Novel 10.5 T deuterium-based MRS/I method to measure brain metabolism

测量脑代谢的新型 10.5 T 氘 MRS/I 方法

基本信息

  • 批准号:
    10442075
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 53.61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-01 至 2026-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Pathological changes in the human metabolome are ubiquitous and fundamental to the pathogenesis of all brain disorders including cancer, dementia, and psychiatric disorders. This project proposes to develop a non-invasive magnetic resonance imaging tool to interrogate human brain metabolism in an unprecedented way using the world’s first ultra-high field 10.5 T whole-body human MRI scanner and a novel dynamic deuterium to proton exchange (2H-to-1H) MRS approach. Two complimentary strategies, single-voxel spectroscopy (SVS) and MR spectroscopic imaging (MRSI) will be developed in parallel. 2H-to-1H MRS will be able to quantify and image concentrations and metabolic fluxes in the human brain in vivo through the entire metabolic pathway from a single scan. In the first part of this project, we will utilize state-of-the-art MR-compatible sensors and calibration scans to accurately characterize spatial field inhomogeneities and monitor scanner- and subject-dependent temporal instabilities at 10.5 T. In the second part, we will develop and validate a novel dynamic 1H-SVS technique at 10.5 T with the focus on maximizing the range of reproducibly detectable metabolites by targeting a single accurately defined brain region. In the third part, we will establish a new highly accurate and robust dynamic 1H-MRSI method for 10.5 T, which will trade-off the ability to interrogate a broad range of metabolites for the ability to image some of them over the entire brain. In the final part, we will proof the feasibility of measuring human brain metabolism in vivo non-invasively via dynamic 2H-to-1H MRS at 10.5 T and 7 T using 2H-labled glucose and estimate experimental and physiologic variability. We will compare the performance of our novel tool to deuterium metabolic imaging. Successful completion of this project will provide a powerful tool for neuroscience and metabolic research.
项目概要/摘要 人类代谢组的病理变化无处不在,是所有大脑发病机制的基础 该项目提出了开发一种非侵入性治疗方法的项目。 磁共振成像工具以前所未有的方式询问人脑新陈代谢 世界第一台超高场10.5T全身人体MRI扫描仪和新型动态氘质子 交换(2H 到 1H)MRS 方法,单体素光谱 (SVS) 和 MR。 光谱成像 (MRSI) 将同时开发,2H 至 1H MRS 将能够进行量化和成像。 人脑在体内通过整个代谢途径的浓度和代谢通量 在该项目的第一部分中,我们将利用最先进的 MR 兼容传感器和校准。 扫描以准确表征空间场不均匀性并监控扫描仪和主题相关的 10.5 T 的时间不稳定性。在第二部分中,我们将开发并验证一种新颖的动态 1H-SVS 10.5 T 技术,重点是通过靶向最大化可重复检测的代谢物的范围 在第三部分中,我们将建立一个新的高度准确和鲁棒的大脑区域。 10.5 T 的动态 1H-MRSI 方法,这将牺牲询问广泛代谢物的能力 在最后一部分,我们将证明其可行性。 使用 10.5 T 和 7 T 的动态 2H 至 1H MRS 无创测量人脑体内代谢 2H 标记的葡萄糖并估计实验和生理变异性我们将比较性能。 我们的新型氘代谢成像工具的成功完成将提供一个强大的工具。 用于神经科学和代谢研究。

项目成果

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