Utilisation d'un multi-compartiment dynamique unique Enzyme Phantom pour les études de hyperpolarisé Agents de résonance magnétique

Summary

Un fantôme dynamique à plusieurs compartiments est utilisé pour simuler une biologie d’intérêt pour des études métaboliques utilisant des agents de résonance magnétique hyperpolarisés.

Abstract

Imagerie de substrats hyperpolarisés par résonance magnétique est très prometteur pour l'évaluation clinique des processus biochimiques critiques en temps réel. En raison des contraintes fondamentales imposées par l'état hyperpolarisé, les techniques d'imagerie et de reconstruction exotiques sont couramment utilisés. Un système pratique pour la caractérisation des méthodes d'imagerie dynamique, multi-spectrales est critique nécessaire. Un tel système doit reproductible récapituler la dynamique chimiques des tissus normaux et pathologiques. Le substrat le plus largement utilisé à ce jour est hyperpolarisé [1- ¹³ C] -pyruvate pour l' évaluation du métabolisme du cancer. Nous décrivons un système de fantôme à base d'enzyme qui intervient dans la conversion de pyruvate en lactate. La réaction est initiée par l'injection de l'agent hyperpolarisé en plusieurs chambres à l'intérieur du fantôme, dont chacune contient des concentrations de réactifs qui contrôlent la vitesse de réaction variables. Plusieurs compartiments sont nécessaires pour veiller à ce que imaséquences Ging capturer fidèlement l'hétérogénéité spatiale et métabolique des tissus. Ce système facilitera le développement et la validation des stratégies d'imagerie de pointe en fournissant des dynamiques chimiques qui ne sont pas disponibles à partir de fantômes classiques, ainsi que le contrôle et la reproductibilité qui est pas possible in vivo.

Introduction

L'impact clinique de l' imagerie par résonance magnétique hyperpolarisé (IRM) de ¹³ composés C-étiquetés dépend essentiellement de sa capacité à mesurer les taux de conversion chimique à travers le temps réel résonance magnétique spectroscopie et imagerie spectroscopique ^1-5. Au cours du développement de la séquence et de la vérification, la conversion chimique dynamique est généralement réalisée par l' intermédiaire in vivo ou in vitro dans des modèles ^6-9 qui offrent un contrôle limité et de reproductibilité. Pour le test robuste et assurance de la qualité, un système plus contrôlé qui préserve la conve....

Protocol

NOTE: (Phantom Design) Deux 3 ml chambres ont été usinées sur Ultem et munis d'un tube de PEEK (1,5875 mm OD et 0,762 mm ID) pour l'injection et l'échappement. Les chambres ont été placées dans un tube de centrifugeuse de 50 ml remplie d'eau (figure 1). Pour éviter les vides de signaux créés par les bulles, les chambres et les lignes ont été pré remplies avec de l' eau déminéralisée (dH ₂ O).

1. Préparation de la solution

1. Préparer une solution de tampon L (81,3 mM de Tris pH 7,6, NaCl 203,3 mM). Peser 11,38 g Trizma préréglés cristaux pH 7,6 et 11,88 g de NaCl et dissoudre dans 1 ....

Results

images 2D Slice sélectives ont été acquises à l'aide d'une séquence de snapshot radEPSI. images métabolites ont été reconstruits à l'aide rétroprojection filtrée. Les images des métabolites sont bien alignés avec les images de protons, comme on le voit sur ​​la figure 2. Ce signal de lactate de système hyperpolarisé ne peut être générée à partir de la conversion enzymatique de la pyruvate hyperpolarisé. Sur la figure 4, la chambre inférieure, avec une co.......

Discussion

imagerie en temps réel des métabolites hyperpolarisés a de nombreux défis uniques pour la conception de la séquence, la validation et le contrôle qualité. La capacité de résoudre l'hétérogénéité spatio-temporelle et spectrale offre un potentiel clinique substantielle, mais exclut les méthodes d'assurance qualité et de validation associés à l'IRM conventionnelle. séquences d'imagerie complexes ou des algorithmes de reconstruction peuvent avoir des dépendances subtiles qui les rendent difficiles à caractér.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BioSpect 7T	Bruker	BioSpec 70/30 USR	7 Tesla Scanner IRM préclinique
HyperSense	Oxford Instruments	Hypersense DNP Polariseur	dynamique pour agents IRM
1-13C-Acide pyrvien	Sigma Aldrich	677175	Carbone 13 labellisé acide pyruvique pur
Trityl	Radical GE Healthcare	OX063	Radicaux libres utilisés dans la polarisation nucléaire dynamique
NaOH	Sigma Aldrich	S8045
EDTA	Sigma Aldrich	E6758	Acide éthylènediaminetétraacétique
LDH	Worthingthon	LS002755	Lactate déshydrogénase du muscle de lapin
NADH	Sigma Aldrich	N4505	&beta ;-Nicotinamide adénine dinucléotide, sel dipotassique réduit
Trizma	Sigma Aldrich	T7943	Trizma Cristaux pré-sertis
NaCl	Sigma Aldrich	S7653