Metóda kvantifikácie metabolických tokov ATP v srdci pomocou saturačného transferu s použitím dvojpásmového kvázi-adiabatického pulzu

Riešitelia: Ladislav Valkovič, Ivan Frollo

Adenozíntrifosfát (ATP) je organická zlúčenina, ktorá poskytuje energiu na riadenie všetkých procesov v živých bunkách, ako napríklad: svalová kontrakcia či šírenie nervových impulzov. Experimenty s využitím techník saturačného transferu fosforovej spektroskopie je možné využiť pre kvantifikáciu metabolických reakcií ATP neinvazívne. Typicky sa v srdci skúma len syntéza ATP cez reakciu kreatínkinázy, pozorovaním poklesu fosfokreatínu (PCr) po saturácii γ-ATP. Kvantifikácia opačnej reakcie, čiže celkového využitia ATP je v súčasnosti nedostatočne preskúmaná, pretože si vyžaduje súbežnú saturáciu signálov anorganického fosfátu (Pi) i PCr. Preto bol navrhnutý nový kvázidiabatický rádiofrekvenčný impulz pre dvojitú saturáciu, čo umožnilo stanovenie celkového využitia ATP. Impulzy boli hodnotené v simuláciách Blochovej rovnice v porovnaní s konvenčným saturačným pulzom. Následne bola technika aplikovaná na meranie v potkaniom srdci pri 11,7 T.

 

Obr. 1: Navrhnutý kvázi-adiabatický optimálny riadiaci impulz, s reálnou časťou impulzu a jeho fázou (A, hore, dole) spolu s rýchlosťou zmeny fázy (vpravo). To ukazuje jasnú lineárnu frekvenčnú rampu s kompenzáciou a naznačuje adiabatickú povahu impulzu. Je tiež znázornený jeho excitačný profil ako funkcia priestoru a frekvencie (B) vyjadrená ako hodnota Mz po impulze, ktorá nevykazuje žiadnu spektrálnu ani priestorovú závislosť. Impulz môže byť potom integrovaný do saturačného reťazca, po ktorom nasleduje príjem signálu (hore) doplnený o rozfázovacie gradienty po každej excitácii (dole), ako je znázornené v (C). 

 

Projekty: APVV-15-0029, VEGA 2/0003/20

 

Zahraničný partner: Oxford Centre for Clinical Magnetic Resonance Research, John Radcliffe Hospital, Headington, Oxford, UK

Podpísaná zmluva o vedeckej spolupráci 14. X. 2021

 

Publikácie za rok 2021:

• MILLER, J.J. – VALKOVIČ, Ladislav – KERR, M. – TIMM, K.N. – WATSON, W.D. – LAU, J.Y.C. – TYLER, A. – RODGERS, C. – BOTTOMLEY, P.A. – HEATHER, L.C. – TYLER, D.J. Rapid, B1-insensitive, dual-band quasi-adiabatic saturation transfer with optimal control for complete quantification of myocardial ATP flux. In Magnetic Resonance in Medicine, 2021, vol. 85, no. 6, p. 2978-2991. ISSN 0740-3194. (4.668 – IF2020) Q1
• APPS, A. – VALKOVIČ, Ladislav – PETERZAN, M. – LAU, J.Y.C. – HUNDERTMARK, M. – CLARKE, W. – TUNNICLIFFE, E.M. – ELLIS, J. – TYLER, D.J. – NEUBAUER, S. – RIDER, O.J. – RODGERS, C.T. – SCHMID, A.I. Quantifying the effect of dobutamine stress on myocardial Pi and pH in healthy volunteers: A 31P MRS study at 7T. In Magnetic Resonance in Medicine, 2021, vol. 85, no. 3, p. 1147-1159. ISSN 0740-3194. (4.668 – IF2020) Q1
• MÓZES, F.E. – VALKOVIČ, Ladislav – PAVLIDES, M. – ROBSON, M.D. – TUNNICLIFFE, E.M. Hydration and glycogen affect T1 relaxation times of liver tissue. In NMR in Biomedicine, 2021, vol. 34, no. 7, e4530. ISSN 0952-3480. (4.044 – IF2020) Q1
• VALKOVIČ, Ladislav – LAU, J.Y.C. – ABDESSELAM, I. – RIDER, O.J. – FROLLO, Ivan – TYLER, D.J. – RODGERS, C.T. – MILLER, J.J.J. Effects of contrast agents on relaxation properties of 31P metabolites. In Magnetic Resonance in Medicine, 2021, vol. 85, no. 4, p. 1805-1813. ISSN 0740-3194. (4.668 – IF2020) Q1