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Medicine

फास्फोरस-31 चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी: मापने के लिए एक उपकरण Published: January 19, 2017 doi: 10.3791/54977
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 4, 5, 1
1Davis Heart and Lung Research Institute, The Ohio State University, 2Laboratory of Clinical Investigation, National Institute on Aging, 3Division of Endocrinology, Diabetes and Metabolism, The Ohio State University, 4Department of Human Sciences, Human Nutrition, The Ohio State University, 5Division of Endocrinology and Diabetes, Department of Pediatrics, University of Pennsylvania

Introduction

इस काम का लक्ष्य एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य विधि noninvasively क्षमताओं की एक विस्तृत श्रृंखला रखने वाले व्यक्तियों में विवो कंकाल की मांसपेशी mitochondrial समारोह में मापने के लिए रूपरेखा तैयार करने के लिए है। न्यायपालिका mitochondrial हानि चयापचय सिंड्रोम और आनुवंशिक रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की एक बानगी है, इस तरह से उम्र बढ़ने और इस तरह के Friedreich गतिभंग के रूप में दुर्लभ विकार के लिए मधुमेह के रूप में सामान्य स्थितियों में से है।

मेटाबोलिक सिंड्रोम और mitochondrial रोग

मेटाबोलिक सिंड्रोम mitochondrial समारोह को बाधित, कंकाल की मांसपेशी OXPHOS दबाना, और कंकाल की मांसपेशी 1, 2 में अस्थानिक लिपिड भंडारण करने के लिए नेतृत्व करने के लिए दिखाया गया है। के रूप में महत्वपूर्ण चयापचय और ऊर्जा homeostasis को विनियमित करने के अंगों, माइटोकॉन्ड्रिया मोटापा 3, 4 के pathophysiology, इंसुलिन प्रतिरोध 5 में फंसा रहे हैं (T2DM) 6, 7, मधुमेह से संबंधित सूक्ष्म 8, 9, 10, 11 और macrovascular जटिलताओं 12, 13, और गैर शराबी फैटी लीवर रोग (NAFLD) 14, 15, 16, दूसरों के बीच में हे 2 oxidoreductase गतिविधि 5: .Insulin प्रतिरोध कंकाल की मांसपेशी mitochondrial गतिविधि में गहरा परिवर्तन, सहित कमी आई है mitochondrial tricarboxylic एसिड (टीसीए) प्रवाह दर, एटीपी संश्लेषण की दर, और साइट्रेट synthase और NADH की विशेषता है। एक परिकल्पना है कि इन परिवर्तनों की मांसपेशी में की मुक्त फैटी एसिड (एफएफए) चयापचयों संचय, जो स्पष्ट रूप से मोटापा और अन्य मोटापा आर दौरान संवर्धित कर रहे हैं के कारण हो सकता हैउत्तेजित रोगों 2, 17। बुलंद FFAs और लिपिड मध्यवर्ती को पेशी के लिए जोखिम लिपिड ऑक्सीडेटिव मार्ग में जीनों की अभिव्यक्ति के साथ ही टीसीए चक्र और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (ईटीसी) 18 घटा सकते हैं। एक लिपिड अधिभार की सेटिंग में mitochondrial कंकाल की मांसपेशी OXPHOS क्षमता में यह कमी मात्रात्मक (सामग्री और माइटोकॉन्ड्रिया की जीवजनन) में गिरावट के साथ है 19 और कंकाल की मांसपेशी माइटोकॉन्ड्रिया 20 के गुणात्मक कार्य करते हैं। FFAs करने के कंकाल की मांसपेशी और myocytes उजागर गंभीर इंसुलिन प्रतिरोध की ओर जाता है, और मांसपेशियों में एफएफए तेज वृद्धि हुई दोनों मानव और मूषक 21 में इंसुलिन प्रतिरोध के साथ जुड़ा हुआ है। लिपिड मध्यवर्ती Ceramide और diacylglycerol (डेग) सीधे इस तरह के प्रोटीन काइनेज सी और prot के रूप में kinases, की गतिविधि को बदलकर इंसुलिन संकेतन मार्ग को बाधित करने के लिए दिखाया गया हैein काइनेज बी 21। इसलिए, लिपिड व्युत्पन्न अणुओं कंकाल की मांसपेशी इंसुलिन प्रतिरोध और T2DM के विकास में एक प्रमुख भूमिका निभाने के लिए दिखाई देते हैं। हालांकि, यह स्पष्ट नहीं हुआ है mitochondrial क्षमता में परिवर्तन का एक कारण या इंसुलिन प्रतिरोध 22 का एक परिणाम रहे हैं।

फ्रेडरिक गतिभंग और mitochondrial रोग

में कमी OXPHOS भी आनुवंशिक दोष से पैदा कर सकते हैं। फ्रेडरिक के गतिभंग (एफए), वंशानुगत गतिभंग का सबसे आम रूप है, एक आनुवंशिक frataxin में एक परिवर्तन की वजह से विकार (FXN) जीन, इंट्रा-mitochondrial लोहे के संचय, प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के उत्पादन में जिसके परिणामस्वरूप है, और आक्सीकारक फास्फारिलीकरण 23 की असामान्यताओं, 24, 25, 26। इस महत्वपूर्ण खोज के लक्षित चिकित्सा के विकास के लिए नेतृत्व किया गया है, जोज उद्देश्य उप सेलुलर स्तर पर mitochondrial समारोह में सुधार होगा। इस समझ के बावजूद, इन विवो के सीमित विकास, एफए क्लीनिकल रिसर्च के लिए प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य बायोमार्कर किया गया है। वास्तव में, एफए में लक्षित चिकित्सा के प्रभावी मूल्यांकन में एक महत्वपूर्ण बाधा mitochondrial समारोह में परिवर्तन ट्रैक करने में असमर्थता है। वर्तमान कार्यात्मक उपायों, उदाहरण के लिए, हृदय उत्पादन में कमी आई पहचान कर सकते हैं; हालांकि, वे किस स्तर पर शिथिलता होता है (चित्रा 1) का निर्धारण करने के काबिल नहीं हैं। mitochondrial समारोह का एक विश्वसनीय मार्कर की पहचान और फ्रेडरिक गतिभंग में रोग प्रगति का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता का विकास लक्षित चिकित्सा के प्रासंगिक यंत्रवत प्रभाव गेज करने के लिए महत्वपूर्ण है।

बिगड़ा OXPHOS और हृदय रोग

न्यायपालिका mitochondrial समारोह, या तो हासिल कर ली है या आनुवंशिक, विकास या cardi की प्रगति में योगदान कर सकताएसी में शिथिलता। दबाव अधिभार और दिल की विफलता की शर्तों के तहत, एफएफए से प्राथमिक ऊर्जा सब्सट्रेट वरीयता स्विच ग्लूकोज में। यह कमी आई है आदि गतिविधि और आक्सीकारक फास्फारिलीकरण 27 के साथ जुड़ा हुआ है। हृदय रोग में mitochondrial बायोइनरजेटिक्स के pathophysiology mitochondrial दोष के प्राथमिक मूल के आधार पर अलग-अलग हो सकता है। मधुमेह और ऐसे भ्रष्ट जीवजनन और फैटी एसिड चयापचय के रूप में मायोकार्डियम में mitochondrial असामान्यताओं, जो कम सब्सट्रेट लचीलापन, ऊर्जा दक्षता, और अंत में, डायस्टोलिक में शिथिलता 28, 29 के लिए नेतृत्व में उपापचयी सिंड्रोम का परिणाम है। पिता में, दूसरे हाथ पर, cardiomyocytes 30, 31 में महत्वपूर्ण mitochondrial लोहे के संचय में एक frataxin की कमी का परिणाम है। आयरन संचय फेंटन प्रतिक्रिया 32 <के माध्यम से मुक्त कण के उत्पादन की ओर जाता है/ Sup> और मुक्त कणों से प्रेरित cardiomyocyte नुकसान की संभावना बढ़ जाती है। इंट्रा-mitochondrial लोहे संचय भी oxidative तनाव के लिए एक वृद्धि की संवेदनशीलता और एक कम ऑक्सीडेटिव क्षमता 30, 31 के साथ जुड़ा हुआ है। आयरन संचय और बाद में न्यायपालिका mitochondrial समारोह, frataxin की कमी के कारण, इसलिए बिगड़ा कार्डियक ऊर्जा विज्ञान और कार्डियोमायोपैथी एफए 33, 34 में मनाया के लिए जिम्मेदार हो सकता है। यह भी ध्यान दें कि कंकाल की मांसपेशी माइटोकॉन्ड्रिया में कम ऑक्सीडेटिव क्षमता व्यायाम असहिष्णुता समानताएं और दिल की विफलता (एचएफ), 35 में चयापचय क्षमता कम दिलचस्प है। कंकाल की मांसपेशी OXPHOS क्षमता का मापन, के रूप में इस के साथ साथ विस्तृत, आसानी से लागू है और मजबूत है; एचएफ में कंकाल की मांसपेशी OXPHOS के महत्व के साथ मिलकर इन सुविधाओं इसे सुनने के व्यापक अध्ययन में एक अपील बायोमार्कर बनानाटी रोग 36।

बिगड़ा OXPHOS और साथ हृदय रोग चयापचय और mitochondrial रोग का एक अप्रासंगिक पहलू नहीं है। मधुमेह और चयापचय रोग के साथ विषय हृदय रोग विकसित होने का अधिक खतरा होता है और रोधगलन (एमआई), 37, 38, 39, 40, 41 के बाद अतिरिक्त मृत्यु दर है; एफए विषयों की आधी से अधिक कार्डियोमायोपैथी, और हृदय अतालता या दिल की विफलता के 42 में से कई के मरने की है। इसलिए, कम OXPHOS की मात्रा का ठहराव केवल जल्दी पता लगाने और हृदय रोग के उपचार के लिए अनुमति नहीं सकता, लेकिन यह भी इन रोगों में एक प्रमुख नैदानिक ​​बोझ को कम कर सकता है।

लक्षित चिकित्सा सीधे OXPHOS क्षमता बढ़ाने के लिए एक आशाजनक क्षेत्र विषयों के उपचार में सुधार करने के लिए, whe हैवहाँ चयापचय रोग के कारण आनुवंशिक या अधिग्रहण कर लिया है। वर्तमान में, उपन्यास के विकास लक्षित दवाओं है कि या तो असामान्य mitochondrial समारोह 43 को कम या प्राथमिक आनुवंशिक दोष को दूर 44 एफए के विक्षिप्त बायोइनरजेटिक्स विशेषता सुधार कर सकते हैं। का अधिग्रहण mitochondrial रोग के मामले में वृद्धि हुई शारीरिक गतिविधि समारोह 45, 46, 47 mitochondrial सुधार कर सकते हैं।

Mitochondrial समारोह के एक गैर इनवेसिव biomarker के रूप में 31 फॉस्फोरस चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी

परीक्षण किया थेरेपी के बावजूद, एक कंकाल की मांसपेशी बायोइनरजेटिक्स के vivo मूल्यांकन में एकीकृत विशेष रूप से गंभीर व्यायाम असहिष्णुता या पारंपरिक METABO से गुजरना करने में असमर्थता के साथ विषयों में, लक्षित हस्तक्षेप के प्रभाव का आकलन करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण हैएलआईसी परीक्षण। चुंबकीय अनुनाद फॉस्फोरस (31 PMRS), एक अंतर्जात नाभिक पूरे शरीर में कोशिकाओं के भीतर विभिन्न उच्च ऊर्जा substrates में पाया करने के लिए देखते स्पेक्ट्रोस्कोपी, दृष्टिकोण की एक किस्म का उपयोग, सहित mitochondrial ऑक्सीडेटिव क्षमता यों इस्तेमाल किया गया है में चुंबक व्यायाम वसूली प्रोटोकॉल और मांसपेशियों उत्तेजना 48 प्रोटोकॉल। व्यायाम वसूली प्रोटोकॉल एमआरआई-संगत ergometers कि विनियमित और पट्टियों और पैड फट प्रकार प्रतिरोधक और अर्ध स्थिर व्यायाम के लिए अनुमति देने का सरल विन्यास के लिए काम का बोझ उपाय से जटिलता में लेकर तंत्र की एक किस्म पर निर्भर हैं। इन प्रोटोकॉल में से किसी की प्राथमिक लक्ष्यों में से एक एक ऊर्जा असंतुलन है जिसके लिए adenosine triphosphate (एटीपी) की मांग के लिए शुरू में creatine काइनेज प्रतिक्रिया 49 के माध्यम से phosphocreatine के enzymatic टूटने (पीसीआर) के माध्यम से पूरा किया जाता है का उत्पादन होता है। व्यायाम की समाप्ति पर, एटीपी उत्पादन की दर ऑक्सीडेटिव फोटो का बोलबाला हैsphorylation और माइटोकॉन्ड्रिया 50 के विवो क्षमता में अधिकतम प्रतिनिधित्व करता है। इसके अलावा, व्यायाम के बाद वसूली के दौरान OXPHOS एक पहले के आदेश दर प्रतिक्रिया 51 से वर्णित किया जा सकता है। पीसीआर के बाद व्यायाम वसूली इसलिए एक घातीय समय लगातार (τ पीसीआर), ऑक्सीडेटिव एटीपी संश्लेषण के लिए अधिक से अधिक क्षमता का प्रतिनिधित्व τ पीसीआर के छोटे मूल्यों के साथ की फिटिंग द्वारा मात्रा निर्धारित किया जा सकता है। महत्वपूर्ण प्रयास पूर्व vivo के खिलाफ 31 PMRS और OXPHOS की अधिक प्रत्यक्ष उपायों मान्य है और इस तकनीक को 52, 53, 54, 55 के संभावित नैदानिक प्रयोज्यता प्रदर्शित करने के लिए बनाया गया है।

विशेष रूप से, प्रोटोकॉल इस काम में वर्णित चिकित्सकीय रूप से उपलब्ध स्कैनर पर लागू किया जा सकता है, और यह व्यापक रूप से एक noninvasive बायोमार्कर ओ के रूप में मान्य किया गया हैएफ mitochondrial समारोह 56। हालांकि, एक व्यायाम 31 PMRS neuromuscular हानि या गतिशीलता के अलग कठोर अनुशासन के साथ व्यक्तियों के लिए आवेदन के लिए अनुकूलित प्रोटोकॉल अच्छी तरह से 57 नहीं स्थापित किया गया है। एक अच्छी तरह से परिभाषित किया है, मोटे तौर पर लागू व्यायाम प्रोटोकॉल और 31 PMRS तकनीक mitochondrial समारोह में मौलिक असामान्यताओं के साथ रोगों के मूल्यांकन में विशेष रूप से उपयोगी होगा।

कई पूर्व के अध्ययन विषयों में mitochondrial समारोह यों की गैर इनवेसिव तकनीक के आवेदनों का पता लगाया है। उदाहरण के लिए, इन तकनीकों के साथ टाइप 2 मधुमेह के 36 विषयों में बिगड़ा OXPHOS दिखाया है। लोदी एट अल। पहले एफए के साथ विषयों में PMRS तकनीक की व्यवहार्यता का परीक्षण किया और पाया कि 1) एफए में मौलिक आनुवंशिक दोष impairs कंकाल की मांसपेशी OXPHOS और 2) GAA त्रिक की संख्या को दोहराता है व्युत्क्रमानुपाती कंकाल की मांसपेशी हे के लिए आनुपातिक हैXPHOS 33। हाल ही में, Nachbauer एट अल। 7 विषयों के साथ एक एफए दवा परीक्षण में एक माध्यमिक परिणाम उपाय के रूप में इस्तेमाल PMRS। पीसीआर वसूली बार नियंत्रण की तुलना में विषयों में काफी लंबे समय तक रहे थे, लोदी के पहले काम को पुष्ट और यह दर्शाता है कि एफए में न्यायपालिका frataxin अभिव्यक्ति के प्रभाव को mitochondrial क्षमता में गिरावट है कि PMRS तकनीकों का उपयोग करते हुए 58 detectable है में परिणाम कर सकते हैं।

विश्वसनीय तरीके पर्याप्त रूप से एक व्यवहार्य, लागत प्रभावी, और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य तरीके से विवो कंकाल की मांसपेशी समारोह में परिभाषित करने के लिए रोग है कि mitochondrial समारोह को प्रभावित की एक श्रेणी में विषय परिणामों में सुधार लाने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

इस काम के कंकाल की मांसपेशी 31 PMRS का उपयोग करने का विवो अधिकतम ऑक्सीडेटिव क्षमता में प्राप्त करने के लिए एक मजबूत प्रक्रिया की रूपरेखा। में चुंबक व्यायाम प्रोटोकॉल अच्छी तरह से शारीरिक और कार्यात्मक की एक विस्तृत श्रृंखला में फैले व्यक्तियों द्वारा सहन किया हैएल योग्यता और सस्ती और व्यापक रूप से उपलब्ध उपकरणों का उपयोग कर एक सरल विषय सेटअप देता है।

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Protocol

इस प्रोटोकॉल ने मंजूरी दे दी है और मानव विषयों अनुसंधान के लिए ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी संस्थागत समीक्षा बोर्ड के दिशा निर्देशों के बाद किया जाता है। यह महत्वपूर्ण है कि एमआर उपकरण शामिल सभी प्रक्रियाओं एमआर सुरक्षा 59 के उच्चतम मानकों का पालन करने के लिए पर्याप्त रूप से प्रशिक्षित कर्मियों द्वारा प्रदर्शन कर रहे हैं।

1. सामग्री और तैयारी

  1. सुनिश्चित करें कि सभी आवश्यक सामग्री (चित्रा 2) प्रयोग करने से पहले उपलब्ध हैं।
  2. परीक्षा की मेज बोर करने के लिए करीब के अंत में-तालिका का तार कनेक्टर में 31 पी तार प्लग। एमआर परीक्षा तालिका के सिर के पास एक बड़े त्रिकोण फोम तकिया जगह है, लेकिन 31 पी तार पर सीधे नहीं। एमआर परीक्षा की मेज, बोर से सब से अधिक दूर के दूसरे छोर पर एक सिर तकिए की जगह है, इस विषय में आराम के लिए।

2. विषय पोजिशनिंग (चित्रा 3 ए)

  1. विषय को हिदायत लापरवाह, पैर झूठ बोलने के लिएएमआर मेज पर पहले। घुटनों के नीचे एक तकिया फोम की जगह एक आंशिक रूप से flexed स्थिति में पैर का समर्थन है।
  2. विषय आदेश संभव के रूप में चुंबक isocenter के रूप में बारीकी से बाईं जांघ केंद्र में तालिका (विषय के दाहिने) के सही पक्ष के करीब स्थिति है, इस प्रकार की जांच की जा जांघ की मांसपेशी में इष्टतम B0 एकरूपता सुनिश्चित करने। कान प्लग और / या हेडफोन के साथ इस विषय को प्रदान करें।
  3. पटेला और और्विक सिर के बीच लगभग मध्य में बाईं quadriceps पर 31 पी आरएफ तार रखें, और पट्टियों का उपयोग करने के लिए पैर सुरक्षित। पैर के पार्श्व हिस्से पर तार की जगह, उत्तर lateralis ऊपर।
  4. पैर करने के लिए तार को सुरक्षित करने के लिए इस्तेमाल एक ही पट्टियों के साथ जांघ की औसत दर्जे का पहलू को बच्चे के तेल को सुरक्षित। इस स्थानीयकरण स्कैन की सुविधा।
  5. एक पट्टा का तार नीचे और घुटने से ऊपर रखा के साथ एक साथ विषय के पैर बाँध। अतिरिक्त रणनीति के साथ श्री तालिका के अधीन पैर सुरक्षितपुनश्च, घुटने के ऊपर एक और घुटने और टखने के बीच एक रास्ते के मध्य में।
  6. कुंडली के केंद्र चित्रित करना और इस एकत्रित मील का पत्थर का उपयोग कर चुंबक isocenter करने के लिए मेज स्थानांतरित करने के लिए लेजर प्रकाश गाइड का प्रयोग करें।

3. व्यायाम प्रोटोकॉल

  1. विषय है कि व्यायाम प्रोटोकॉल तीन चरणों के होते हैं को समझाओ: एक प्रारंभिक, आधारभूत चरण; एक छोटा, तीव्र व्यायाम चरण; और एक वसूली चरण।
  2. विषय अभी भी झूठ और व्यवस्था गति कलाकृतियों को कम करने के स्पेक्ट्रोस्कोपी अधिग्रहण के आधारभूत और वसूली के चरणों के दौरान उनके पैर की मांसपेशियों को आराम करने के लिए निर्देश दें।
  3. व्यायाम की शुरुआत का संकेत विषय के लिए एक उलटी गिनती प्रदान करें। इस बिंदु पर, विषय के रूप में जबरदस्ती पट्टियों के प्रतिरोध के खिलाफ आरंभ घुटने विस्तार / बल और रूप में तेजी से संभव के रूप में की है।
    नोट: quadriceps मांसपेशियों छोड़ दिया है, कम पैर ऊपर और नीचे स्थानांतरित करने के लिए बंद करने के निर्देश दिए जब तक उपयोग किया जाता है।
  4. एक 30% की गिरावट के बाद व्यायाम बर्खास्तपीसीआर शिखर ऊंचाई में।
    1. अधिग्रहण के दर्शक खिड़की में पीसीआर शिखर ऊंचाई का निरीक्षण करें, और भी व्यायाम अनुक्रम के पूरा होने पर यह देखने के लिए।
      ध्यान दें: एक सामान्य दिशानिर्देश कि पीसीआर शिखर ऊंचाई में लगभग 30% की गिरावट एक अनुकरणीय चोटी है कि पीसीआर चोटी की ऊंचाई के 50% से मेल खाती है। पीसीआर कमी तेजी से परीक्षा के व्यायाम के चरण के दौरान एक 30% की गिरावट को प्राप्त करने के लिए पर्याप्त रूप से होने वाली नहीं है, तो कठिन या तेज व्यायाम करते समय किक करने के लिए विषय प्रोत्साहित करते हैं।
      नोट: व्यायाम की समाप्ति पीसीआर शिखर ऊंचाई और व्यायाम की अवधि की निगरानी के द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह अलग रोगियों में व्यायाम का थोड़ा अलग अवधियों में हो सकता है और विश्लेषण के लिए जिम्मेदार हो सकता है।

4. स्कैन प्रोटोकॉल

  1. एक सप्ताह में तीन विमान localizer मोल उचित विषय स्थिति को सत्यापित करने और 31 पी कुंडली के स्थान की पहचान करने के लिए।
    नोट: localizer अनुक्रम स्वचालित रूप से शुरू होता है और इंडिक पर केंद्रितलेजर प्रकाश गाइड का उपयोग कर पैदा स्थिति (2.9 कदम)
  2. एक दूसरे सप्ताह में तीन विमान localizer मोल।
    1. पहले सप्ताह में तीन विमान localizer चित्र पर टुकड़ा दृश्य खोलें।
      नोट: इस प्रक्रिया विभिन्न सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर सिस्टम के लिए अलग-अलग हो सकता है।
    2. केंद्र और छोड़ दिया क्लिक करें और टुकड़ा समूह पर धारण करके टुकड़ा उन्मुखीकरण घुमाएगी। टुकड़ा समूह घुमाएँ। सुनिश्चित करें कि स्लाइस की अंतिम उन्मुखीकरण बच्चे के तेल की स्थिति के साथ मेल खाता है।
    3. अनुक्रम दिनचर्या विंडो में, अक्षीय और बाण छवियों (चित्रा 3 बी) में पूरे पैर को कवर करने के स्लाइस की संख्या में वृद्धि।
  3. 31 पी स्पेक्ट्रोस्कोपी अनुक्रम:
    1. निम्नलिखित गैर स्थानीय पल्स-अधिग्रहण अनुक्रम पैरामीटर का उपयोग करें: TR: 1,000 मिसे; ते: 0.34 मिसे; वर्णक्रमीय चौड़ाई: 2,000 हर्ट्ज; फ्लिप कोण: 90 डिग्री; अधिग्रहीत डेटा अंक: 1024; 4 औसत 1 स्पेक्ट्रम हर 6 सेकंड के एक समय के संकल्प में जिसके परिणामस्वरूप।
  4. 31 पी शिम बोएक्स नियुक्ति:
    1. एक माउस का प्रयोग, स्क्रीन के शीर्ष पर देखने खिड़की में दूसरे triplane localizer छवियों खींचें। प्रोटोकॉल विंडो में स्पेक्ट्रोस्कोपी अनुक्रम खींचें और खोलने के लिए डबल क्लिक करें।
    2. शिम voxel (क्षैतिज लाइनों के साथ काले रंग की आयत का चयन करें) कल्पना करने के लिए स्थिति उपकरण पट्टी का उपयोग करें। इस विकल्प का चयन करने के बाद, localizer छवियों पर एक हरे रंग बॉक्स निरीक्षण करते हैं।
      नोट: यह शिम voxel है।
    3. छोड़ दिया क्लिक करके voxel ले जाएँ और केंद्र में voxel पकड़े। आकार बदलने के लिए और छोड़ दिया क्लिक करके voxel के उन्मुखीकरण बारी बारी से और बॉक्स के कोने पर voxel पकड़े। शिम बॉक्स प्लेस के रूप में तो सीधे तार नीचे B0 क्षेत्र एकरूपता सुनिश्चित करने और quadriceps के विमान के समानांतर है।
      नोट: यह कुंडल, जो सीधे कुंडली के केंद्र के नीचे ऊतक की मात्रा है, के तहत संवेदनशील क्षेत्र के भीतर उचित shimming सुनिश्चित करने के लिए है।
    4. sensitiv की पहचान करने के लिए सप्ताह में तीन विमान localizer छवियों का उपयोग करेंकुंडली के ई क्षेत्र और quadriceps मांसपेशियों के भीतर इस क्षेत्र धरना शिम बॉक्स समायोजित करें।
      नोट: शिम बॉक्स आदेश डाटा अधिग्रहण voxel (चित्रा -3 सी) के भीतर B0 एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए सतह का तार का सच कवरेज से भी बड़ा हो सकता है।
    5. 31 पी परीक्षण अधिग्रहण:
      1. अधिग्रहण के दर्शक खिड़की खोलें और अधिग्रहण उपकरण पट्टी में सिर आइकन का चयन करें। यह वास्तविक समय में स्पेक्ट्रोस्कोपी अधिग्रहण के देखने के लिए अनुमति देगा।
      2. 31P शिम voxel की नियुक्ति के बाद, प्रोटोकॉल विंडो के शीर्ष पर "रन" बटन पर क्लिक करके एक भी स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए अनुक्रम चलाते हैं।
      3. B0 shimming की गुणवत्ता की जांच करना। अधिग्रहण खिड़की में जिसके परिणामस्वरूप स्पेक्ट्रम का निरीक्षण करें। एक प्रमुख पीसीआर चोटी 0 पीपीएम पर केंद्रित है और कोई महत्वपूर्ण शोर (चित्रा -4 ए, बाएं) का निरीक्षण करें।
        नोट: समस्या निवारण: स्पेक्ट्रम शोर दिखाई देता है, यह सुनिश्चित करें कि शिम बॉक्स मांसपेशियों के भीतर रखा जाता है। विज्ञापनसिर्फ आकार और शिम बॉक्स की स्थिति संकेत करने वाली शोर अनुपात में सुधार होगा। जरूरत के रूप में परीक्षण के अधिग्रहण को दोहराएँ।
      4. आदेश, पीसीआर शिखर ऊंचाई देख ( "अनुप्रयोग" → "स्पेक्ट्रोस्कोपी") स्पेक्ट्रोस्कोपी उपकरण में स्पेक्ट्रम को खोलने के लिए में। , रोगी के फ़ोल्डर (फ़ोल्डर ट्री चिह्न) ओपन उचित स्कैन का चयन करें, और स्पेक्ट्रम लोड करने के लिए डबल क्लिक करें।
  5. पूर्व अभ्यास T1 छवि:
    1. एक तार के केंद्र में एक भी टुकड़ा अक्षीय T1 भारित छवि प्राप्त करते हैं।
  6. 31 पी पूर्व व्यायाम अधिग्रहण:
    1. कदम 4.4 छोड़ दिया क्लिक करें और प्रोटोकॉल विंडो में अनुक्रम खींचकर (सबसे अच्छा है कि वर्णक्रमीय गुणवत्ता का उत्पादन) से अनुक्रम कॉपी करें। बाद में सभी मापन के लिए इस अनुक्रम का प्रयोग करें।
    2. अनुक्रम दिनचर्या विंडो में, 10 माप प्राप्त करने के लिए 1 से 10 रन चयन से माप की संख्या में वृद्धि करते हुए इस विषय पर बाकी है।
  7. 31 </ Sup> पी व्यायाम अधिग्रहण:
    नोट: आरंभ और अंत व्यायाम बार से सावधान नोट करें के रूप में इस विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण होगा।
    1. आराम: पिछले स्कैन से शिम सेटिंग्स लागू करें और 20 माप प्राप्त करने के लिए अनुक्रम निर्धारित किया है। विषय को हिदायत एक उलटी गिनती के बाद लात मार शुरू करने के लिए। विषय को हिदायत 2 माप के लिए आराम में रहने के लिए।
    2. व्यायाम: विषय से पूछो ~ 30 सेकंड के लिए घुटने विस्तार व्यायाम (या समय पीसीआर शिखर आयाम में एक 30% कमी को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है) करने के लिए। बाद विषय पर्याप्त पीसीआर कमी को प्राप्त होता है, उन्हें आराम करने के लिए पूछना।
  8. 31 पी के बाद व्यायाम अधिग्रहण:
    1. बाकी पर एक अतिरिक्त 20 माप मोल। सुनिश्चित करें कि व्यायाम के बाद अधिग्रहण व्यायाम अनुक्रम के बाद तुरंत शुरू (चित्रा -4 ए दाएं) ठहराव या shimming बिना।
      नोट: दो अलग-अलग अधिग्रहण में इस वसूली की अवधि के उपखंड मैं का विश्लेषण परमिटदूसरा 20 गतिशील स्पेक्ट्रा के अधिग्रहण के दौरान nitial 20 गतिशील स्पेक्ट्रा, ऑपरेटर पूरी वसूली की अवधि के अधिग्रहण से बचने के लिए व्यायाम दोहराया जाना चाहिए यदि इजाजत दी।
  9. व्यायाम गुणवत्ता सुनिश्चित करना:
    1. शुरुआत और व्यायाम के अंत में पीसीआर शिखर ऊंचाइयों की तुलना करें। उच्च गुणवत्ता वाले अभ्यास सत्र पीसीआर एकाग्रता में एक ~ 30% कमी का परिणाम।
    2. सत्यापित करें कि पीसीआर शिखर ऊंचाई बाकी की शुरुआत में और वसूली के अंत में एक ही है (आमतौर पर, <10% अंतर वांछित है)। इस अधिग्रहण के दौरान क्षेत्र एकरूपता की नगण्य नुकसान था कि वहाँ सुनिश्चित करता है।
      नोट: यदि पीसीआर टूटने अपर्याप्त है, या अगर कोई क्षेत्र एकरूपता का नुकसान हो चुका है, तो परीक्षा का व्यायाम / वसूली भाग दोहराने (ख्याल रख रही है थकान से बचने के लिए), यह सुनिश्चित करें कि तार और पट्टियों सुरक्षित रूप से जुड़े होते हैं, और विस्तार व्यायाम और / या अधिक की अवधि जोरदार व्यायाम के लिए प्रोत्साहित (चित्रा 4 बी)।
      नहींई: कदम 6 और 11 परमिट एक अतिरिक्त गुणवत्ता नियंत्रण चरण में प्राप्त छवियों की तुलना से व्यायाम के कारण जांघ और कुंडली के किसी भी विस्थापन कल्पना करने के लिए, इस प्रकार सुनिश्चित करना है कि प्रोटोकॉल है, जो काफी अधिग्रहीत डेटा को प्रभावित कर सकते दौरान कम से कम गति हुआ ।
  10. व्यायाम के बाद टी 1 इमेजिंग के बाद, टी 1 इमेजिंग (4.5 कदम) एक ही अधिग्रहण के मापदंडों का उपयोग अक्षीय पूर्व व्यायाम को दोहराएँ।
    1. पीसीआर के लिए पर्याप्त कमी के अलावा, यह सुनिश्चित करने के लिए कि व्यायाम मांसपेशियों की एसिडोसिस प्रेरित नहीं किया अंत व्यायाम पीएच को मापने।
    2. गड़बड़ी और पीसीआर (δP मैं) के बीच रासायनिक बदलाव को मापने और निम्न समीकरण 60 का उपयोग करके इस प्रदर्शन:
      पीएच = 6.77 + लॉग ऑन [(δP मैं -3,29) / (5,68-δP i)]
      ध्यान दें: पीएच 6.8 से अधिक 61 रहना चाहिए। अगर पीसीआर टूटने के लिए पर्याप्त है, लेकिन पीएच बहुत कम है, एक कम करने के लिए व्यायाम मुक्केबाज़ी दोहरानेएर अवधि और / या एक कम तीव्रता के साथ।
  11. डेटा की बचत:
    1. DICOM फ़ाइलों के रूप में सभी का अधिग्रहण स्पेक्ट्रा को बचाने और उन्हें JMRUI का उपयोग कर प्रसंस्करण के लिए निर्यात।
    2. एक स्कैनर का उपयोग करते हैं, "नेविगेटर" विंडो में सभी स्पेक्ट्रोस्कोपी अधिग्रहण का चयन करें।
    3. के तहत "अनुप्रयोग," "Dicom उपकरण" → "निर्यात एमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी," का चयन करें और सी के लिए DICOM (* .dcm) फ़ाइलों को बचाने के लिए: / उपयोगकर्ता / Medcom / अस्थायी / CDROFFLINE
      (उपकरण स्वचालित रूप से इस स्थान को चुनता है)।
    4. के तहत "स्थानांतरण," "ऑफलाइन करने के लिए निर्यात।" का चयन करें इच्छित स्थान पर सहेजें।

5. डाटा प्रोसेसिंग और विश्लेषण 62

  1. स्वतंत्र रूप से उपलब्ध JMRUI सॉफ्टवेयर (; http://www.jmrui.eu/ संस्करण 5.2) के साथ श्री स्पेक्ट्रा विश्लेषण।
  2. Apodize और चरण स्पेक्ट्रा Shift सब हासिल कर ली समय अंक (चित्रा 5) पर एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए। पीसीआर चोटी केन्द्रित किया जाएगा एकटी 0 स्पेक्ट्रा में पीपीएम।
  3. प्रत्येक का अधिग्रहण स्पेक्ट्रम में पीसीआर चोटी के आयाम यों तो निर्मित में Amares कलन विधि का प्रयोग करें। शिखर आयाम है कि विशेष समय बिंदु पर सतह कुंडली के संवेदनशील क्षेत्र के भीतर पीसीआर के एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करता है।
  4. कम्प्यूटेशनल सॉफ्टवेयर में, अधिग्रहण के समय के एक समारोह के रूप में पीसीआर सांद्रता साजिश है। उपयोग में निर्मित कम्प्यूटेशनल सॉफ्टवेयर वक्र फिट उपकरण, निम्न समीकरण 52, 63 पीसीआर वसूली की अवधि के डेटा फिट:
    1 समीकरण
  5. रिकॉर्ड आधारभूत पीसीआर के मूल्यों ( 2 समीकरण ), सबसे कम पीसीआर ( 3 समीकरण ), और वसूली समय ( 4 समीकरण ।
  6. सुनिश्चित करें कि उपयुक्त परिस्थितियों exer के दौरान मुलाकात कर रहे हैंपीसीआर कमी, आधारभूत पीसीआर और सबसे कम पीसीआर प्रतिशत के बीच अंतर की गणना के द्वारा CISE सत्र। 50% कमी - आदर्श अभ्यास सत्र एक 20 में परिणाम।
    नोट: वक्र ढाले की गुणवत्ता की पुष्टि है कि आर 2 मूल्य 0.75 से अधिक है द्वारा यह सुनिश्चित किया जा सकता है। आर 2 मूल्यों स्वचालित रूप से ढाले सॉफ्टवेयर द्वारा गणना कर रहे हैं।

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Representative Results

reproducibility अध्ययन

छह स्वयंसेवकों (4 पुरुषों और 2 महिलाओं, इसका मतलब यह नहीं है उम्र: 24.5 ± 6.2 वर्ष) कोई स्वयं रिपोर्ट हृदय, चयापचय, या mitochondrial रोग के साथ 1 सप्ताह के भीतर 2 अलग अलग दिनों पर वर्णित 31 PMRS व्यायाम और इमेजिंग तकनीक के सत्र से गुजरना पड़ा तकनीक का मूल्यांकन करने के लिए reproducibility (चित्रा 6A)। सामान्य स्वयंसेवकों पर प्रदर्शन अध्ययन mitochondrial समारोह की मात्रा का ठहराव में 31 PMRS अध्ययन के reproducibility की पुष्टि करें। पीसीआर वसूली समय की एक नरम-Altman विश्लेषण 1.03 4.83 सेकंड का एक मतलब अंतर मानक विचलन और 4.66 (चित्रा 6B) की भिन्नता के एक बीच-परीक्षणों के गुणांक को दर्शाता है। प्रोटोकॉल के चरण 4 में वर्णित के रूप में तरीकों खंड में वर्णित अधिग्रहण या विश्लेषण प्रोटोकॉल के लिए कोई परिवर्तन नहीं, अच्छी गुणवत्ता वाले डेटा प्राप्त करने के लिए आवश्यक थे। ये results इस काम में वर्णित अधिग्रहण और विश्लेषण तकनीक के reproducibility प्रदर्शित करता है।

फ्रेडरिक के गतिभंग के साथ गैर चल प्रतिभागियों में तकनीक का मूल्यांकन

चार प्रतिभागियों (2 पुरुषों और 2 महिलाओं, उम्र मतलब है: 35) इस काम में वर्णित एफए के साथ एक गैर चल जनसंख्या में इसकी व्यवहार्यता का मूल्यांकन करने के लिए 31 PMRS व्यायाम और इमेजिंग तकनीक का एक ही सत्र कराना पड़ा। इन विषयों पीसीआर के लिए पर्याप्त कमी प्राप्त करने के कदम 5.6 में दिखाया वसूली मानकों को फिट करने के लिए चुंबक व्यायाम प्रदर्शन करने में सक्षम थे। हालांकि, लंबे समय तक व्यायाम बार (60 - 90 सेकंड) पर्याप्त पीसीआर स्तर ख़ाली करने के लिए आवश्यक थे। इसके अतिरिक्त, फिट के आसपास दोलनों कि मांसपेशियों पर नियंत्रण है, जो इस रोग की विशेषता है की प्रगतिशील हानि की वजह से थे, चित्रा (7) का उल्लेख किया गया था। इन S के लिएubjects, हम अवांछित गति को सीमित करने का घुटनों और टखनों के बीच दो अतिरिक्त प्रतिरोधक पट्टियों का इस्तेमाल किया, तीन पट्टियों की कुल दे रही है। इन परिणामों के गैर चल विषयों में पीसीआर वसूली बार प्राप्त करने के लिए अधिग्रहण और विश्लेषण तकनीक की व्यवहार्यता का प्रदर्शन। हालांकि, अच्छी गुणवत्ता वाले डेटा प्राप्त करने के लिए आवश्यक संशोधनों से संकेत मिलता है कि आगे के मूल्यांकन और मानकीकरण के अध्ययन के लिए आवश्यक हैं।

व्यवहार्यता अध्ययन

कोई स्वयं रिपोर्ट हृदय रोग के साथ नौ स्वयंसेवकों और 15 विषयों कार्डियक पुनर्वास और माध्यमिक निवारण (CRSP) के एक कार्यक्रम के लिए भेजा एक स्थानीय संस्थागत समीक्षा बोर्ड (आईआरबी) अनुमोदित अध्ययन में दाखिला लिया गया था। हम हृदय स्वास्थ्य और उपापचयी सिंड्रोम की गंभीरता के संकेतक के रूप में कुछ नैदानिक ​​मूल्यों प्राप्त की। बाएं निलय इंजेक्शन फ्रैक्शन CRSP विषयों (56, 10%) में संरक्षित किया गया था। माximum हृदय परिश्रम की क्षमता है, CRSP शुरू करने से पहले मापा जाता है, के साथ और मधुमेह के बिना (3.05 0.6 3.4 बनाम 0.8 चयापचय समकक्ष मेट्स, पी = 0.4) विषयों में समान था। CRSP शुरू करने से पहले, प्रत्येक नामांकित विषय 31 PMRS व्यायाम और इमेजिंग तकनीक, इस काम में वर्णित है, और इंट्रामस्क्युलर वसा मात्रा का ठहराव इमेजिंग, पहले 64 में वर्णित कराना पड़ा। पीसीआर वसूली के समय लगातार लंबे समय तक था (41.9 1.4 बनाम 32.1 7.4 सेकंड, पी = 0.05), और इंट्रामस्क्युलर वसा प्रतिशत नियंत्रण (8.7 2.9 बनाम 2.54 0.6%, पी <0.001) बनाम CRSP विषयों में अधिक था। इंट्रामस्क्युलर वसा के प्रतिशत के साथ और मधुमेह (पी = 0.4) के बिना CRSP विषयों में समान था, और पीसीआर वसूली के समय लगातार मधुमेह के साथ विषयों में लंबे समय तक होने की प्रवृत्ति मधुमेह के बिना उन लोगों में और नियंत्रण (प्रवृत्तियों के लिए पी = 0.03 बनाम समूहों में)। प्रारंभिक अनुवर्ती डेटा में एक काफी बदतर सुधार का सुझावमधुमेह के साथ विषयों में मेट्स के बाद CRSP के बिना उन लोगों की तुलना में (डेल्टा = 1.0 0.8 4.0 बनाम 2.4, पी = 0.06, चित्रा 8)। इन परिणामों के साथ और ज्ञात चयापचय रोग के बिना विषयों के बीच कंकाल की मांसपेशी OXPHOS में मतभेद यों तो इस तकनीक की व्यवहार्यता का प्रदर्शन।

आकृति 1
चित्रा 1. माइटोकॉन्ड्रिया, कंकाल की मांसपेशी, और हृदय प्रणाली।
माइटोकॉन्ड्रिया, कंकाल की मांसपेशी, कार्डियक आउटपुट, वेंटिलेशन, और कार्य करने की क्षमता के बीच की कड़ी का एक प्रतिनिधित्व दिखाया गया है। मिलानी एट अल 65 से reproduced।

चित्र 2
चित्रा 2. सामग्री।
आवश्यक सामग्री, 1) एक त्रिकोण तकिया शामिल 31 पी-देखते संचारित-प्राप्त सतह का तार, प्रतिरोधक पट्टियाँ, 4) एक आत्म जोड़ने वाली प्रतिरोधक पट्टा, और 5) बच्चे के तेल की एक छोटी बोतल 3) तालिका करने वाली तालिका जोड़ने। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. पोजिशनिंग।
एक) विषयों एक लापरवाह, पैर-पहले की स्थिति में imaged हैं। 31 पी कुंडल बाईं quadriceps पर रखा गया है। प्रतिरोधक पट्टियों के ऊपर और नीचे घुटने रखा जाता है और मेज से जुड़े होते हैं। एक भी पट्टा एक साथ घुटने के ऊपर दोनों पैर बाँध के लिए प्रयोग किया जाता है। बी) टुकड़ा स्थिति दूसरी localizer के लिए दिखाया गया है। ध्यान दें कि स्लाइस लोका पर केन्द्रित कर रहे हैंबच्चे के तेल की बोतल के मोर्चे, और स्लाइस पूरे quadriceps को कवर किया। सी) 31 PMRS के लिए शिम बॉक्स नियुक्ति को दिखाया गया है। यह मात्रा सीधे quadriceps में तार के नीचे रखा और एक गहराई है कि सतह का तार के क्षेत्र के भीतर पर्याप्त संकेत और उचित shimming सुनिश्चित शामिल किया गया है।

चित्रा 4
चित्रा 4. डाटा अधिग्रहण।
ए) आराम से कम एक प्रतिनिधि 31 पी अधिग्रहण दिखाया गया है। पीसीआर बड़ी एकल चोटी है, और वहाँ कम से कम शोर (बाएं) है। दो बड़े चोटियों, गड़बड़ी और पीसीआर (दाएं) में प्रोटोकॉल के परिणाम के व्यायाम के भाग के दौरान एक ठेठ अधिग्रहण। व्यायाम की प्रगति, गड़बड़ी और पीसीआर चोटियों क्रमश: बढ़ाने के लिए और कम हो जाएगा। बी) के आराम और व्यायाम के बाद में पीसीआर शिखर ऊंचाई की तुलना में कम से कम एक ~ 30% कमी प्रकट करना चाहिए। इसे देखें alculation आदेश व्यायाम अध्ययन के सफल समापन सुनिश्चित करने के लिए स्कैनर कंसोल पर किया जाना चाहिए।

चित्रा 5
चित्रा 5. विश्लेषण।
चरण सुधार और एक प्रतिनिधि स्पेक्ट्रम के apodization दिखाया गया है। ए) एक संयुक्त राष्ट्र शिखर चरणबद्ध और शोर की उपस्थिति है कि चोटियों को धुंधला दिखा एक कच्चे स्पेक्ट्रम। बी) 0 वें दिखा स्पेक्ट्रम - और 1 सेंट -order चरण सुधार। पीसीआर केंद्र आवृत्ति पर स्थित चोटी आसानी से पहचाना है, लेकिन अन्य मेटाबोलाइट चोटियों अभी भी छिप कर रहे हैं। सी) स्पेक्ट्रम एक Lorentzian लाइन आकार के साथ apodization के बाद, शोर में कमी और 3 एटीपी चोटियों के बेहतर दृश्य और PDE और गड़बड़ी चोटी में जिसके परिणामस्वरूप। यह स्पेक्ट्रम Amares उपकरण के साथ चोटी मात्रा का ठहराव के लिए तैयार है। फ़ाइलें / ftp_upload / 54977 / 54977fig5large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
चित्रा 6. 31 स्वस्थ विषयों में PMRS।
ए) यह आंकड़ा तेजी से अर्ध स्थिर घुटने विस्तार व्यायाम के साथ अपनी कमी के बाद phosphocreatine (पीसीआर) एकाग्रता की वसूली से पता चलता है। लाइन कदम 5.6 में वर्णित है, वसूली समय लगातार τ दिखाए साथ घातीय वसूली समारोह के फिट प्रतिनिधित्व करता है; इस समय लगातार mitochondrial ऑक्सीडेटिव समारोह की एक अच्छी तरह से स्थापित बायोमार्कर है। बी) 31 PMRS तकनीक reproducibility के नरम-Altman विश्लेषण एक मतलब अंतर परीक्षणों के बीच पीसीआर वसूली समय के लिए 1.03 4.83 सेकंड के मानक विचलन को दर्शाता है; विभिन्नता का गुणांक 4.66 है।http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54977/54977fig6large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 7
7 चित्रा 31 गैर चल विषयों में PMRS।
एक गैर चल विषय के 31 PMRS परीक्षा से एक प्रतिनिधि पीसीआर वसूली की अवस्था में दिखाया गया है। ध्यान दें कि 64% की एक पीसीआर कमी इस अभ्यास के प्रोटोकॉल के साथ प्राप्त किया गया था। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

आंकड़ा 8
8. 31 CRSP विषयों में PMRS चित्रा।
पीसीआर recov की तुलनाery बार नियंत्रण में क्रमिक रूप से गरीब mitochondrial ऑक्सीडेटिव क्षमता, गैर मधुमेह, मधुमेह और विषयों को दर्शाता है। त्रुटि सलाखों के मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करते।

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Discussion

यह पत्र 31 PMRS परीक्षा है कि धारावाहिक और noninvasive इन विवो कंकाल की मांसपेशी mitochondrial समारोह की माप परमिट के लिए एक मानक प्रोटोकॉल का वर्णन है। प्रोटोकॉल जब उपापचयी सिंड्रोम के बढ़ते बोझ और इसके परिणामस्वरूप रुग्णता और मृत्यु दर को लक्षित कर जांच की चौड़ाई पर विचार काफी अपील करती है। यह 31 PMRS प्रोटोकॉल स्कैनर समय की एक न्यूनतम राशि की आवश्यकता है और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मिसेज सुविधाओं के साथ किसी भी केन्द्र पर विषयों में व्यापक चयापचय जांच में शामिल किया जा सकता है।

प्रोटोकॉल के भीतर महत्वपूर्ण कदम

Contraindications- एमआर परीक्षाओं से पहले, यह संभावित मतभेद के लिए विषयों स्क्रीन करने के लिए महत्वपूर्ण है। 1) ipsilateral घुटने या कूल्हे प्रत्यारोपण (चाहे ओ: ठेठ एमआर बहिष्कार मानदंडों के अलावा, निम्नलिखित इस प्रोटोकॉल को लागू करने से पहले विचार किया जाना चाहिएएफ एमआर संगतता) कलाकृतियों, 2) की स्थिति है कि रक्त प्रवाह या निचले अंगों (जैसे, परिधीय धमनी रोग), 3) में असमर्थता प्रतिरोधक quadriceps विस्तार व्यायाम प्रदर्शन करने के लिए ऑक्सीजन का वितरण सीमित है, और 4) में असमर्थता लेटने से बचने के लिए लगभग 30 मिनट।

मोशन विषय के quadriceps के लिए सम्मान और मेज के अधीन की जांघ रिश्तेदार के आंदोलन के साथ 31 पी कुंडली के आंदोलन reduction- विरूपण साक्ष्य को कम से कम किया जाना चाहिए। सुनिश्चित करें कि कुंडल सुरक्षित रूप से इस विषय के पैर करने के लिए और वह यह है कि प्रतिरोधक पट्टियाँ सुरक्षित रूप से परीक्षा की मेज पर बांधा जाता बांधा जाता है। लात मार के दौरान और वहाँ अभ्यास के दौरान तार का कोई रोटेशन है कि यह सुनिश्चित करना है कि इस विषय की एड़ी कोई में अधिक से अधिक 5 उगता द्वारा इस परीक्षण। परीक्षा की मेज से।

अर्जन

व्यायाम गुणवत्ता-विषय के लिए व्यायाम करना चाहिएपीसीआर में कम से कम एक 30% कमी chieve। इस प्रोटोकॉल के लिए, हमने पाया कि चल विषयों के लिए व्यायाम के 30 एस और गैर चल विषयों के लिए 60 एस इस लक्ष्य को प्राप्त होता है। हमने देखा है कि गैर चल विषयों लात प्रति कम बल डालती है और इसलिए पर्याप्त कमी के लिए एक लंबा अंतराल की आवश्यकता है।

विश्लेषण के तरीकों यहाँ वर्णित एक रूपरेखा आत्मीयता को कम करने और स्वचालन अधिकतम करने के लिए प्रदान करते हैं। स्पेक्ट्रा के विश्लेषण के लिए उपयोगकर्ता इनपुट मापदंडों के चयन के आदेश reproducibility सुनिश्चित करने के लिए सावधानी से किया जाना चाहिए।

संशोधन और समस्या निवारण

Spectrum- के स्पेक्ट्रम शोर दिखाई देता है तो गुणवत्ता सुनिश्चित करना है कि शिम बॉक्स मांसपेशियों के भीतर रखा जाता है। संकेत करने वाली शोर अनुपात में सुधार करने के लिए आकार और शिम बॉक्स की स्थिति को समायोजित करें। जरूरत के रूप में परीक्षण के अधिग्रहण को दोहराएँ।

योग्यता के रूप मेंव्यायाम के रूप में lity यदि अपर्याप्त पीसीआर रिक्तीकरण में प्रारंभिक व्यायाम परिणाम, वहाँ कई संशोधनों कि समस्याओं का निवारण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है: 1) पट्टियाँ कड़ा किया जा सकता, प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए; 2) विषय है जो परिश्रम बढ़ जाती है, तेजी से किक करने के लिए निर्देश दिए जा सकते हैं; या 3) निरंतर व्यायाम की अवधि बढ़ाई जा सकती है। हालाँकि, ध्यान दें कि अधिक व्यायाम बदल पीएच में परिणाम कर सकते हैं और एसिडोसिस करने के लिए ले जा सकता है, OXPHOS वसूली कैनेटीक्स 61 को बाधित कर सकते हैं। यह 3 मिनट की एक अधिकतम करने के लिए व्यायाम के लिए समय सीमित करने से बचा जा सकता है।

तकनीक की सीमाएं

एक मांसपेशी बायोप्सी विश्लेषण इस तरह mitochondrial सामग्री और आकार, साथ ही mitochondrial अधिकतम एटीपी संश्लेषण की दर के रूप में विशिष्ट mitochondrial विशेषताओं की माप के लिए परमिट। हालांकि, यह ध्यान दें कि इन विवो 31 PMRS का उपयोग कर माप इन di की कुल प्रतिनिधित्व महत्वपूर्ण हैरंगरूट उपायों, इस तरह की मांसपेशियों को ऑक्सीजन युक्त रक्त की आपूर्ति के रूप में microvascular अतिरिक्त mitochondrial कारकों के अलावा। इस प्रकार, स्थितियों कम ऑक्सीजन की आपूर्ति या अन्य कारकों की वजह से microvasculature की स्थिति प्रश्न में है जहां में, यह mitochondrial स्थिति के एक स्पष्ट सूचक प्रदान नहीं होगा। दरअसल, यह मांसपेशियों की अधिकतम ऑक्सीडेटिव एटीपी संश्लेषण, जो OXPHOS और microvascular मुद्दों में से कुछ संयोजन प्रतिबिंबित कर सकते हैं के vivo स्थिति का संकेत होगा।

व्यायाम 31 PMRS इस काम में विस्तृत प्रोटोकॉल की एक सीमा है काम उत्पादन के मानकीकरण की कमी है। मानकीकरण की यह कमी तंत्र की आवश्यकता है, और इस तरह इस प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन सरल करता है। हालांकि, यह एक ऐसी ताकत और fatigability, और चयापचय के उपाय करने के लिए उनके रिश्ते के रूप में अन्य मानकों के मात्रात्मक मूल्यांकन की अनुमति नहीं की कीमत पर आता है। नतीजतन, परिश्रम के स्तर पर अलग पीसीआर को प्रभावित कर सकताअंतर्निहित mitochondrial दोष की गंभीरता से परे वसूली समय। एक पर्याप्त पीसीआर कमी सुनिश्चित करने के द्वारा इन प्रभावों को कम कर सकते हैं और आगे समायोज्य प्रतिरोध और औसत दर्जे का काम outputs के साथ एमआर संगत ergometers का उपयोग करके काम उत्पादन मानकीकृत कर सकते हैं।

मौजूदा या वैकल्पिक तरीके के लिए सम्मान के साथ तकनीक का महत्व

सीधे कंकाल की मांसपेशी में mitochondrial समारोह यों की क्षमता जब मानक चयापचय व्यायाम परीक्षण की तुलना में 31 PMRS तकनीक का मुख्य लाभ है। इनवेसिव पेशी बायोप्सी एकल फाइबर 66 में माप देता है, हालांकि परिचर जोखिम है कि सीरियल मूल्यांकन की आवश्यकता होती है जांच के लिए यह कम आकर्षक बनाने के साथ। लगभग अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी 67 दृष्टिकोण के आधार पर विशेष रूप से मोटापे से ग्रस्त रोगियों, जहां वसा का मिमी के रूप में छोटे रूप में 5 attenuates NIRS एस में, प्रवेश गहराई से सीमित किया जा सकता20% 68 से ignal। इसके अलावा, तकनीक मांसपेशियों और एमआर आधारित तकनीक द्वारा afforded अन्य प्रणालियों के बहुआयामी मूल्यांकन करने के लिए उधार नहीं करता है। इसके अतिरिक्त, मांसपेशियों की ऊर्जा बढ़ाता के लिए आक्रामक बायोप्सी विधियों के विपरीत, इस गैर-आक्रामक और गैर विनाशकारी उपाय के दोहराया बरकरार मांसपेशियों में चयापचय की स्थिति के उपायों, यह विषय आबादी और उपचारात्मक उपायों के मूल्यांकन के लिए लाभप्रद बनाने के लिए परमिट।

भविष्य के अनुप्रयोगों

इस 31 PMRS तकनीक माहिर के बाद संभावित अनुप्रयोगों विशिष्ट mitochondrial दोष या चयापचय विकारों का एक व्यापक रेंज से किसी के साथ रोगों के मूल्यांकन में शामिल हैं। गरीब कार्डियक आउटपुट के साथ रोगियों में, मौजूदा तकनीक बिगड़ा कार्य क्षमता की पहचान कर सकते हैं लेकिन किस स्तर पर शिथिलता होता है (जैसे, कंकाल की मांसपेशी, हृदय, फेफड़े या) स्थापित नहीं कर सकते। यह विशेष रूप से होगाएकीकृत प्रोटोकॉल है कि चयापचय उपायों और हृदय assays के क्रम में व्यक्तिगत उपचारों की सुविधा के लिए विषय विशेष कम क्षमता के मूल कारणों की पहचान करने के साथ 31 PMRS गठबंधन विकसित करने के लिए दिलचस्प है।

हम महत्वपूर्ण लक्षित चिकित्सा और उपायों की विस्तृत उदाहरण है कि mitochondrial समारोह के vivo मार्कर के उपयोग से लाभ होता है। एक मानकीकृत 31 PMRS व्यायाम प्रोटोकॉल, एक ऊपर विस्तृत जैसे, दोनों बुनियादी और हस्तक्षेप अध्ययन में कंकाल की मांसपेशी mitochondrial क्षमता का विवो मार्कर में इस महत्वपूर्ण के अधिक व्यापक उपयोग के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
1.5 T MR Scanner Siemens manufacturer will not affect results
10 cm 31P transmit-receive coil, 1.5T compatible PulseTeq manufacturer will not affect results
3 fl oz Baby Oil Johnson & Johnson manufacturer will not affect results
Foam triangle cushion (Knee) Siemens manufacturer will not affect results
(3) plastic buckle resistive straps; table to table Siemens manufacturer will not affect results
(1) plastic buckle resistive strap; self-connecting Siemens

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References

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चिकित्सा अंक 119 चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी फास्फोरस mitochondrial आक्सीकारक फास्फारिलीकरण क्षमता कंकाल की मांसपेशी गतिशील
फास्फोरस-31 चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी: मापने के लिए एक उपकरण<em&gt; Vivo</em&gt; मानव कंकाल की मांसपेशी में Mitochondrial ऑक्सीडेटिव Phosphorylation क्षमता
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Kumar, V., Chang, H., Reiter, D. A., … More

Kumar, V., Chang, H., Reiter, D. A., Bradley, D. P., Belury, M., McCormack, S. E., Raman, S. V. Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle. J. Vis. Exp. (119), e54977, doi:10.3791/54977 (2017).

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