Nová metóda spektroskopického kódovania použitím kruhovej trajektórie na zrýchlenie merania srdcového metabolizmu

Riešitelia: Ladislav Valkovič, Ivan Frollo

 

Zmeny v srdcovom metabolizme sú indikatívne pre mnohé ochorenia. Súčasné metódy snímania dát pomocou fosforovej MR spektroskopie (31P-MRS) sú žiaľ i na 7T systémoch príliš pomalé na odhalenie dynamických zmien alebo meranie pri záťaži. Preto bola vyvinutá nová metóda kódovania signálu, ktorá namiesto typického Carteziánskeho kódovania využíva kruhovú trajektóriu čo umožňuje niekoľkonásobné zrýchlenie. V porovnaní so v súčastnosti najrýchlejšou technikou (6,5 minúty) umožnila kruhová trajektória rovnaké rozlíšenie už za 2,5 minúty alebo v rovnakom čase (6,9 minúty) zvýšila rozlíšenie voxlov z 11,5 ml na 6,67 ml.

Súčasne boli pomocou 31P-MRS skúmané zmeny v metabolizme srdca pacientov s diabetom II typu a bolo odhalené zvýšenie koncentrácie inorganického fosfátu, čo indikuje zníženie produkcie energie prostredníctvom oxydatívnej fosforylácie.

Obr. 1 Mapy pomeru fosfokreatínu k adenozín trifosfátu (PCr/ATP), ktorý je indikátorom porúch srdcového metabolizmu, a mapy pomeru signál šum pre PCr signál (A). V smere zľava doprava sú zobrazené mapy namerané pomocou Carteziánskeho kódovania (CSI 6,5 min), pomocou kruhovej trajektórie za rovnaký čas (CRT 6,5 min), zrýchlene pomocou kruhovej trajektórie (CRT 2,5 min) a pomocou kruhovej trajektérie zy rovnaký čas no zo zvýšeným priestorovým rozlíšením (CRT 6,9 min). Vybraté oblasti záujmu sú zobrazené na paneli B a na paneli C sú porovnané reprezentatívne spektrá zo septa namerané pomocou týchto techník. Môžeme vidieť dobrú zhodu medzi jednotlivými mapami i spektrami, a tiež že zrýchlenie kruhovou trajektóriou je spojené s poklesom pomeru signíl šum.

 

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 2022:

  1. CLARKE, W.T. – HINGERL, L. – STRASSER, B. – BOGNER, W. – VALKOVIČ, Ladislav – RODGERS, C.T. Three-dimensional, 2.5-minute, 7T phosphorus magnetic resonance spectroscopic imaging of the human heart using concentric rings. In NMR in Biomedicine, 2022, p. e4813. ISSN 0952-3480. (4.478 – IF2021) Q1
  2. VALKOVIČ, Ladislav – APPS, A. – ELLIS, J. – NEUBAUER, S. – TYLER, D.J., SCHMID, A.I. – RIDER, O.J. – RODGERS, C.T. Increased cardiac Pi/PCr in the diabetic heart observed using phosphorus magnetic resonance spectroscopy at 7T. In PLoS ONE, 2022, vol. 17, no. 6, art. no. e0269957. ISSN 1932-6203. (3.752 – IF2021) Q1
  3. CAMERON, D. – SOTO-MOTA, A. – WILLIS, D.R. – ELLIS, J. – PROCTER, N.E.K. – GREENWOOD, R. – SAUNDERS, N. – SCHULTE, R.F. – VASSILIOU, V.S. – TYLER, D.J. – SCHMID, A.I. – RODGERS, C.T. – MALCOLM, P.N. – CLARKE, K. – FRENNEAUX, M.P. – VALKOVIČ, Ladislav. Evaluation of acute supplementation with the ketone ester (R)-3-hydroxybutyl-(R)-3-hydroxybutyrate (deltaG) in healthy volunteers by cardiac and skeletal muscle 31P magnetic resonance spectroscopy. In Frontiers in Physiology, 2022, vol. 13, art. no. 793987. ISSN 1664-042X. (4.755 – IF2021) Q1
  4. WATSON, W.D. – GREEN, P.G. – VALKOVIČ, Ladislav – HERRING, N. – NEUBAUER, S. – RIDER, O.J. Myocardial energy response to glyceryl trinitrate: Physiology revisited. In Frontiers in Physiology, 2021, vol. 12, art. no. 790525. ISSN 1664-042X. (4.566 – IF2020) Q1