind. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2. Metabolit Bilder mit rad-EPSI. Koronale Bilder von zwei verschiedenen Spektralbereichen erzeugt, Pyruvat (Mitte) und Laktat (rechts). Die obere Kammer hat deutlich mehr Pyruvat-Signal und weniger Laktat-Signal als die untere Kammer. Ein Protonenbild (links) wurde nach der Bebilderung hyperpolarisiertem Mittel erworben. Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 3. Metabolit Zeitverlauf Bilder einer idealen Sequenz verwendet wird . Axial Bilder in dieser Serie wurden in 3-sec Intervallen erfasst. Pyruvat (oben) und Laktat (unten) über die Graustufen Protonenbild angezeigt. Starke Lactat und Pyruvat schwächere Signale werden in der rechten Kammer beobachtet, daß die höhere Enzymkonzentration enthält. Die linke Kammer, mit einer geringeren Enzymkonzentration, zeigten weniger Laktat und stärker Pyruvat-Signal. Die Kammern sind frei von hyperpolarisierten Signal für die ersten 9 Sekunden , da die Scan vor der Injektion eingeleitet. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
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Abbildung 4. Verarbeitete Bilder: Die durchschnittliche Signalgrößen für jede Kammer über den kombinierten Metaboliten gezeigten Bilder (links). Der Unterschied in Lactat zu Pyruvat-Verhältnisse für die oberen und unteren Kammern qualitativ die Differenz in Enzymaktivitäten entsprechen verwendet, wie Balkendiagramme dargestellt (rechts).
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Discussion
Echtzeit-Bildgebung von hyperpolarisierten Metaboliten hat viele einzigartige Herausforderungen für die Sequenzdesign, Validierung und Qualitätskontrolle. Die Fähigkeit, räumlich-zeitlichen und spektralen Heterogenität zu lösen bietet erhebliche klinische Potenzial aber schließt Methoden QA und Validierung mit herkömmlichen MRI verbunden. Komplexe Bildgebungssequenzen oder Rekonstruktionsalgorithmen können subtile Abhängigkeiten haben, die sie schwierig machen, um außerhalb des Imaging-Experiments zu charakterisieren oder zu validieren. Biologische Heterogenität und andere praktische Bedenken die Begrenzung der Verwendung von in vivo und in vitro - Modelle zu charakterisieren oder zu validieren Sequenzen, Hardware oder Datenverarbeitungsalgorithmen.
Mit mehreren Abteilen räumlichen und dynamischen chemische Entwicklung ist es möglich , die kritischen Merkmale mit Abbildungs hyperpolarisiertem Substrate in vivo assoziiert zu rekapitulieren , aber auf eine kontrollierte Weise. Regionen mit hoher und niedriger Enzymaktivität bieten reproducible dynamischen Kontrast zur Beurteilung der qualitativen und quantitativen Bildgebung Biomarker. Räumliche Variationen sorgen geometrische Verzerrungen, Fehlstellungen und andere allgemeine Fehlerquellen werden für richtig bilanziert.
Während mehr kontrollierbar sind als Systeme die Reaktionsgeschwindigkeiten, katalysiert durch LDH leben, sind immer noch sehr empfindlich experimentellen Bedingungen und sind eine wichtige Quelle von Unsicherheit. Entscheidend ist, ist LDH temperaturempfindlich. Wenn nachfolgende Messungen sehr sorgfältig verglichen werden sollen muss darauf geachtet werden, dass der Raum und Flüssigkeitstemperaturen über alle Messungen konstant bleiben. Zusätzlich können die hohen Konzentrationen an Pyruvat mit hyperpolarisiertem Studien assoziiert erzwingt die Verwendung von hohen Konzentrationen des Coenzyms NADH und LDH. Diese hohen Konzentrationen erlauben im Allgemeinen nicht die Voraussetzungen von wenig bis gar keine Enzymhemmung oder ein bestimmtes Substrat mehr Konzentration zu sein. Wenn strenge Charakterisierung der chemischen Kinetik wurde wahrscheinlich gewünschtDifferenz Konzentrationen der Reagenzien würden diese Annahmen zu erholen werden musste. Allerdings führt diese Formulierung bei der Herstellung von hyperpolarisiertem Lactat in variablen Raten in jedem Fach, das für die meisten Abbildungs Validierung ausreichend sein sollte.
Wenn wenig oder kein Laktat-Signal ist ein erster Stelle zu prüfen wäre die Aktivität des Enzyms beobachtet, die ersetzt werden müssen. Zusätzlich Variation Abgabe in die Phantom Abteilen bewirkt Unsicherheit in der Menge des hyperpolarisierten Signals. Zu reduzieren, die diese Quellen von Variabilität kritisch ist, dass die Menge von hyperpolarisiertem Pyruvat zu jeder Kammer hinzugefügt wird genau gemessen, und es wird gleichmäßig zugegeben. Die inhärente Signalabfall von hyperpolarisiertem Pyruvat erschwert diese Aufgabe, indem strenge Fristen für die Injektion. Zukünftige Arbeiten werden sich auf eine automatisierte Injektionsmechanismus implementieren, die den Prozess der hyperpolarisierten Pyruvat Einführung in die Enzymmischung ermöglichenund anschließende Injektion in die Phantom werden Maschine gesteuert. Dieses System wird die menschliche Fehler bei der Messung der Menge der zu jeder Kammer zu erhöhen sowie die Geschwindigkeit der Lieferung an den Scanner hinzugefügt Pyruvat entfernen. Insbesondere wurde das hyperpolarisierte Pyruvat in die Spritzen zurückgezogen, um das Enzymmischung enthält, bevor das gesamte Volumen in die Kammern injiziert wurde. Dies wurde getan, der Einspritzvorgang zu ermöglichen, in das Mischen des Pyruvat mit der Enzymmischung zu unterstützen. Eine Einschränkung dieses Verfahrens ist, dass die Reaktion von Pyruvat zu Lactat eingeleitet wird, bevor die Mischung in dem Scanner ist und daher der Beginn der Reaktion wird nicht gemessen. Zukünftige Ausgestaltung der Kammer-Konstruktion wird darauf abzielen, die Kammern zu ermöglichen, vorher mit dem Enzymgemisch gefüllt werden und nur die hyperpolarisierten Pyruvat injiziert, während noch eine ausreichende Durchmischung der Kammerinhalte zu gewährleisten, wie Pyruvat ankommt.
Im Vergleich zu statischen Phantome hat dieses System einige Einschränkungen. die dependence auf einige dynamische chemische Reaktion begrenzt diese Phantome zu einmaligen Gebrauch bestimmt. Nach der Injektion müssen die Leitungen und Kammern Lösungen gereinigt und frisches Reagenz werden müssen, verwendet werden, oder von Aliquots aufgetaut. Während das einzelne Enzym Phantom einige dynamische chemische Verhalten fängt es nicht getreu ein tatsächliches biologisches System rekapitulieren. In lebenden Systemen wird in mehrere komplexe biochemische Wege und die einfache Umsetzung von Pyruvat zu Lactat in Gegenwart von Co-Enzym mit einer einzigen enzymatische Isoform ist eine wesentliche Vereinfachung Pyruvat beteiligt. Außerdem, wenn Gefäß- oder eine andere Form der Lieferung sowie jede Art der zellulären Aufnahme zur Messung kritisch sind dieses System wird wahrscheinlich eine unzureichende Modell sein. Das einzelne Enzym Phantom ist ein Kompromiss, der auf einige chemische Reaktion konzentriert, es ist nicht so wiederholbar oder praktisch als statisches Phantom ist, aber immer noch mehr wiederholbar, dass lebende Systeme. Die Reproduzierbarkeit dieses Systems ist dadurch charakterisiert by Variation in wiederholten Messung von 15 bis 20 Prozent im Vergleich zu Tierversuchen , die haben zwischen 25 bis 40 Prozent innerhalb der Gruppe 10 Variabilität. Außerdem ist es nicht jeden Aspekt von lebenden Zellen oder Gewebe zu modellieren, sondern behält die kritische dynamische Verhalten, das verloren geht, wenn ein statisches Phantom verwendet wird.
Dieses Phantom-System wurde entwickelt, um mit einer Reihe von bildgebenden Verfahren zu betreiben. Mit solch einer flexiblen Plattform die QA-Scans und hyperpolarisierten Akquisitionen oben ausgeführt sind austauschbar mit der Sequenz oder von einem anderen Träger verwendeten Protokolle. Um dies zu verdeutlichen haben wir eine ähnliche Studie an einem GE 3T Scanner eine benutzerdefinierte IDEAL-Sequenz mit ähnlichen Ergebnissen.
Hyperpolarisiertem MRI von [1- 13 C] -pyruvate zeigt vielversprechend aufgrund ihrer Fähigkeit , in vivo Krebsstoffwechsel in Echtzeit zu untersuchen. Interessanterweise stellt die Empfindlichkeit dieser Technik eine große Herausforderung bei der Entwicklung oder Measurem Validierungent-Techniken. ein einzelnes Enzym phantom Verwendung ist es möglich, die räumlichen und zeitlichen Dynamik zu erstellen, die in einer praktischen, steuerbaren und wiederholbaren Weise zur Messung von hyperpolarisiertem Mittel durch MRI kritisch sind, die für die Entwicklung und Prüfung nützlich.
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Disclosures
Die Veröffentlichung dieses Video-Artikel wird von Bruker Corporation unterstützt.
Acknowledgments
Diese Arbeit wurde von CPRIT Zuschuss (RP140021-P5) und eine Julia Jones Matthews Cancer Research Scholar CPRIT Forschung Ausbildung Auszeichnung (RP140106, CMW) unterstützt.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BioSpect 7T | Bruker | BioSpec 70/30 USR | 7 Tesla Pre-Clinical MRI Scanner |
| HyperSense | Oxford Instruments | Hypersense DNP Polarizer | Dynamic Nuclear Polarizer for MRI agents |
| 1-13C-Pyrvic Acid | Sigma Aldrich | 677175 | Carbon 13 labled neat pyruvic acid |
| Trityl Radical | GE Healthcare | OX063 | Free radical used in Dynamic Nuclear Polarization |
| NaOH | Sigma Aldrich | S8045 | |
| EDTA | Sigma Aldrich | E6758 | Ethylenediaminetetraacetic acid |
| LDH | Worthingthon | LS002755 | Lactate Dehydrogenase from rabbit muscle |
| NADH | Sigma Aldrich | N4505 | β-Nicotinamide adenine dinucleotide, reduced dipotassium salt |
| Trizma | Sigma Aldrich | T7943 | Trizma Pre-set crystals |
| NaCl | Sigma Aldrich | S7653 |
References
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