Магнитно-резонансная спектроскопия ( MRS ) in vivo - это специализированный метод, связанный с магнитно-резонансной томографией (MRI) . [1] [2]
Магнитно-резонансная спектроскопия (MRS), также известная как спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) , представляет собой неинвазивный аналитический метод без ионизирующего излучения, который использовался для изучения метаболических изменений при опухолях головного мозга , инсультах , судорожных расстройствах, болезни Альцгеймера. , депрессия и другие заболевания головного мозга. Он также использовался для изучения метаболизма других органов, таких как мышцы . В случае мышц ЯМР используется для измерения содержания внутримиоцеллюлярных липидов (IMCL). [3]
Магнитно-резонансная спектроскопия - это аналитический метод, который можно использовать в дополнение к более распространенной магнитно-резонансной томографии (МРТ) при характеристике ткани. Оба метода обычно получают сигнал от протонов водорода (также используются другие эндогенные ядра, такие как ядра углерода, азота и фосфора), но МРТ получает сигнал в основном от протонов, которые находятся в воде и жире, которых примерно в тысячу раз больше, чем молекулы, обнаруженные с помощью MRS. В результате MRI часто использует больший доступный сигнал для получения очень чистых 2D-изображений, тогда как MRS очень часто получает сигнал только из одной локализованной области, называемой «вокселем». MRS можно использовать для определения относительных концентраций и физических свойств различных биохимических веществ, часто называемых «метаболитами» из-за их роли в метаболизме .
Получение данных
Получение сканирования MRS очень похоже на сканирование MRI с несколькими дополнительными шагами, предшествующими получению данных. Эти шаги включают:
- Шиммирование магнитного поля: этот шаг предпринимается для коррекции неоднородности магнитного поля путем настройки различных импульсов в направлениях x, y и z. Этот шаг обычно автоматизирован, но его можно выполнить вручную.
- Подавление сигнала воды: поскольку молекулы воды содержат водород, а относительная концентрация воды к метаболитам составляет около 10 000: 1, сигнал воды часто подавляется или пики метаболитов не будут различимы в спектрах. Это достигается за счет добавления импульсов подавления воды. Последние достижения позволяют протонному MRS без подавления воды. [4]
- Выбор спектроскопической техники: тщательное планирование измерений важно в контексте конкретного эксперимента.
- Спектроскопия одиночного вокселя (SVS): имеет минимальное пространственное разрешение приблизительно 1 см 3 и имеет самый чистый спектр, свободный от нежелательных артефактов из-за небольшого полученного объема, что приводит к легкой регулировке и меньшему количеству нежелательных сигналов извне вокселя.
- Магнитно-резонансная спектроскопическая визуализация (MRSI): 2-мерный (или 3-мерный) метод MRS, который использует направления двух / трех фазового кодирования для создания двух / трехмерной карты спектров. Недостатки этого метода заключаются в том, что для двух / трех направлений фазового кодирования требуется длительное время сканирования, а больший объем сбора данных с большей вероятностью приведет к появлению артефактов из-за более слабого шиммирования, отсутствия подавления воды, а также присущей синк -функции распределения точек. из-за конечной выборки k-пространства, которая приводит к просачиванию сигнала от одного вокселя во все остальные.
Количественная оценка данных
Во время сбора данных сканирование получает необработанные данные в виде спектров. Эти необработанные данные должны быть количественно определены для достижения значимого понимания спектра. Эта количественная оценка достигается с помощью линейной комбинации. [5] Линейная комбинация - это метод, в котором используются базисные наборы. Базовые наборы представляют собой преобразованные спектральные формы (т.е. сдвинутые, расширенные, фазированные), полученные с помощью численного моделирования или экспериментально измеренные в фантомах. С помощью базисных наборов исходные данные теперь могут быть количественно определены как измеренные концентрации различных химических веществ. Для этого используется программное обеспечение. LCModel, коммерческое программное обеспечение, на протяжении большей части своей истории было стандартным пакетом количественной оценки программного обеспечения. Однако сейчас существует множество бесплатных пакетов для количественной оценки: AMARES, AQSES, Gannet, INSPECTOR, jMRUI, TARQUIN и другие. [5]
Перед линейной комбинацией для количественной оценки данных использовалось извлечение пиков. Однако это больше не популярно и не рекомендуется. [5] Извлечение пиков - это метод, который объединяет область под сигналом. Несмотря на кажущуюся простоту, у этой техники есть несколько недостатков. В основном, индивидуальные используемые лоренцевы формы не масштабируются для соответствия сложности спектральных форм J-связанных метаболитов и слишком просты, чтобы различить перекрывающиеся пики. [5]
Последовательности импульсов
Подобно МРТ, MRS использует последовательности импульсов для получения сигнала от нескольких разных молекул для генерации спектров вместо изображения. В MRS используются два основных метода последовательности импульсов - STEAM (метод получения стимулированного эхо) и PRESS (точечная спектроскопия). С точки зрения преимуществ STEAM лучше всего подходит для визуализации метаболитов с более коротким T2 и более низким SAR, в то время как PRESS имеет более высокий SNR, чем STEAM. Помимо STEAM и PRESS в качестве основных последовательностей, используемых в магнитно-резонансной спектроскопии in vivo , существуют адиабатические импульсы. Адиабатические импульсы создают равномерные углы поворота, когда существует крайняя неоднородность B 1 . Таким образом, эти последовательности позволяют нам достичь возбуждения, которое обеспечивает искомую нечувствительность B 1 и нерезонансность ВЧ-катушки и объекта выборки. В частности, адиабатические импульсы решают проблему пропадания сигнала, возникающего из-за различных конфигураций потока B 1 , возникающих в результате использования поверхностных передающих катушек и использования обычных импульсов. [6] Адиабатические импульсы также полезны для ограничения пиковой мощности РЧ для возбуждения и снижения нагрева ткани.
Последовательности пространственной локализации
В PRESS двумя главными недостатками являются длительное время эхо-сигнала (TE) и артефакты смещения химического сдвига (CSD). [7] Длительное время эха возникает из-за того, что PRESS использует два импульса 180 °, в отличие от STEAM, который использует только импульсы 90 °. Длительность 180-градусных импульсов обычно больше, чем 90-градусных, потому что для полного изменения вектора суммарной намагниченности требуется больше энергии, чем только 90-градусная. Артефакты смещения химического сдвига частично возникают из-за менее оптимальных профилей выбора срезов. Множественные импульсы 180 ° не позволяют получить очень короткий TE, что приводит к менее оптимальному профилю выбора срезов. Кроме того, несколько импульсов 180 ° означают меньшую ширину полосы и, следовательно, большее смещение химического сдвига. В частности, артефакты смещения химического сдвига возникают из-за того, что сигналы с разными химическими сдвигами подвергаются различным выборкам срезов с частотным кодированием и, следовательно, не происходят из одного и того же объема. Кроме того, этот эффект усиливается при более высокой напряженности магнитного поля.
SPECIAL состоит из пространственно-селективного инверсионного импульса предварительного возбуждения (обычно AFP), за которым следуют пространственно-селективные импульсы возбуждения и перефокусировки, оба из которых обычно являются SLR или усеченными синк-импульсами. [5]
SPECIAL - это гибрид PRESS и Image-Selected In vivo Spectroscopy (ISIS). ISIS обеспечивает пространственную локализацию в трех пространственных измерениях с помощью серии из восьми избирательных срезов прединверсионных импульсов, которые могут быть соответствующим образом расположены так, чтобы сумма восьми циклов удаляла весь сигнал за пределами желаемой трехмерной области. [5] SPECIAL получает пространственную локализацию только из одного измерения с помощью импульсов инверсии перед возбуждением (циклически включаются и выключаются через каждый второй период повторения [TR]), что делает его двухцикловой последовательностью.
Использование преинверсионного импульса для удаления одного импульса перефокусировки (по сравнению с PRESS) - это то, что позволяет SPECIAL достичь короткого TE, достигая минимум 2,2 мс на доклиническом сканере в мозге крысы, при этом имея возможность восстановить полный сигнал и низкий, как 6 мсек на клиническом сканере 3T. [5]
Самый большой недостаток SPECIAL и SPECIAL-sLASER заключается в том, что они представляют собой двухцикловые схемы, и систематические изменения между циклами будут проявляться в их различном спектре. Загрязнение липидов является особенно большой проблемой для SPECIAL, и ее решают тремя разными способами.
Первый - через OVS, который уменьшит загрязнение липидными сигналами, исходящими извне воксела, хотя это происходит за счет увеличения SAR. Во-вторых, не устанавливать амплитуду импульса инверсии предварительного возбуждения равной нулю каждый второй TR, а вместо этого сдвигать положение этой плоскости ISIS таким образом, чтобы возбужденный объем для состояния выключения находился за пределами объекта. Было показано, что это значительно снижает липидное загрязнение, предположительно возникающее из-за взаимодействия между радиочастотным импульсом и липидными компартментами из-за неполной релаксации, переноса намагниченности или гомоядерного эффекта Оверхаузера, хотя точный механизм остается неизвестным. [5] В-третьих, использование эхоплоскостного считывания, которое сбрасывает фазу намагниченности извне вокселя, что также существенно снижает липидные артефакты. Все три метода можно комбинировать для преодоления липидного загрязнения. [5]
Использует
MRS позволяет врачам и исследователям получить биохимическую информацию о тканях в организме человека в неинвазивным способом (без необходимости биопсии ), в то время как МРТ только дает им информацию о структуре тела (распределение воды и жира ). [8]
Например, в то время как МРТ может использоваться для диагностики рака , MRS потенциально может использоваться для получения информации об агрессивности опухоли. [9] Кроме того, поскольку многие патологии выглядят схожими при диагностической визуализации (например, радиационно-индуцированный некроз и рецидив опухоли после лучевой терапии), MRS может в будущем использоваться для помощи в различении похожих прогнозов.
МРС оборудование может быть настроено (так же , как радио приемник) , чтобы принимать сигналы от различных химических ядер в организме. Наиболее распространенными ядрами для изучения являются протоны ( водород ), фосфор , углерод , натрий и фтор .
Типы биохимикатов ( метаболиты ) , которые могут быть изучены , включают холин отработанных соединения (которые используются , чтобы сделать клеточные мембраны), креатин (химическое вещество , участвующим в энергетическом обмене веществ ), инозит и глюкозу (оба сахаров ), N-ацетиласпартате и аланин и лактат, который повышен в некоторых опухолях.
В настоящее время MRS в основном используется учеными (например, медицинскими физиками и биохимиками ) в качестве инструмента для медицинских исследовательских проектов, но становится ясно, что он также может предоставить врачам полезную клиническую информацию, особенно с открытием того, что его можно использовать. чтобы исследовать концентрацию альфа-Hydroxyglutaric кислоты , которая присутствует только в IDH1 и IDH2 мутировали глиомы , который изменяет предписанный режим лечения.
MRS в настоящее время используется для изучения ряда заболеваний в организме человека , наиболее особенно рака (в мозге , молочной железы и простаты ), эпилепсия , болезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона и хорея Гентингтона . MRS использовался для диагностики туберкулеза гипофиза. [10]
Рак простаты : в сочетании с магнитно-резонансной томографией (МРТ) и с одинаковыми результатами трехмерная МРС может прогнозировать распространенность злокачественного перерождения ткани простаты примерно на 90%. Комбинация обоих методов может быть полезна при планировании биопсии и лечения простаты, а также для контроля успешности лечения. [11]
Пример
Ниже показано МРТ-сканирование мозга (в осевой плоскости, то есть срез головы спереди назад и из стороны в сторону ), показывающее опухоль головного мозга ( менингиому ) в правом нижнем углу. Красный прямоугольник показывает интересующий объем, из которого химическая информация была получена с помощью MRS (куб со сторонами 2 см, который образует квадрат при пересечении среза толщиной 5 мм на снимке MRI).
Каждый биохимический продукт или метаболит имеет разные пики в спектре, которые появляются на известной частоте. Пики, соответствующие аминокислоте аланину , выделены красным (1,4 м.д.). Это пример той биохимической информации, которая может помочь врачам в постановке диагноза . Среди других метаболитов следует отметить холин (3,2 промилле) и креатин (3,0 промилле).
Приложения MRS
Метаболит | Главный химический сдвиг (ppm) | Функция | Приложения in vivo MRS | Клинические применения |
---|---|---|---|---|
N-ацетил аспартат (NAA) [12] : 52–53 | 2,01 |
| Маркер нейрональной плотности Маркер концентрации |
|
N-ацетил аспартилглутамат (NAAG) [12] : 53–54 | 2,04 |
| Сумма NAA и NAAG обеспечивает надежную оценку молекул, содержащих NAA. |
|
Аденозинтрифосфат (АТФ) [12] : 54–55 | 4,20 - 4,80, 6,13, 8,22 |
| Обычно обнаруживается с помощью спектроскопии ЯМР 31 P, труднее обнаружить с помощью спектроскопии ЯМР 1 H |
|
Аланин (Ала) [12] : 55–56. | 1,40 |
| Никто |
|
γ-аминомасляная кислота (ГАМК) [12] : 56–57 | 3,00 |
| Никто |
|
Аскорбиновая кислота (Asc - витамин C) [12] : 57–58. | 4,49 |
| Мишень для приложений с гиперполяризованным 13 C для изображения окислительно-восстановительного статуса in vivo |
|
Аспарагиновая кислота (Asc) [12] : 58 | 3,89 |
| Никто |
|
Карнитин [12] : 82 | 3,21 |
| Никто |
|
Карнозин [12] : 84 | 7.09 |
| Неинвазивный метод измерения внутриклеточного pH с помощью 1 H ЯМР in vivo |
|
Холинсодержащие соединения (tCho) [12] : 59–61 | 3.20 |
| Никто |
|
Лимонная кислота | 2,57, 2,72 |
| Никто |
|
Креатин (Cr) и фосфокреатин (PCr) [12] : 61–82. | 3,03 |
| Никто |
|
Дезоксимиоглобин (DMb) [12] : 87 | 79,00 |
| Никто |
|
Глюкоза (Glc) [12] : 63 | 5,22 |
| Общая цель в приложениях 13 C для изучения метаболических путей |
|
Глутамат (Glu) [12] : 64–65 | 2,20 - 2,40 |
| Разделение глутамата и глутамина становится ненадежным, хотя сумма (Glx) может быть определена количественно с высокой точностью. |
|
Глютамин (Gln) [12] : 65–66 | 2,20 - 2,40 |
| Разделение глутамата и глутамина становится ненадежным, хотя сумма (Glx) может быть определена количественно с высокой точностью. |
|
Глутатион (GSH) [12] : 66–67 > | 3,77 |
| Никто |
|
Глицерин [12] : 67–68 | 3,55, 3,64, 3,77 |
| Трудно наблюдать в спектрах ЯМР 1 H из-за уширения линий. |
|
Глицин [12] : 68 | 3,55 |
| Никто |
|
Гликоген [12] : 68–69 | 3,83 |
| Обычно наблюдается в 13 C ЯМР, но остается неуловимым в 1 H ЯМР. |
|
Гистидин [12] : 59–70 | 7,10, 7,80 |
| Определите внутриклеточный pH с помощью 1 H ЯМР. |
|
Гомокарнозин [12] : 70 | 7.10, 8.10, 3.00 - 4.50 |
| Хороший выбор для мониторинга pH in vivo Из-за перекрытия резонансов ГАМК и гомокарнозина, резонанс ГАМК H-4 при 3,01 м.д. представляет собой «общую ГАМК», представляющую сумму ГАМК и гомокарнозина. |
|
β-гидроксибутират (BHB) [12] : 70–71. | 1.19 |
| Никто |
|
2-гидроксиглутарат (2HG) [12] : 71–72 | 1,90 |
| Никто |
|
мио- инозитол (mI) [12] : 72–73 | 3,52 |
| Никто |
|
сцилло- инозитол (sI) [12] : 72–73 | 3,34 |
| Никто |
|
Лактат (Lac) [12] : 73–74. | 1,31 |
| Никто |
|
Липиды [12] : 87 | 0,9 - 1,5 |
| Высокое содержание липидов - одна из основных причин ограниченного применения 1 H ЯМР вне мозга. |
|
Макромолекулы [12] : 74–76 | 0,93 (MM1), 1,24 (MM2), 1,43 (MM3), 1,72 (MM4), 2,05 (MM5), 2,29 (MM6), 3,00 (MM7), 3,20 (MM8), 3,8 - 4,0 (MM9), 4,3 (MM10) ) |
| Значительная часть наблюдаемого сигнала - это макромолекулярные резонансы, лежащие в основе остальных метаболитов. Короткие константы времени релаксации T 2 эффективно устраняют макромолекулярные резонансы из спектров 1 H ЯМР с длительным временем эхо Разница в релаксации T 1 между метаболитами и макромолекулами используется для уменьшения вклада экстракраниального липидного сигнала. |
|
Никотинамид-аденин-динуклеотид (NAD + ) [12] : 76 | 9.00 |
| 31 P ЯМР позволяет обнаруживать как NAD +, так и NADH, в то время как 1 H ЯМР не позволяет обнаруживать NADH. |
|
Фенилаланин [12] : 76–77 | 7.30 - 7.45 |
| Никто |
|
Пируват [12] : 77–78 | 2,36 |
| Только соединение, одобренное FDA для гиперполяризованного 13 C ЯМР |
|
Серин [12] : 78 | 3,80 - 4,00 |
| Никто |
|
Таурин (Тау) [12] : 79–80. | 3,25, 3,42 |
| Никто |
|
Треонин (Thr) [12] : 80 | 1,32 |
| Никто |
|
Триптофан (Trp) [12] : 80 | 7.20, 7.28 |
| Никто |
|
Тирозин (Tyr) [12] : 81 | 6,89 - 7,19 |
| Никто |
|
Вода [12] : 81–82 | 4,80 |
| Ссылка на внутреннюю концентрацию Химический сдвиг воды, используемый для неинвазивного обнаружения изменений температуры in vivo |
|
В 1- часовой магнитно-резонансной спектроскопии каждый протон можно визуализировать с определенным химическим сдвигом (положение пика по оси x) в зависимости от его химического окружения. Этот химический сдвиг продиктован соседними протонами внутри молекулы. Следовательно, метаболиты можно охарактеризовать своим уникальным набором химических сдвигов 1 H. Метаболиты, которые исследует MRS, имеют известные ( 1 H) химические сдвиги, которые ранее были идентифицированы в спектрах ЯМР. Эти метаболиты включают:
- N-ацетил-аспартат (NAA): с его основным резонансным пиком в 2,02 ppm, снижение уровней NAA указывает на потерю или повреждение нейрональной ткани, что является результатом многих типов повреждений головного мозга. Его присутствие в нормальных условиях указывает на целостность нейронов и аксонов.
- Холин : известно, что с его основным пиком в 3,2 частей на миллион холин связан с мембранным обновлением или увеличением деления клеток. Повышенный холин указывает на увеличение производства клеток или разрушение мембран, что может указывать на демиелинизацию или наличие злокачественных опухолей.
- Креатин и фосфокреатин : с его основным пиком в 3,0 ppm креатин отмечает метаболизм энергии мозга. Постепенная потеря креатина в сочетании с другими основными метаболитами указывает на гибель тканей или гибель основных клеток в результате болезни, травмы или отсутствия кровоснабжения. Повышение концентрации креатина может быть реакцией на черепно-мозговую травму. Отсутствие креатина может указывать на редкое врожденное заболевание.
- Липиды : с их основными алифатическими пиками, расположенными в диапазоне 0,9–1,5 частей на миллион, увеличение липидов также указывает на некроз . Эти спектры легко загрязняются, поскольку липиды присутствуют не только в головном мозге, но и в других биологических тканях, таких как жир в коже черепа и области между скальпом и черепом.
- Лактат : представляет собой систему AX3, которая дает дублет (два симметричных пика) с центром около 1,31 частей на миллион и квартет (четыре пика с относительной высотой пиков 1: 2: 2: 1) с центром около 4,10 частей на миллион. Дублет при 1,31 ч. / Млн обычно определяется количественно, поскольку квартет может быть подавлен за счет водонасыщения или скрыт остаточной водой. У здоровых людей лактат не виден, так как его концентрация ниже предела обнаружения MRS; однако наличие этого пика указывает на инициирование гликолиза в среде с дефицитом кислорода. Несколько причин этого включают ишемию , гипоксию , митохондриальные нарушения и некоторые типы опухолей.
- Мио-инозитол : с его основным пиком в 3,56 частей на миллион, было замечено, что увеличение мио-инозитола нарушается у пациентов с болезнью Альцгеймера, деменцией и ВИЧ.
- Глутамат и глутамин : эти аминокислоты отмечены серией резонансных пиков от 2,2 до 2,4 частей на миллион. Гипераммонемия и печеночная энцефалопатия - два основных состояния, которые приводят к повышению уровня глутамина и глутамата. MRS, используемый в сочетании с MRI или другими методами визуализации, может использоваться для обнаружения изменений концентраций этих метаболитов или значительно аномальных концентраций этих метаболитов.
- ГАМК может быть обнаружен в первую очередь по его пикам при приблизительно 3,0 ppm, однако, поскольку креатин имеет сильный синглет при 3,0 ppm с примерно 20-кратной амплитудой, для точного количественного определения ГАМК необходимо использовать метод, использующий J-связь . Наиболее распространенными методами для этого являются редактирование J-разницы (MEGA) или J-разрешение (как используется в JPRESS).
- Глутатион также может быть обнаружен по его пику при пике 3,0 частей на миллион, однако, как и ГАМК, он также должен использовать метод, который использует J-соединение для удаления наложенного креатинового сигнала.
Ограничения MRS
Основным ограничением MRS является его низкий доступный сигнал из-за низкой концентрации метаболитов по сравнению с водой. По сути, он имеет плохое временное и пространственное разрешение. Тем не менее, ни один альтернативный метод не может количественно оценить метаболизм in vivo неинвазивно, и поэтому MRS остается ценным инструментом для исследований и ученых-клиницистов.
Кроме того, несмотря на недавние усилия по достижению международного экспертного консенсуса по методологическим деталям, таким как шимминг, [13] коррекция движения, [14] спектральное редактирование [15] спектроскопическая нейровизуализация, [16] другие передовые методы сбора данных, [17] обработка данных и количественная оценка, [18] применение к мозгу, [19] применение протонной спектроскопии к скелетным мышцам, [20] применение фосфора к скелетным мышцам, [21] описание методов, [22] отчет о результатах, [23] и другие соображения, опубликованные в настоящее время реализации в vivo магнитно-резонансная спектроскопия объединена в литературу, демонстрирующую широкий спектр индивидуальных методов сбора, обработки, количественной оценки и составления отчетов. [24] Эта ситуация может способствовать низкой чувствительности и специфичности, например, протонной магнитно-резонансной спектроскопии in vivo к таким заболеваниям, как рассеянный склероз , которые продолжают опускаться ниже клинически благоприятных пороговых значений, например, для диагностики. [24]
Непротонный ( 1 ч) MRS
31 Магнитно-резонансная спектроскопия фосфора
По клиническому успеху 1 H MRS может соперничать только 31 P MRS. Это в значительной степени из-за относительно высокой чувствительности ЯМР фосфора (7% протонов) в сочетании со 100% естественным содержанием. [12] : 90–93 Следовательно, высококачественные спектры снимаются за считанные минуты. Даже при низкой напряженности поля достигается высокое разрешение спектров из-за относительно большой (~ 30 ppm) дисперсии химического сдвига для фосфатов in vivo. Клинически фосфорный ЯМР превосходен, потому что он обнаруживает все метаболиты, играющие ключевую роль в энергетическом метаболизме тканей, и может косвенно определять внутриклеточный pH. Однако фосфорный ЯМР в основном затруднен из-за ограниченного числа метаболитов, которые он может обнаружить. [12] : 90–93
13 Углеродная магнитно-резонансная спектроскопия
В отличие от фосфорного ЯМР, углеродный ЯМР является нечувствительным методом. Это происходит из-за того, что 13 C ЯМР имеет низкое содержание (1,1%) и низкое гиромагнитное отношение углерода. [12] : 93–96 Такое низкое содержание объясняется тем, что 12 C не имеет магнитного момента, что делает его неактивным для ЯМР, что приводит к использованию 13 C для целей спектроскопии. Однако эту низкую чувствительность можно улучшить за счет развязки, усреднения, передачи поляризации и больших объемов. [12] : 93–96 Несмотря на низкое естественное содержание и чувствительность 13 C, 13 C MRS использовался для изучения нескольких метаболитов, особенно гликогена и триглицеридов. [12] : 93–96 Он оказался особенно полезным для получения информации о метаболических потоках от предшественников, меченных 13 C. [12] : 93–96 Существует большое совпадение в том, что 1 H MRS и 13 C MRS могут получить спектрально, и большая причина в сочетании с высокой чувствительностью 1 H MRS, почему 13 C MRS никогда не находили такого широкого применения, как 1 H MRS. . См. Также МРТ гиперполяризованного углерода-13 .
23 Магнитно-резонансная спектроскопия натрия
ЯМР натрия печально известен своей низкой чувствительностью (9,2% относительно чувствительности к протонам) и низким отношением сигнал / шум из-за низкой концентрации натрия (30–100 мМ), особенно по сравнению с протонами (40–50 М). [12] : 96–102. Однако интерес к ЯМР натрия возродился благодаря недавнему значительному увеличению отношения сигнал / шум в сильных магнитных полях, наряду с улучшенными конструкциями катушек и оптимизированными последовательностями импульсов. Есть большие надежды на клинический потенциал ЯМР натрия, потому что обнаружение аномального внутриклеточного натрия in vivo может иметь значительный диагностический потенциал и раскрыть новое понимание гомеостаза электролиза тканей. [12] : 96–102
19 Магнитно-резонансная спектроскопия фтора
ЯМР фтора имеет высокую чувствительность (82% по отношению к чувствительности к протонам) и 100% естественное содержание. [12] : 102–104 Однако важно отметить, что в биологических тканях не обнаруживаются эндогенные соединения, содержащие 19 F, и, следовательно, сигнал фтора исходит от внешнего эталонного соединения. Поскольку 19 F не обнаружен в биологических тканях, 19 F не должен сталкиваться с помехами от фоновых сигналов, как 1 H MRS in vivo с водой, что делает его особенно эффективным для фармакокинетических исследований. 1 H MRI обеспечивает анатомические ориентиры, а 19 F MRI / MRS позволяет нам отслеживать и отображать конкретные взаимодействия определенных соединений. [12] : 102–104 in vivo 19 F MRS можно использовать для мониторинга поглощения и метаболизма лекарств, изучения метаболизма анестетика, определения мозгового кровотока и измерения с помощью фторированных соединений («зондов») различных параметров, таких как pH, уровень кислорода и концентрация металлов. [12] : 102–104
Смотрите также
- Функциональная магнитно-резонансная спектроскопия головного мозга
- Магнитно-резонансная томография
- Передача намагниченности
- ЯМР
- ЯМР спектроскопия
Рекомендации
- ^ Dappert A, Guenther RS, Peyrard S, ред. (1992). Магнитно-резонансная спектроскопия in vivo . Берлин: Springer-Verlag . ISBN 978-3-540-55029-7.
- ^ Янсен Дж. Ф., Бэкес WH, Николай К., Коой МЭ (август 2006 г.). «1H МР-спектроскопия головного мозга: абсолютное количественное определение метаболитов». Радиология . 240 (2): 318–32. DOI : 10,1148 / radiol.2402050314 . PMID 16864664 .
- ^ Preul MC, Caramanos Z, Collins DL, Villemure JG, Leblanc R, Olivier A и др. (Март 1996 г.). «Точная неинвазивная диагностика опухолей головного мозга человека с помощью протонной магнитно-резонансной спектроскопии». Природная медицина . 2 (3): 323–5. DOI : 10.1038 / nm0396-323 . PMID 8612232 . S2CID 30864588 .
- ^ Донг Зи (апрель 2015 г.). «Протон MRS и MRSI мозга без подавления воды». Прогресс в спектроскопии ядерного магнитного резонанса . 86–87: 65–79. DOI : 10.1016 / j.pnmrs.2014.12.001 . PMID 25919199 .
- ^ Б с д е е г ч I Ландхер К., Шульте Р.Ф., Трейси М.С., Суонберг К.М., Чучем С. (апрель 2020 г.). «Теоретическое описание современных 1 H in Vivo магнитно-резонансных спектроскопических импульсных последовательностей». Журнал магнитно-резонансной томографии . 51 (4): 1008–1029. DOI : 10.1002 / jmri.26846 . PMID 31273880 . S2CID 195806833 .
- ^ де Грааф Р.А., Луо Й., Терпстра М., Гарвуд М. (ноябрь 1995 г.). «Спектральное редактирование с адиабатическими импульсами». Журнал магнитного резонанса. Серия B . 109 (2): 184–93. Bibcode : 1995JMRB..109..184D . DOI : 10,1006 / jmrb.1995.0008 . PMID 7582600 .
- ^ ван дер Грааф М. (март 2010 г.). «Магнитно-резонансная спектроскопия in vivo: основная методология и клиническое применение» . Европейский биофизический журнал . 39 (4): 527–40. DOI : 10.1007 / s00249-009-0517-у . PMC 2841275 . PMID 19680645 .
- ^ Gujar SK, Maheshwari S, Björkman-Burtscher I, Sundgren PC (сентябрь 2005 г.). «Магнитно-резонансная спектроскопия». Журнал нейроофтальмологии . 25 (3): 217–26. DOI : 10.1097 / 01.wno.0000177307.21081.81 . PMID 16148633 .
- ^ Фанелли А (2016). «Модели ксенотрансплантатов: визуализация in vivo » . Дата обращения 3 декабря 2017 .
- ^ Сайни К.С., Патель А.Л., Шейх В.А., Магар Л.Н., Пунгаонкар С.А. (август 2007 г.). «Магнитно-резонансная спектроскопия при туберкулеме гипофиза». Сингапурский медицинский журнал . 48 (8): 783–6. PMID 17657390 .
- ^ Mueller-Lisse UG, Scherr M (июнь 2003 г.). «[Магнитно-резонансная спектроскопия простаты 1H]» [Магнитно-резонансная спектроскопия простаты 1H]. Der Radiologe (на немецком языке). 43 (6): 481–8. DOI : 10.1007 / s00117-003-0902-у . PMID 12827263 . S2CID 45663226 .
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au av Де Грааф РА (2019). ЯМР-спектроскопия in vivo: принципы и техника (третье изд.). Хобокен, штат Нью-Джерси. ISBN 978-1-119-38254-6.
- ^ Джучем К., Кудалбу С., де Грааф Р.А., Грюеттер Р., Хеннинг А., Хетерингтон Х.П., Бур В.О. (июнь 2020 г.). « Прокладка B 0 для магнитно-резонансной спектроскопии in vivo: консенсусные рекомендации экспертов». ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4350. DOI : 10.1002 / nbm.4350 . PMID 32596978 . S2CID 220253842 .
- ^ Андронези О.К., Бхаттачарья П.К., Богнер В., Чой И.Ю., Хесс А.Т., Ли П. и др. (Июль 2020 г.). «Методы коррекции движения для MRS: консенсус-рекомендации экспертов». ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4364. DOI : 10.1002 / nbm.4364 . PMC 7855523. PMID 33089547 .
- ^ Чой И.Ю., Андронези О.К., Баркер П., Богнер В., Эдден Р.А., Кайзер Л.Г. и др. (Сентябрь 2020 г.). «Спектральное редактирование в 1 H магнитно-резонансной спектроскопии: консенсусные рекомендации экспертов». ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4411. DOI : 10.1002 / nbm.4411 . PMID 32946145 . S2CID 221786562 .
- ^ Модсли А.А., Андронези О.К., Баркер П.Б., Биззи А., Богнер В., Хеннинг А. и др. (Апрель 2020 г.). «Продвинутая магнитно-резонансная спектроскопическая нейровизуализация: консенсусные рекомендации экспертов». ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4309. DOI : 10.1002 / nbm.4309 . PMC 7606742. PMID 32350978 .
- ^ Оз Г., Дилчанд Д.К., Вейнен Дж. П., Млинарик В., Синь Л., Мекле Р. и др. (Январь 2020 г.). «Усовершенствованные методы магнитно-резонансной спектроскопии 1 H с одним вокселем у людей: рекомендации экспертов». ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4236. DOI : 10.1002 / nbm.4236 . PMC 7347431. PMID 31922301 .
- ^ Near J, Harris AD, Juchem C, Kreis R, Marjańska M, Öz G, et al. (Февраль 2020 г.). «Предварительная обработка, анализ и количественная оценка в одновоксельной магнитно-резонансной спектроскопии: согласованные рекомендации экспертов». ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4257. DOI : 10.1002 / nbm.4257 . PMC 7442593. PMID 32084297 .
- ^ Уилсон М., Андронези О., Баркер П. Б., Барта Р., Бицци А., Болан П. Дж. И др. (Август 2019 г.). «Методологический консенсус по клинической протонной MRS мозга: обзор и рекомендации» . Магнитный резонанс в медицине . 82 (2): 527–550. DOI : 10.1002 / mrm.27742 . PMC 7179569 . PMID 30919510 .
- ^ Krššák M, Lindeboom L, Schrauwen-Hinderling V, Szczepaniak LS, Derave W., Lundbom J, et al. (Февраль 2020 г.). «Протонная магнитно-резонансная спектроскопия в скелетных мышцах: рекомендации экспертов» . ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4266. DOI : 10.1002 / nbm.4266 . PMID 32022964 .
- ^ Meyerspeer M, Boesch C, Cameron D, Dezortová M, Forbes SC, Heerschap A и др. (Февраль 2020 г.). « Магнитно-резонансная спектроскопия 31 P в скелетных мышцах: рекомендации экспертов» . ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4246. DOI : 10.1002 / nbm.4246 . PMID 32037688 .
- ^ Kreis R, Boer V, Choi I.Y, Cudalbu C, de Graaf RA, Gasparovic C, et al. (Август 2020 г.). «Терминология и концепции для характеристики методов МР-спектроскопии in vivo и МР-спектров: Предпосылки и рекомендации экспертов». ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4347. DOI : 10.1002 / nbm.4347 . PMC 7887137. PMID 32808407 .
- ^ Лин А., Андронези О., Богнер В., Чой И. Ю., Коэльо Е., Кудалбу С. и др. (Февраль 2021 г.). «Минимальные стандарты отчетности для магнитно-резонансной спектроскопии in vivo (MRSinMRS): консенсусные рекомендации экспертов» . ЯМР в биомедицине . 34 (5): e4484. DOI : 10.1002 / nbm.4484 . PMID 33559967 .
- ^ а б Сванберг К.М., Ландхер К., Питт Д., Чучем К. (2019). «Количественная оценка метаболической сигнатуры рассеянного склероза с помощью протонной магнитно-резонансной спектроскопии in vivo : текущие проблемы и перспективы на будущее в переводе от протонного сигнала к диагностическому биомаркеру» . Границы неврологии . 10 : 1173. DOI : 10,3389 / fneur.2019.01173 . PMC 6876616 . PMID 31803127 .
Внешние ссылки
- Онлайн-учебник по физике для МРТ и МРТ