Использование Multi-купе Dynamic один энзим Phantom для исследований гиперполяризованным магнитно-резонансных агентов

Summary

A multi-compartment dynamic phantom is used to simulate some biology of interest for metabolic studies using hyperpolarized magnet resonance agents.

Abstract

Визуализация гиперполяризованных субстратов магнитного резонанса показывает большой клинический посыл для оценки критических биохимических процессов в режиме реального времени. Из-за фундаментальных ограничений, накладываемых гиперполяризованным состояния, обычно используются экзотические методы визуализации и реконструкции. Практическая система для определения характеристик динамических, мульти-спектральных методов визуализации крайне необходимо. Такая система должна воспроизводимо перепросматривать соответствующей химической динамики нормальных и патологических тканей. Наиболее широко используется субстрат на сегодняшний день является гиперполяризованным [1- ¹³ C] -pyruvate для оценки метаболизма рака. Мы опишем фермент на основе системы фантомное, который опосредует превращение пирувата в лактат. Реакцию инициируют путем инъекции гиперполяризованным агента на несколько камер внутри фантома, каждый из которых содержит различные концентрации реагентов, которые контролируют скорость реакции. Несколько отсеков необходимы для обеспечения того, чтобы ИМАПеренять последовательности точно захватить пространственной и метаболической гетерогенности ткани. Эта система будет способствовать развитию и проверки передовых стратегий визуализации, обеспечивая химической динамики, которые не доступны от обычных фантомов, а также контроль и воспроизводимости , что невозможно в естественных условиях.

Introduction

Клиническое воздействие гиперполяризованным магнитно – резонансной томографии (МРТ) ¹³ С-меченых соединений в решающей степени зависит от его способности измерять химические показатели переходов через реальном времени магнитно – резонансной спектроскопии и спектроскопии изображений ^1-5. В процессе разработки и проверки последовательности, динамическое химическое превращение , как правило , достигается за счет в естественных условиях или в моделях ^6-9 пробирке , которые предлагают ограниченные возможности управления и воспроизводимости. Для надежного тестирования и контроля качества, предпочтительнее было бы более управляемая система, которая сохраняет химическое превращение эндемичных для этого измерения. Изложим метод для достижения этого преобразования в воспроизводимым образом с использованием динамического одного фермента фантом.

Большинство исследований с гиперполяризованных ¹³ агентов C сосредоточиться на визуализации гиперполяризованным субстратов в функционирующей биологической среде. Это является очевидным выбором, если цель состоит в том, чтобы изучить биологическиеАль-процессов или определить потенциал для воздействия на клинической помощи. Однако, если характеристика некоторого алгоритма обработки измерительной системы или данных желательно, биологические модели имеют многочисленные недостатки , такие как неотъемлемого пространственной и временной изменчивости ^10. Тем не менее, обычные статические фантомы не имеют химическое превращение , что приводит в действие первичный клинический интерес к МРТ гиперполяризованного подложек, и не могут быть использованы для характеристики обнаружения коэффициентов пересчета или других динамических параметров ^11. Использование единой системы фермента мы можем обеспечить контролируемое и воспроизводимое химическое превращение, что позволяет тщательное изучение динамических стратегий визуализации.

Эта система направлена ​​на исследователей, которые разрабатывают стратегии для визуализации гиперполяризованных субстратов и хотели бы характеризовать производительность для сравнения с альтернативными подходами. Если статические измерения желаемая конечная точка , то статическая ¹³ C-labled метаболит фантомы Wiбуду достаточным ^11. На другом конце , если более сложная биологическая характеристика имеет решающее значение для способа (доставки, плотность клеток и т.д.) , то фактические биологические модели будут необходимы ^12-14. Эта система идеально подходит для оценки стратегий визуализации, которые стремятся обеспечить количественную меру видимых скоростей химических превращений.

Protocol

Примечание: (Phantom Design) Две камеры 3 мл были подвергнуты механической обработке из Ultem и оснащены PEEK трубкой (1,5875 мм OD и 0,762 мм ID) для инъекций и выхлопных газов. Камеры были помещены в центрифужную пробирку емкостью 50 мл , наполненную водой (рисунок 1). Для того, чтобы избежать сигнал?…

Representative Results

Кусочек-селективные 2D изображения были получены с использованием последовательности снимок radEPSI. Метаболита изображения были реконструированы с использованием фильтрованного обратно проекции. Метаболиты изображения были хорошо выровнены с протонных изображений, …

Discussion

В реальном масштабе времени изображений гиперполяризованного метаболитов имеет много уникальных задач для проектирования последовательности, проверки и контроля качества. Возможность решения пространственно-временной и спектральной гетерогенность предлагает значительный клинич…

Materials

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