Магнитно-резонансная термометрия головного мозга крыс методом локальной ЯМР-спектроскопии

Гуляев, Михаил Владимирович; Ханов, Сердар Курбанович; Наместникова, Дарья Дмитриевна; Губский, Леонид Васильевич; Чжоу, Фушан; Пирогов, Юрий Андреевич; Панченко, Владислав Яковлевич

М.В. Гуляев¹, С.К. Ханов¹, Д.Д. Наместникова², Л.В. Губский², Ф. Чжоу³, Ю.А. Пирогов¹, В.Я. Панченко¹

Аннотация

Разработан неинвазивный метод измерения температуры головного мозга крыс в области искусственно созданной ишемии на основе данных ЯМР-спектроскопии с МРТ локализацией исследуемого воксела. В качестве референтных значений для таких измерений выбраны метаболиты NAA (N-ацетиласпартат), Cho (холин), Cr (креатин), отражающие степень жизнедеятельности тканей головного мозга. Эксперименты in vivo на лабораторных животных в режиме локальной ¹H ЯМР-спектроскопии показали, что на основе измерений химического сдвига спектральных линий можно по амплитудно-частотному ЯМР спектру определять как метаболический портрет, так и температуру интересующей ткани. Таким образом, протонная ЯМР-спектроскопия в сочетании с МРТ локализацией измеряемого воксела (локальная ЯМР-спектроскопия) служит эффективным способом неинвазивного in vivo измерения температуры тканей головного мозга и определения степени их ишемизации.

магнитно-резонансная термометрия
локальная ЯМР-спектроскопия
ишемия головного мозга
метаболиты
магнитно-резонансная томография

Abstract (in English)

It is developed a method measuring temperature of internal tissues in the area of artificially created cerebral ischemia for rats by NMR-spectroscopy. NAA (N-acetylaspartate), Cho (choline), Cr (creatine) metabolites were selected as reference values for these measurements. In vivo experiments on laboratory animals with local ¹H NMR spectroscopy showed that based on the measurement of the chemical shift of the spectral lines by using the amplitude-frequency NMR spectrum one can define a metabolic portrait and the temperature of interesting tissue. So the proton NMR spectroscopy in combination with MRI localization of measured voxel (local NMR spectroscopy) can serve as an effective way of non-invasive in vivo measuring the brain tissues temperature and determination of ischemia extent.

Для цитирования

Гуляев М.В., Ханов С.К., Наместникова Д.Д., Губский Л.В., Чжоу Ф., Пирогов Ю.А., Панченко В.Я. Магнитно-резонансная термометрия головного мозга крыс методом локальной ЯМР-спектроскопии // Журнал радиоэлектроники. – 2013. – № 10.

Литература

Marshall, B. Karaszewski, J.M. Wardlaw, et. al., Measurement of regional brain temperature using proton spectroscopic imaging: validation and application to acute ischemic stroke, Magn Reson Imaging 2006, 24, 699 - 706.
K. Kuroda, R.V. Mulkern, K. Oshio, et. al., Temperature mapping using the water proton chemical shift: self-referenced method with echo-planar spectroscopic imaging, Magn. Reson. Med. 2000, 43, 220-225.
K. Kuroda, Non-invasive MR thermography using the water proton chemical shift, Int J Hyperthermia 2005, 21, 547-560.
E.B. Cady, P.C. D'Souza, J. Penrice, A. Lorek, The estimation of local brain temperature by in vivo 1H magnetic resonance spectroscopy, Magnetic resonance in medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 1995 33(6): 862-7.
Ansgar M. Brambrink, Laszlo Kopacz, Andreas Astheimer, Holger Noga, Axel Heimann, Oliver Kempski, Control of brain temperature during experimental global ischemia in rats, Journal of Neuroscience Methods 92 (1999) 111-122.
Hiroaki Minamisawa, Pekka Mellergard, Maj-Iis Smith, Finn Bengtsson, Sten Theander, Fredrik Boris-Moller and Bo K. Siesjo, Preservation of Brain Temperature During Ischemia in Rats, Stroke. 1990;21:758-764
M. Zhu, A. Bashir, J.J. Ackerman, D.A. Yablonskiy, Improved Calibration Technique for In Vivo Proton MRS Thermometry for Brain Temperature Measurement, Magnetic Resonance in Medicine 60: 536-541 (2008).
Анисимов Н.В., Батова С.С., Пирогов Ю.А. Магнитно-резонансная томография: управление контрастом и междисциплинарные приложения / Под ред. проф. Ю.А.Пирогова.- М.: МАКС Пресс, 2013, 244 с.