Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Anvendelse af en Multi-rum Dynamic Single Enzyme Phantom for Studier af Hyperpolariserede Magnetic Resonance Agenter

Published: April 15, 2016 doi: 10.3791/53607

Abstract

Billeddannelse af hyperpolariserede substrater ved magnetisk resonans viser stor klinisk lovende for vurdering af kritiske biokemiske processer i realtid. På grund af fundamentale begrænsninger, som hyperpolariserede tilstand, er eksotiske billedbehandling og genopbygning teknikker almindeligt anvendt. Et praktisk system til karakterisering af dynamiske, multi-spektrale billeddannende metoder udtalt behov. Et sådant system skal reproducerbart rekapitulere de relevante kemiske dynamik normale og patologiske væv. Den mest almindeligt brugt substrat til dato hyperpolariseres [1- 13C] -pyruvate til vurdering af cancer metabolisme. Vi beskriver en enzymbaseret fantom, der medierer omdannelsen af ​​pyruvat til lactat. Reaktionen initieres ved indsprøjtning af den hyperpolariserede middel i flere kamre i fantom, der hver indeholder forskellige koncentrationer af reagenser, der styrer reaktionshastigheden. Flere rum er nødvendige for at sikre, at imaging sekvenser trofast fange den rumlige og metabolisk heterogenitet af væv. Dette system vil bidrage til udviklingen og valideringen af avanceret billedbehandling strategier ved at levere kemiske dynamik, der ikke er tilgængelige fra traditionelle fantomer samt kontrol og reproducerbarhed, der ikke er mulige in vivo.

Introduction

Den kliniske effekt af hyperpolariseret magnetisk resonans imaging (MRI) af 13 C-mærkede forbindelser er kritisk afhængig af dens evne til at måle kemiske omregningskurser gennem realtid magnetisk resonans spektroskopi og spektroskopisk imaging 1-5. Under sekvens udvikling og kontrol, er dynamisk kemisk omdannelse generelt opnås gennem in vivo eller in vitro-modeller 6-9, der tilbyder begrænset kontrol og reproducerbarhed. For robust test og kvalitetssikring, ville en mere kontrolleret system, der bevarer den kemiske omdannelse endemiske for denne måling være foretrukket. Vi skitsere en metode til at opnå denne omdannelse på en reproducerbar måde ved hjælp af en dynamisk enkelt enzym fantom.

De fleste undersøgelser med hyperpolariserede 13 C agenter fokusere på billeddannelse hyperpolariserede substrater i et velfungerende biologisk miljø. Dette er det oplagte valg, hvis målet er at studere biologiskal behandler eller bestemme potentialet for indvirkning på klinisk pleje. Men hvis der ønskes karakterisering af nogle målesystem eller databehandlingsalgoritme, biologiske modeller har mange ulemper, såsom iboende rumlig og tidsmæssig variation 10. Imidlertid konventionelle statiske fantomer mangler den kemiske omdannelse, der driver det primære klinisk interesse i MRI af hyperpolariserede substrater, og kan ikke anvendes til at karakterisere påvisning af omregningskurserne eller andre dynamiske parametre 11. Ved hjælp af et enkelt enzym system, vi kan levere kontrollerbar og reproducerbar kemisk omdannelse, så indgående undersøgelse af dynamiske imaging strategier.

Dette system er rettet mod undersøgere, som udvikler billeddiagnostiske strategier for hyperpolariserede substrater og ønsker at karakterisere ydeevne til sammenligning mod alternative tilgange. Hvis statiske målinger er den ønskede endpoint så statisk 13C-labled metabolit fantomer will tilstrækkeligt 11. På den anden ende, hvis mere kompleks biologisk karakterisering er kritisk for så vil der være behov faktiske biologiske modeller 12-14 metode (levering, cellulær densitet, etc.). Dette system er ideelt til vurdering af billeddiagnostiske strategier, der har til formål at give et kvantitativt mål for tilsyneladende kemisk omregningskurser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

BEMÆRK: (Phantom Design) To 3 ml kamre blev bearbejdet ud af Ultem og udstyret med PEEK slange (1,5875 mm OD og 0,762 mm ID) til injektion og udstødning. Kamrene blev anbragt i en 50 ml centrifugerør fyldt med vand (figur 1). For at undgå signal hulrum skabt af bobler, blev kamrene og linjerne forhånd fyldt med demineraliseret vand (dH 2 O).

1. Fremstilling af opløsning

  1. Forbered 1 L pufferopløsning (81,3 mM Tris pH 7,6, 203,3 mM NaCI). Afvejes 11,38 g TRIZMA forudindstillede krystaller pH 7,6 og 11,88 g NaCl og opløses i 1 l dH 2 O.
  2. Forbered 50 mM NADH opløsning. Afvej 17,8 mg β-nicotinamid (NADH), reduceret dikaliumsalt og opløses i 280 pi af pufferopløsning, der blev fremstillet i trin et.
  3. Forbered 250 U / ml Enzyme opløsning. Afvejes 78.75 aktivitetsenheder af laktat dehydrogenase (LDH) og opløses i 315 pi buffer fra sTEP én.
  4. Forbered pyrodruesyre mix. Afvej 21,4 mg Ox063 trityl radikal og opløses i 1,26 g (~ 1 ml) [1- 13C] pyrodruesyre.
  5. Forbered opløsningsmedier (40 mM Tris pH 7,6, 40 mM NaOH, 0,27 mM EDTA og 50 mM NaCl). Afvej 5,96 g Trizma forudindstillede krystaller pH 7,6, 1,6 g NaOH, 0,1 g ethylendiamintetraeddikesyredinatriumsalt dihydrat (EDTA) og 2,9 g NaCl og opløses i 1 liter dH 2 O.
  6. Forbered 01:10 gadoteridol (50 mM). Bland 1 pi gadoteridol i 9 pi dH 2 O. Fremstilling af 8 M [13C] urea. Der afvejes 1,465 5 [13 C] urea og opløses i 3 ml dH 2 O.

2. Fremstilling af hyperpolariseret Pyruvat

  1. I en prøvekop for en dynamisk kernepolarisation (DNP) systemet, pipette 0,3 pi af gadoteridol opløsning og 13 mg (~ 10 pi) af pyrodruesyre opløsning.
  2. Kort fortalt omrøre denne blanding i prøven kop med pipettespidsen. </ Li>
  3. Sæt prøven i DNP-systemet.
    1. Sørg døren til DNP-systemet er lukket. Begynd prøven indføringsprocessen ved at klikke på prøven knappen insert på DNP systemkonsollen. På guiden prøve Vælg normal prøve, og tryk næste.
    2. Holde prøvekoppen lodret anbring forsigtigt indføringsstangen over toppen af ​​prøven kop. Når du bliver bedt, skal du åbne DNP-systemet og sæt koppen i den variable insert temperatur (VTI) ved hjælp af indsættelse stang.
    3. Træk i stemplet ved afslutningen af ​​prøven indføringsstangen at frigøre prøven i variabel temperatur-indekset. Fjern prøven indsættelse stang fra systemet, og klik på næste knap på DNP systemkonsollen.
  4. Indled polarisering.
    1. Klik på startknappen polarisering på DNP systemkonsollen. I RINMR softwaretypen .HYPERSENSENMR at lancere polarisering overvågningssoftware. Sæt opbygge konfiguration til en og tryk enter. Klik derefter på solid build us.
    2. Angiv placering og navn på den gem filen. Vælg profilen for 13-C i drop down fanen på DNP systemkonsollen og klik næste. Markér feltet for at prøve under oprustning, indstillet prøve tid til 300 sek og klik finish.
  5. Afmål 3,85 g (~ 4 ml) af opløsningsmedier enten efter volumen med en 5 ml sprøjte eller efter vægt under anvendelse af en skala.

3. Forberedelse af Enzyme Phantom

  1. Fyld et mikrocentrifugerør med ~ 3 ml [13C] urea-opløsning og placere den i 50 ml centrifugerør. Fyld 50 ml centrifugerør med dH 2 O.
  2. Pre-fylde to enzym kamre og linjerne med dH 2 O ved at indsprøjte ~ 3 ml dH 2 O i injektion linjer i fantom, tager sig til at skylle eventuelle bobler dannet.
  3. Placer fantom i midten af ​​magneten med nem adgang til injektion linjer. Sikre, at der er en vis beholder til at opfange væske, der vil lufte ud til t han udstødningssystemet.
  4. Forbered enzymblandingen høj aktivitet (17,14 mM NADH, 44.57 U / ml LDH). Bland 240 pi NADH-opløsning, 125 pi LDH opløsning og 335 pi buffer og opbevares i en 3 ml sprøjte, der kan knyttes til injektionen linje.
    BEMÆRK: Når kombineret med 500 pi 40 mM pyruvat fra DNP-systemet, vil den endelige fantom volumen være 1,2 ml med koncentrationer på 16,7 mM pyruvat, 10 mM NADH, og 26 U / l LDH i en tris-pufret opløsning med pH ~ 7.5.
  5. Forbered lav aktivitet enzymblanding (17.14 mM NADH 26.79 U / ml LDH) Bland 240 gl NADH-opløsning, 75 pi LDH opløsning og 385 pi buffer og opbevares i en separat 3 ml sprøjte, der kan knyttes til injektionen linje.
    BEMÆRK: Når kombineret med 500 pi 40 mM pyruvat fra DNP-systemet det endelige fantom volumen vil være 1,2 ml med koncentrationer på 16,7 mM pyruvat, 10 mM NADH og 15,625 U / L LDH i en tris-pufret opløsning med pH ~ 7,5 .
jove_title "> 4. Kør Enhver kvalitetssikring (QA) og Positionering Scanner

  1. Initial positionering.
    1. Læg en ny FLASH positionering scanning i drift funktion [1 H] TX / RX Volume mode. Skift oprette dimensioner til 2: Spectrometer Kontrol Tool -> Rediger GS -> Setup Mål -> 2. Tryk GSP på Spectrometer og flyt fantom indtil centreret i magneten. Tryk på STOP derefter Tryk GOP på Spectrometer Control.
  2. Pilot Scan.
    1. Læg en ny TriPiolt positionering scanning i drift funktion [1 H] TX / RX Volume mode. Position Slice: Scan Kontrol -> Slice tool> flytte skiver (hold M-tasten klik og træk, skal du vælge skive til at bevæge sig med skyderen skive pakke).
    2. Wobble 1H Coil: Spectrometer Kontrol Tool -> Acq -> wobble. Tune og match 1H spole bag magneten og tryk på STOP. Mens du holder shift tastetryk lyskrydset på scanningen kontrol vinduet.
  1. Læg en ny radial ekko plane spektroskopisk imaging (radEPSI) scanning i driftstilstanden [13 C] TX / RX Volume mode. Position Slice: Slice Tool på Scan kontrol og flytte skiver (hold M-tasten klik og træk, skal du vælge skive til at bevæge sig med skyderen skive pakke).
  2. Wobble 13C Coil ved at klikke Spectrometer Kontrol Tool -> Acq -> Wobble. Sæt modtageren gevinst til 1.000-2.000 på Spectrometer.
  3. Udfør det endelige system check. Afhængig af sekvensen, observere carbon 13 signal fra urinstof kammer i en spejder protokol.
    BEMÆRK: Dette sikrer, at systemet er konfigureret korrekt, før du begynder den irreversible opløsningsprocessen.

6. Kør Opløsning

  1. Når pyruvat har opnået> 90% polarisering (~ 1 time), de løsninger og phantom er klar, og scanningen er konfigureret klikke på knappen opløsning køre på DNP systamceller konsol.
  2. Når du bliver bedt flytte opløsningen pind i brugsstilling og injicere opløsningen medier. Luk DNP-systemet, og klik på færdige knap på DNP systemkonsollen. Flyt opløsning stick tilbage til hvile position, når du bliver bedt om og klik på finish.
  3. Når DNP system leverer den hyperpolariserede pyruvat (~ 2 min efter opvarmning starter) tilbagekalder 500 pi af pyruvat EDTA i hvert de høje og lave enzymkoncentration løsning sprøjter. Langsomt (~ 10 sek) injiceres hver sprøjte til en injektion linje.
    BEMÆRK: Scanning kunne have været indledt før injektion eller når som helst op til 3 minutter efter injektion afhængig af scanningen protokol, der bruges.

7. Billedbehandling

BEMÆRK: Denne phantom designet til brug med mange imaging strategier. Se figur 2, som et eksempel på, hvordan rad-EPSI billeder blev behandlet ved hjælp af Matlab.

  1. Indlæs rå data fra fid fil. Reshape de data, til at matche antallet af projektioner, oplæste point, ekkoer og redegøre for data, der lagres som reelle og imaginære par. Adskil de lige og ulige ekko point.
  2. Fouriertransformation enten lige eller ulige ekkoer langs ekko dimensioner. identificere visuelt frekvensbåndene til pyruvat og laktat. For enkelhedens den absolutte værdi af spektret blev anvendt.
  3. Adskille hver metabolit bånd og Fouriertransformation langs frekvens indkode retning til opnåelse isolerede sinograms for hver metabolit. Invers radon omdanne de separate sinograms at producere foto af enten lactat eller pyruvat.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Slice-selektive 2D-billeder blev erhvervet ved hjælp af et øjebliksbillede radEPSI sekvens. Metabolit billeder blev rekonstrueret ved hjælp filtreret tilbage projektion. Metabolitten billeder blev godt afstemt med proton billeder, som ses i figur 2. I dette system hyperpolariseret lactat signal kan kun genereres fra den enzymatiske omdannelse af hyperpolariseret pyruvat. I figur 4 er den nederste kammer, med højere LDH koncentration, har en stærkere lactat og svagere pyruvat signal sammenlignet med det øverste kammer. Anvendelse af de relative metabolit signaler som et skønnet enzymkoncentration lactatet til pyruvat-forholdet er 1,47 gange højere i det nedre kammer. Den faktiske enzym koncentration forholdet mellem den nederste og øverste rum var 1,66 gange, hvilket er i ru aftale med signalet nøgletal (Figur 4).

Tidsforløb Billederne var genbedømt ved hjælp af en ideel sekvens (figur 3). Stærk aftale mellem metabolit billeder og proton henvisningen blev igen observeret. Bemærk, at ingen urea phantom var til stede til denne undersøgelse. I high enzym kammer til højre, observeres en meget stærk indledende lactat signal. Reaktionen blev næsten helt katalyseret af den tid, det blev leveret ind i kammeret (9 sek levering, 12 sek peak lactat). Reaktionen forløb langsommere i den lave enzymkoncentration kammer (til venstre). Det er også bemærkelsesværdigt, at mindre pyruvat signal blev observeret i høj enzymatisk kammer som mere af signalet blev omdannet til lactat.

figur 1
Figur 1. Phantom Skematisk: (A) Diagram kammeret design. Chambers A og B monteret for injektioner og udstødning linjer. Urinstof kammer forsegles, da det ikke er nødvendigt at injicereed under erhvervelse. (B) Foto af adskilt fantom viser kamrene, injektion linjer og 50 ml rør. (C) Det samlede phantom-system med injektion linjer viklet rundt, så sprøjten stik i slutningen af linjerne er i rammen. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2. metabolit billeder ved hjælp rad-EPSI. Koronale billeder genereret fra to separate spektrale bånd, pyruvat (i midten) og lactat (højre). Den øverste kammer har mærkbart mere pyruvat signal og mindre lactat signal end det nederste kammer. En proton billede (til venstre) blev erhvervet efter billeddannelse hyperpolariserede agenter. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3. Metabolit tidsforløb billeder ved hjælp en ideel sekvens. Axial billeder i denne serie blev erhvervet i 3-sek intervaller. Pyruvat (øverst) og lactat (nederst) er vist over gråtoner proton billedet. Stærk lactat og svagere pyruvat signaler observeres i den rigtige kammer, der indeholder den højere enzymkoncentration. Den venstre kammer, med lavere enzymkoncentration, viste mindre lactat og stærkere pyruvat signal. Kamrene er ugyldige af hyperpolariseret signal for første ni sek fordi scanningen blev indledt før injektion. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4 "src =" / files / ftp_upload / 53.607 / 53607fig4.jpg "/>
Figur 4. Forarbejdede Billeder: De gennemsnitlige signal størrelser for hvert kammer vist i de kombinerede metabolit billeder (til venstre). Forskellen i lactat til pyruvat-forhold for de øverste og nederste kamre kvalitativt svarer til forskellen i enzymaktiviteter anvendes, vist som søjlediagrammer (højre).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Real time billeddannelse af hyperpolariserede metabolitter har mange unikke udfordringer for sekvens design, validering og kvalitetskontrol. Evnen til at løse spatiotemporale og spektral heterogenitet giver betydelig klinisk potentiale, men udelukker QA og validering metoder er forbundet med konventionel MRI. Komplekse billedbehandling sekvenser eller genopbygning algoritmer kan have subtile afhængigheder, der gør dem vanskelige at karakterisere eller validere uden for imaging eksperiment. Biologisk heterogenitet og andre praktiske problemer begrænser anvendelsen af in vivo og in vitro-modeller til at karakterisere eller validere sekvenser, hardware eller databehandlingsalgoritmer.

Med flere rumlige rum og dynamisk kemisk evolution, er det muligt at rekapitulere de kritiske træk forbundet med billeddannelse hyperpolariserede substrater in vivo, men på en kontrolleret måde. Regioner med høj og lav enzymaktivitet giver reproducible dynamisk kontrast til vurdering af kvalitative og kvantitative billedbehandling biomarkører. Rumlige variationer sikrer geometriske forvrængninger, skævheder og andre almindelige fejlkilder behandles regnskabsmæssigt korrekt.

Mens mere styrbar end levende systemer reaktionshastighederne katalyseret af LDH er stadig meget følsomme forsøgsbetingelser og er en væsentlig kilde til usikkerhed. Kritisk, LDH er følsomt overfor temperaturen. Hvis efterfølgende målinger skal sammenlignes stor omhu skal tages, at rummet og flydende temperaturer forblive konstant på tværs af alle målinger. Derudover de høje koncentrationer af pyruvat forbundet med hyperpolariserede undersøgelser tvinger anvendelsen af ​​høje koncentrationer af coenzym NADH og enzymet LDH. Disse høje koncentrationer generelt ikke tillader antagelserne i lidt at ingen enzyminhibering eller et særligt substrat er fra over koncentration. Hvis streng karakterisering af de kemiske kinetik blev ønsket sandsynligtforskel koncentrationer af reagenser ville være nødvendigt at inddrive disse antagelser. Imidlertid vil denne formulering resultere i produktion af hyperpolariseret lactat med variabel rente i hvert rum, som skulle være tilstrækkeligt for de fleste billeddannende validering.

Hvis lidt eller ingen lactat signal observeres et første sted at tjekke ville være aktiviteten af ​​enzymet, hvilket kan være nødvendigt at udskifte. Derudover variation i leveringen i fantom rum skaber usikkerhed i mængden af ​​hyperpolariseret signal. For at reducere disse kilder til variabilitet Det er afgørende, at mængden af ​​hyperpolariseret pyruvat tilsat til hvert kammer, måles præcist og det tilsættes jævnt. Den iboende signal henfald af hyperpolariseret pyruvat komplicerer denne opgave ved at placere strenge tidsfrister på injektionen. Det fremtidige arbejde vil fokusere på at gennemføre en automatiseret indsprøjtning mekanisme, der vil give processen med hyperpolariseret pyruvat introduktion til enzymet blandingog efterfølgende injektion i fantom, der skal maskinen kontrolleres. Dette system vil fjerne menneskelige fejl i måling af mængden af ​​pyruvat tilsat til hvert kammer samt øge hastigheden på levering til scanneren. Især den hyperpolariserede pyruvat blev trukket tilbage ind i sprøjter indeholdende enzymblandingen før hele volumenet blev indsprøjtet ind i kamrene. Dette blev gjort for at tillade injektionsprocessen for at hjælpe til at blande pyruvat med enzymblandingen. En begrænsning ved denne fremgangsmåde er, at omsætningen af ​​pyruvat til lactat initieres før blandingen er i scanneren, og derfor den tidlige del af reaktionen ikke måles. Fremtidig forfinelse af kammeret design vil sigte mod at give kamrene på forhånd fyldt med enzymet blandingen og kun den hyperpolariserede pyruvat injiceres samtidig sikre tilstrækkelig blanding af kammerets indhold som pyruvat ankommer.

Sammenlignet med statiske fantomer dette system har nogle begrænsninger. Den dependence på nogle dynamiske kemisk reaktion begrænser disse fantomer til engangsbrug. Efter injektion linjer og kamre bliver nødt til at blive renset og frisk reagens løsninger bliver nødt til at blive brugt, eller optøet fra portioner. Mens enkelt enzym fantom indfanger nogle af dynamiske kemiske adfærd det ikke trofast rekapitulere en egentlig biologisk system. I levende systemer er involveret pyruvat på flere komplekse biokemiske processer og simpel konvertering af pyruvat til lactat i tilstedeværelsen af ​​co-enzym med en enkelt enzymatisk isoform er en betydelig forenkling. Desuden, hvis vaskulære eller en anden form for levering samt enhver form for cellulær optagelse er kritiske for målingen dette system vil sandsynligvis være en utilstrækkelig model. Den enkelt enzym fantom er et kompromis, der fokuserer på nogle kemiske reaktion, er det ikke så gentagelig eller praktisk som en statisk fantom men er stadig mere gentagelig at levende systemer. Reproducerbarheden af ​​dette system er kendetegnet by variation i gentagne målinger af 15 til 20 procent i forhold til dyreforsøg, der har mellem 25 og 40 procent inden for gruppe variabilitet 10. Derudover er det ikke modellere alle aspekter af levende celler eller væv, men fastholder den kritiske dynamiske opførsel, der går tabt, når du bruger en statisk fantom.

Denne fantom-systemet er designet til at fungere med en række billeddiagnostiske teknikker. Med sådan en fleksibel platform QA scanninger og hyperpolariserede opkøb udført ovenfor er udskiftelige med sekvensen eller protokoller, der anvendes af en anden institution. For at illustrere dette har vi udført en tilsvarende undersøgelse på en GE 3T scanner hjælp af en brugerdefineret IDEAL sekvens med lignende resultater.

Hyperpolariserede MRI af [1- 13C] -pyruvate viser meget lovende på grund af sin evne til at probe in vivo cancer metabolisme i realtid. Interessant, følsomheden af ​​denne teknik en stor udfordring, når de udvikler eller validering measurement teknikker. Ved hjælp af et enkelt enzym fantom er det muligt at genskabe de rumlige og tidslige dynamik der er afgørende for måling af hyperpolariserede midler ved MRI i en praktisk, kontrollerbar og gentagelig måde nødvendigt at være nyttige for udvikling og verificering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Offentliggørelse af denne video-artikel er støttet af Bruker Corporation.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af CPRIT tilskud (RP140021-P5) og en Julia Jones Matthews Cancer Research Scholar CPRIT uddannelse forskningspris (RP140106, CMW).

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Merritt, M. E., et al. Hyperpolarized 13C allows a direct measure of flux through a single enzyme-catalyzed step by NMR. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104. 104, 19773-19777 (2007).
  2. Rodrigues, T. B., et al. Magnetic resonance imaging of tumor glycolysis using hyperpolarized 13C-labeled glucose. Nature medicine. 20, 93-97 (2014).
  3. Day, S. E., et al. Detecting tumor response to treatment using hyperpolarized 13C magnetic resonance imaging and spectroscopy. Nature medicine. 13, 1382-1387 (2007).
  4. Keshari, K. R., et al. Hyperpolarized 13C dehydroascorbate as an endogenous redox sensor for in vivo metabolic imaging. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, 18606-18611 (2011).
  5. Gallagher, F. A., et al. Magnetic resonance imaging of pH in vivo using hyperpolarized 13C-labelled bicarbonate. Nature. 453, 940-943 (2008).
  6. Larson, P. E., et al. Investigation of tumor hyperpolarized [1-13C]-pyruvate dynamics using time-resolved multiband RF excitation echo-planar MRSI. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 63, 582-591 (2010).
  7. Cunningham, C. H., Dominguez Viqueira, W., Hurd, R. E., Chen, A. P. Frequency correction method for improved spatial correlation of hyperpolarized 13C metabolites and anatomy. NMR in biomedicine. 27, 212-218 (2014).
  8. Larson, P. E., et al. Fast dynamic 3D MR spectroscopic imaging with compressed sensing and multiband excitation pulses for hyperpolarized 13C studies. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 65, 610-619 (2011).
  9. Mayer, D., et al. Application of subsecond spiral chemical shift imaging to real-time multislice metabolic imaging of the rat in vivo after injection of hyperpolarized 13C1-pyruvate. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 62, 557-564 (2009).
  10. Walker, C. M., et al. A Catalyzing Phantom for Reproducible Dynamic Conversion of Hyperpolarized [1-C-13]-Pyruvate. PloS one. 8, e71274 (2013).
  11. Levin, Y. S., Mayer, D., Yen, Y. F., Hurd, R. E., Spielman, D. M. Optimization of fast spiral chemical shift imaging using least squares reconstruction: application for hyperpolarized (13)C metabolic imaging. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 58, 245-252 (2007).
  12. von Morze, C., et al. Simultaneous multiagent hyperpolarized (13)C perfusion imaging. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 72, 1599-1609 (2014).
  13. Sogaard, L. V., Schilling, F., Janich, M. A., Menzel, M. I., Ardenkjaer-Larsen, J. H. In vivo measurement of apparent diffusion coefficients of hyperpolarized (1)(3)C-labeled metabolites. NMR in biomedicine. 27, 561-569 (2014).
  14. Patrick, P. S., et al. Detection of transgene expression using hyperpolarized 13C urea and diffusion-weighted magnetic resonance spectroscopy. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 73, 1401-1406 (2015).

Tags

Medicin hyperpolariseret pyruvat Carbon 13 magnetisk resonans Phantom Sequence Development Quality Assurance
Anvendelse af en Multi-rum Dynamic Single Enzyme Phantom for Studier af Hyperpolariserede Magnetic Resonance Agenter
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Walker, C. M., Merritt, M., Wang, J. More

Walker, C. M., Merritt, M., Wang, J. X., Bankson, J. A. Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents. J. Vis. Exp. (110), e53607, doi:10.3791/53607 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter