Mesurer la dépendance au champ magnétique de relaxation spin-lattice de l'hyperpolarisé [1-13C]pyruvate

Soojin Kim; Francisco Martinez-Santiesteban; Timothy  J. Scholl

doi:10.3791/59399

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Article de méthode

Mesurer la dépendance au champ magnétique de relaxation spin-lattice de l'hyperpolarisé [1-¹³C]pyruvate

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DOI :

10.3791/59399

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13 septembre 2019

Soojin Kim¹ , Francisco Martinez-Santiesteban² , Timothy J. Scholl¹^,²^,³

¹Department of Medical Biophysics, Western University, ²Imaging Research Laboratory, Robarts Research Institute, Western University, ³Ontario Institute for Cancer Research

Dans cet article

Résumé

Nous présentons un protocole pour mesurer la dépendance de champ magnétique du temps de relaxation spin-lattice de ¹³composés C-enrichis, hyperpolarisés au moyen de la polarisation nucléaire dynamique, utilisant la relaxométrie champ-cycle rapide. Plus précisément, nous l'avons démontré avec [1-¹³C]pyruvate, mais le protocole pourrait être étendu à d'autres substrats hyperpolarisés.

Résumé

La limite fondamentale aux applications d'imagerie in vivo des composés hyperpolarisés ¹³C-enrichis est leurs temps finis de relaxation spin-lattice. Divers facteurs influent sur les taux de relaxation, tels que la composition tampon, le pH de la solution, la température et le champ magnétique. À cet égard, le temps de relaxation spin-lattice peut être mesuré aux forces cliniques de champ, mais aux champs inférieurs, où ces composés sont distribués du polariseur et transportés à l'IRM, la relaxation est encore plus rapide et difficile à mesurer. Pour avoir une meilleure compréhension de la quantité de magnétisation perdue pendant le transport, nous avons utilisé la relaxométrie rapide de champ-cyclisme, avec la détection de résonance magnétique de ¹³noyaux de C à 0,75 T, pour mesurer la dispersion de résonance magnétique nucléaire de la temps de relaxation spin-lattice de hyperpolarisé [1-¹³C]pyruvate. La polarisation nucléaire dynamique de dissolution a été employée pour produire des échantillons hyperpolarisés de pyruvate à une concentration de 80 mmol/L et pH physiologique (7,8). Ces solutions ont été rapidement transférées à un relaxomètre rapide de vélo de champ de sorte que la relaxation de la magnétisation d'échantillon pourrait être mesurée en fonction du temps en utilisant un petit angle de flip calibré (3-5 ' . Pour cartographier la dispersion T₁du C-1 du pyruvate, nous avons enregistré des données pour différents champs de relaxation allant de 0,237 mT à 0,705 T. Avec cette information, nous avons déterminé une équation empirique pour estimer la relaxation spin-lattice du substrat hyperpolarisé dans la gamme mentionnée des champs magnétiques. Ces résultats peuvent être utilisés pour prédire la quantité de magnétisation perdue pendant le transport et pour améliorer les conceptions expérimentales pour minimiser la perte de signal.

Introduction

L'imagerie spectroscopique par résonance magnétique (IRM) peut produire des cartes spatiales de métabolites détectés par imagerie spectroscopique, mais son utilisation pratique est souvent limitée par sa sensibilité relativement faible. Cette faible sensibilité des méthodes d'imagerie par résonance magnétique in vivo et de spectroscopie provient du petit degré de magnétisation nucléaire réalisable à la température du corps et des forces raisonnables du champ magnétique. Cependant, cette limitation peut être surmontée par l'utilisation de la polarisation nucléaire dynamique (DNP) pour améliorer considérablement la magnétisation in vitro des substrats liquides, qui sont....