Fosfor-31 Manyetik Rezonans Spektroskopisi: Ölçme için Aracı<em&gt; İn Vivo</emİnsan İskelet Kası içinde&gt; Mitokondriyal Oksidatif Fosforilasyon Kapasitesi

Özet

This work demonstrates the feasibility of an in vivo phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (³¹PMRS) technique to quantify mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity in human skeletal muscle.

Özet

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo and noninvasively in humans via phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (³¹PMRS). However, the approach has not been widely adopted in translational and clinical research, with variations in methodology and limited guidance from the literature. Increased optimization, standardization, and dissemination of methods for in vivo ³¹PMRS would facilitate the development of targeted therapies to improve OXPHOS capacity and could ultimately favorably impact cardiovascular health. ³¹PMRS produces a noninvasive, in vivo measure of OXPHOS capacity in human skeletal muscle, as opposed to alternative measures obtained from explanted and potentially altered mitochondria via muscle biopsy. It relies upon only modest additional instrumentation beyond what is already in place on magnetic resonance scanners available for clinical and translational research at most institutions. In this work, we outline a method to measure in vivo skeletal muscle OXPHOS. The technique is demonstrated using a 1.5 Tesla whole-body MR scanner equipped with the suitable hardware and software for ³¹PMRS, and we explain a simple and robust protocol for in-magnet resistive exercise to rapidly fatigue the quadriceps muscle. Reproducibility and feasibility are demonstrated in volunteers as well as subjects over a wide range of functional capacities.

Giriş

Bu çalışmanın amacı, invaziv olmayan yetenekleri geniş sahip bireylerde in vivo iskelet kası, mitokondriyal işlevi ölçen tekrarlanabilir bir yöntem özetlemektedir etmektir. Anormal mitokondriyal bozukluk örneğin Friedreich ataksi gibi nadir bozukluklar yaşlanma ve diyabet gibi genel koşulları metabolik sendromlar ve genetik hastalıkların geniş bir yelpazede bir işaretidir olduğunu.

Metabolik Sendrom ve Mitokondriyal disfonksiyon

Metabolik sendrom, mitokondriyal fonksiyonu kesintiye uğratan iskelet kası OXPHOS basılması ve iskelet ^{kası, 1, 2} ektopik yağ depolanması yol gösterilmiştir. Metabolik ve enerji homeostazının düzenlenmesinde de önemli organeller, mitokondri, ^{obezite, 3, 4} patofizyolojisi, insülin direnci ⁵ implike edilmiştir , Tip 2 Diabetes Mellitus (T2DM) ^{6, 7,} diyabet ile ilgili mikro ^{8, 9, 10, 11} ve makrovasküler komplikasyonlar ^{12, 13,} ve non-alkolik yağlı karaciğer hastalığı (NAYKH) ^{14, 15, 16,} diğerleri arasında O ₂ oksidoredüktaz aktivitesinin ^5: direnç mitokondriyal trikarboksilik asit (TCA) akı oranı, ATP sentezi oranı ve sitrat sentaz ve NADH azalması da dahil olmak üzere iskelet kası mitokondrial aktivite derin değişiklikleri ile karakterizedir .Insulin. Bir hipotez bu değişiklikler belirgin obezite ve diğer obezite-r sırasında artar vardır kasta serbest yağ asidi (FFA) metabolitlerin birikimi, bağlı olabilir kimutlu hastalıkları ^{2, 17.} Yükseltilmiş FFAs ve lipid ara kasın maruz lipit oksidatif yolunun gen ekspresyonunu ve TCA döngüsü ve elektron taşıma zinciri (VB) ¹⁸ azaltabilir. Bir lipid aşırı ortamında mitokondriyal iskelet kası OXPHOS kapasitesindeki bu azalma nicel (mitokondri içeriği ve biyogenezi) bir azalma eşlik iskelet kası mitokondri ^{20 19} ve niteliksel fonksiyonudur. FFAs iskelet kas ve miyositlerin maruz ciddi insülin direncine yol açar, ve kas artmış FFA alımı, insan ve kemirgen ²¹ hem de insülin direnci ile ilişkilidir. lipid ara seramid ve diasilgliserol (DAG) ile doğrudan, protein kinaz C ve prot olarak kinazlann aktivitesini değiştirerek insülin sinyal yolu inhibe ettiği gösterilmiştirein kinaz B ^21. Bu nedenle, lipit-türevi moleküller, iskelet kası, insülin direnci ve tip 2 diyabetes mellitusu gelişiminde önemli bir rol oynuyor gibi görünmektedir. Mitokondriyal kapasite değişikliklerinin nedeni ya da insülin direnci ²² bir sonucudur olup olmadığını Bununla birlikte, belirsizliğini koruyor.

Friedrich'in Ataksi ve Mitokondriyal disfonksiyon

Azalmış OXPHOS genetik kusurları ortaya çıkabilir. Friedrich'in ataksi (FA), kalıtsal ataksi en yaygın biçimi, içi mitokondriyal demir birikimi, reaktif oksijen türleri üretimiyle sonuçlanan frataksin bir mutasyon nedeniyle genetik bir bozukluk (FXN) geni, ve oksidatif fosforilasyon ^{23 anormallikler, 24, 25, 26.} Bu önemli keşif, hedeflenen tedavilerin geliştirilmesine yol açmıştır, yüklenebileceğinih amacı alt hücresel düzeyde mitokondriyal fonksiyonunu geliştirmek. Bu anlayışa rağmen, in vivo sınırlı gelişme, FA, klinik araştırmalar için tekrarlanabilir biyobelirteçler olmuştur. Aslında, FA hedeflenen tedavilerin etkili değerlendirmede kritik bir bariyer mitokondriyal fonksiyon değişiklikleri izlemek için yetersizliğidir. Güncel fonksiyonel önlemler, örneğin, kardiyak output azalmış tanımlamak olabilir; Ancak, bu işlev bozukluğu meydana geldiği seviyeyi (Şekil 1) belirleme, Ulus. belirlemek ve Friedrich'in ataksi hastalığın ilerlemesini değerlendirmek için kullanılabilecek mitokondriyal fonksiyon güvenilir bir belirteç geliştirilmesi hedeflenmiş tedavilerin ilgili mekanik etkisini ölçmek için çok önemlidir.

Bozulmuş OXPHOS ve Kardiyak Disfonksiyon

Anormal mitokondriyal fonksiyon, kazanılmış ya da genetik ya Cardi gelişimi ya da ilerlemesine katkıda bulunabilirAC disfonksiyon. basınç yükü ve kalp yetersizliği koşulları altında, FFA birincil enerji substrat tercihi anahtarları glikoz. Bu azalma ETC aktivitesi ve oksidatif fosforilasyon ²⁷ ile ilişkilidir. kardiyak disfonksiyon mitokondriyal Biyoenerjetiğin patofizyoloji mitokondriyal defekti birincil kökenli bağlı olarak farklı olabilir. Diyabet ve sonunda azaltılmış malzeme esnekliği, enerji verimliliği ve diyastolik disfonksiyon ^{28, 29} yol gibi engelli biogenez ve yağ asidi metabolizması gibi myokardda mitokondrial anormallikler, metabolik sendrom sonuçları. FA, diğer taraftan, kardiyomiyositler ^{30, 31} belirgin mitokondriyal demir birikiminin bir frataksin eksikliği ile sonuçlanır. Demir birikimi Fenton reaksiyonunda ^{32 serbest radikallerin üretimine yol açar/ Sup> ve serbest radikal kaynaklı kardiyomyosit hasarı olasılığını artırır. Intra-mitokondriyal demir birikimi de oksidatif strese karşı artmış duyarlılık ve azalmış oksidatif kapasitesi 30, 31 ile ilişkilidir. Frataksin eksikliğine bağlı demir birikimi ve sonraki anormal mitokondriyal fonksiyonu, bu nedenle FA 33, 34 gözlenen bozulmuş kardiyak enerjilerine ve kardiyomiyopati sorumlu olabilir. Iskelet kas mitokondri azalmış oksidatif kapasite egzersiz intoleransı paralel ve kalp yetersizliği (KY) 35 metabolik kapasitesi azalır dikkat etmek de ilginçtir. iskelet kası OXPHOS kapasitesinin ölçülmesi, bu tarifnamede ayrıntılı olarak, hali hazırda uygulanabilir ve sağlam olduğu; HF iskelet kası OXPHOS önemi ile birleştiğinde, bu özellikler duymak kapsamlı çalışmalarda ona bir çekici biyobelirteç yapmakt hastalığı 36.}

Bozulmuş OXPHOS ve beraberindeki kalp fonksiyon bozukluğu metabolik ve mitokondriyal hastalığı önemsiz bir yönü değildir. Diyabet ve metabolik hastalığı olanlar, kardiyovasküler hastalığa yakalanma yüksek risk altındadır ve miyokard infarktüsü (Mİ) ^{37, 38, 39, 40, 41} sonra aşırı mortaliteye sahip; FA deneklerin yarısından fazlası kardiyomiyopati ve kalp aritmisi ya da kalp yetmezliği ⁴² birçok kalıp var. Bu nedenle, düşük OXPHOS ölçümü sadece erken teşhis ve kardiyak disfonksiyon tedavisi için izin veremezdi, ama aynı zamanda bu hastalıklarda önemli bir klinik yükünü hafifletmek olabilir.

doğrudan OXPHOS kapasitesini artırmak için hedefe yönelik tedaviler konuların tedavisini geliştirmek için umut verici bir alan, whe olduğunuTher metabolik disfonksiyon nedeni genetik veya edinsel olduğunu. Şu anda, romanın gelişimi ya anormal mitokondriyal fonksiyonu ⁴³ hafifletmek veya FA dengesiz biyoenerjetik özelliği artırabilir birincil genetik defekt ⁴⁴ düzeltmek ilaçlar hedef aldı. Alınan mitokondriyal disfonksiyon durumunda, fiziksel aktivitede artış fonksiyonu ^{45, 46, 47,} mitokondriyal artırabilir.

Mitokondriyal Fonksiyon bir Non-invaziv belirteç olarak ³¹ Fosforlu Manyetik Rezonans Spektroskopisi

Ne olursa olsun test tedavinin, bir iskelet kas Biyoenerjetiğin in vivo değerlendirilmesi entegre özellikle ciddi egzersiz intoleransı ya da geleneksel metabo geçmesi yetersizlik olan hastalarda, hedeflenen müdahalelerin etkisini değerlendirmek için çok önemli bir araçtırlic testi. Fosfor ⁽³¹ PMRS), vücutta hücreleri içinde çeşitli yüksek enerjili yüzeylerde bulunan endojen çekirdeğine ayarlanmış manyetik rezonans spektroskopi, dahil olmak üzere çeşitli yaklaşımlar kullanılarak, mitokondriyal oksidatif kapasitesini ölçmek için kullanıldı in-mıknatıs egzersiz geri protokolleri ve kas stimülasyonu ⁴⁸ protokolleri. Egzersiz-kurtarma protokolleri düzenleyen ve patlama tipi dirençli ve yarı-statik egzersiz için izin askıları ve pedler basit yapılandırmaları iş yükünü ölçmek MR-uyumlu ergometreler gelen karmaşıklığı değişen aparatın çeşitli güvenmek. Bu protokollerin herhangi birinin temel amaçlarından biri adenozin trifosfat (ATP) için talep başlangıçta kreatinin kinaz reaksiyonu ⁴⁹ ile fosfokreatinin enzimatik parçalanması (PCR) ile karşılanmaktadır olduğu için bir enerji dengesizliğini üretmektir. egzersiz kesilmesinden sonra, ATP üretimi oranı oksitleyici pho hakimdirsphorylation ve mitokondri ⁵⁰ in vivo kapasitesi en temsil eder. Ayrıca, egzersiz sonrası toparlanma döneminde OXPHOS birinci dereceden oranı reaksiyonu ⁵¹ ile tarif edilebilir. PCr egzersiz sonrası geri nedenle oksidatif ATP sentezi için daha büyük kapasiteleri temsil τ _PCr daha küçük değerli bir üstel bir zaman sabiti (τ _PCR), montaj ile ölçülebilir. Önemli çabalar ^31, ex vivo karşı PMRS ve OXPHOS daha doğrudan bir ölçümü doğrulamak ve bu teknik ^{52, 53, 54, 55} potansiyel klinik uygulanabilirliğini göstermek için yapılmıştır.

Özellikle, bu işin içinde açıklanan protokol klinik mevcut tarayıcılarda uygulanabilir ve yaygın bir noninvaziv biyobelirteç o kadar onaylanmıştırf mitokondriyal fonksiyon ^56. Ancak, nöromüsküler bozukluğu ya da hareketlilik değişen ağırlıktaki olan bireylere uygulama için optimize bir egzersiz ³¹ PMRS protokolü de ⁵⁷ kurulmamıştır. İyi tanımlanmış, genel olarak uygulanamaz egzersiz protokolü ve ³¹ PMRS teknik, mitokondriyal işlevi temel anormalliklerle hastalıkların değerlendirilmesinde özellikle yararlı olabilecektir.

Birkaç önceki çalışmalarda konularda mitokondriyal fonksiyonunu ölçmek için non-invazif tekniklerin uygulamalarını incelemiş bulunuyoruz. Örneğin, bu teknikler, tip 2 diyabetli ³⁶ olan kişilerde bozulmuş OXPHOS göstermiştir. Lodi ve diğ. İlk FA kişilerde PMRS tekniklerinin uygulanabilirliğini test edilmiş ve 1) FA genetik bir kusur, iskelet kası OXPHOS bozar bulundu ve 2) ve GAA sayısı tekrar iskelet kası O ile ters orantılıdırXPHOS ^33. Daha yakın zamanda, Nachbauer ve ark. 7 konularla FA ilaç deneme ikincil sonuç ölçütü olarak kullanılan PMRS. PCr kurtarma süreleri Lodi daha önceki çalışmaları yinelendi ve FA anormal frataksin ifade etkileri PMRS teknikleri ⁵⁸ kullanılarak saptanabilen mitokondriyal kapasitesinde düşüşe sebep olduğunu belirten, kontrollere göre kişilerde anlamlı derecede daha uzun idi.

Güvenilir yöntemler yeterli uygulanabilir, maliyet-etkin ve tekrarlanabilir bir şekilde in vivo iskelet kası fonksiyonu tanımlamak için mitokondriyal fonksiyonunu etkileyen hastalıkların bir dizi konu sonuçlarının iyileştirilmesi için kritik öneme sahiptir.

Bu eser ³¹ PMRS kullanarak iskelet kası in vivo maksimum oksidatif kapasitesi elde etmek için sağlam bir prosedür özetliyor. bölgesindeki mıknatıs egzersiz protokolü de fiziksel ve fonksiyonellik geniş bir yelpazede uzanan kişiler tarafından iyi tolere edilirl yetenekleri ve ucuz ve yaygın kullanılabilir ekipmanı kullanılarak basitleştirilmiş bir konu kurulumu tanıyor.

Protokol

Bu protokol tarafından onaylanan ve insan denekler araştırma için Ohio State Üniversitesi Kurumsal Değerlendirme Kurulu kuralları izler. MR cihazları ile ilgili tüm işlemler MR güvenliği ⁵⁹ yüksek standartlarına bağlı kalarak yeterince eğitimli personel tarafından yerine getirilmesini önem taşımaktadır.

1. Malzemeler ve Hazırlama

1. Gerekli tüm malzemeler deney öncesinde (Şekil 2) mevcuttur olduğundan emin olun.
2. Delik yakın sınav tablonun sonuna içi masaya bobin konektörüne ³¹ P bobin takın. MR sınav masanın başının yakınında büyük bir üçgen köpük yastık yerleştirin, ancak doğrudan ³¹ P bobin üzerinde. konu konfor için, MR sınav tablodan, deliğin en uzak diğer ucundaki bir kafa yastık yerleştirin.

2. Konu Konumlandırma (Şekil 3a)

1. sırtüstü, ayak yalan konuyu talimatMR masaya ilk. kısmen fleksiyon pozisyonunda bacak desteklemek için dizlerinizin altına bir yastık köpük yerleştirin.
2. böylece inceleme altındaki uyluk kas optimal B0 homojenlik sağlamak, mümkün olduğunca mıknatıs İzomerkez olarak yakından sol uyluk ortalamak için tablo (deneğin sağ) sağ tarafına yakın konuyu yerleştirin. Kulak fişlerini ve / veya kulaklık ile konuyu sağlamak.
3. Patella ve femur başı arasında yaklaşık orta noktasında sol quadriceps ³¹ P RF bobini yerleştirin ve askıları kullanarak bacak sabitleyin. vastus lateralis üzerinde, bacağın yan kısmı üzerinde bobin yerleştirin.
4. bacak bobini sabitlemek için kullanılan aynı kayışları ile uyluk medial bebek yağı sabitleyin. Bu tarama lokalizasyonu kolaylaştırır.
5. bobin altında ve diz üstü yerleştirilen bir kayış ile birlikte deneğin bacaklarını bağlayın. Ek stra MR masaya kişinin bacakları Güvenlips, diz üstü bir ve diz ve ayak bileği arasında bir yarıda.
6. bobin merkezi tasvir ve bu merkezleme dönüm kullanarak mıknatıs İzomerkez tablo taşımak için lazer ışık kılavuzu kullanın.

3. Egzersiz Protokolü

1. egzersiz protokolü üç aşamadan oluşmaktadır konuya açıklar: ilk, başlangıç ​​aşaması; Kısa, yoğun egzersiz faz; ve bir kurtarma aşaması.
2. hala yalan ve hareket eserler en aza indirmek için spektroskopisi edinimi temel ve kurtarma aşamalarında bacak kasları gevşer konuyu söyleyin.
3. egzersiz başlangıcını gösteren konuya geri sayım sağlamak. Bu noktada, söz konusu kayışlar direnişine karşı mümkün olduğu kadar çabuk olarak zorla diz uzatma / fleksiyon başlatmak ve var.
   NOT: kuadriseps kasları durdurmak için talimat gelene kadar, yukarı ve aşağı sol alt bacak taşımak için kullanılır.
4. % 30 düşüşten sonra egzersiz sonlandırPCr pik yüksekliği.
   1. edinim görüntüleyici penceresinde PCr pik yüksekliği gözlemlemek ve aynı zamanda egzersiz dizisinin tamamlanmasından sonra görüntülemek.
      NOT: Genel kural olarak PCr pik yüksekliği yaklaşık% 30 düşüş PCr tepe yüksekliğinin% 50'si olan bir Pi zirveye karşılık olmasıdır. PCr tükenmesi sınav egzersiz aşamasında% 30 düşüş elde etmek için yeterince hızlı meydana değilse, sert veya daha hızlı egzersiz yaparken tekme konuyu teşvik ediyoruz.
      NOT: egzersiz Bırakma PCr pik yüksekliği ve egzersiz süresini izleyerek belirlenir. Bu, farklı hastalarda egzersiz biraz farklı sürelerde neden olabilir ve analiz açıklanabilir.

4. Tarama Protokolü

1. Uygun konu konumlandırma doğrulamak ve ³¹ P bobin yerini belirlemek için bir tri-düzlem yerelleştiricisinin edinin.
   NOT: yerelleştiricisinin dizisi otomatik olarak başlar ve Hindu de merkezleriLazer ışığı kılavuzunu kullanarak ated pozisyonu (2.9 adım)
2. İkinci bir tri-düzlem yerelleştiricisinin edinin.
   1. İlk üç düzlem yerelleştiricisinin görüntülerde dilim görünümünü açın.
      NOT: Bu işlem, farklı yazılım ve donanım sistemleri için farklı olabilir.
   2. Merkez ve sol tıklayarak ve dilim grubuna tutarak dilim yönünü döndürmek. dilim grubu döndürün. dilimleri nihai oryantasyon bebe yağı konumu ile aynı olduğundan emin olun.
   3. Dizisi rutin penceresinde, aksiyel ve sagital kesitler (Şekil 3b) 'de tüm bacak kapsayacak şekilde dilim sayısını artırmak.
3. ^31P spektroskopisi sekansı
   1. Aşağıdaki olmayan lokalize darbe acquire dizisi parametreleri kullanın: TR: 1,000 msn; TE: 0.34 ms; spektral genişliği: 2,000 Hz; Kapak açısı: 90 derece; Elde edilen veriler puanları: 1024; 1 yelpazenin her 6 sn bir zaman çözünürlüğü ile sonuçlanan 4 ortalamalar.
4. ³¹ P şim box yerleştirme:
   1. Fare kullanma, ekranın üst kısmında izleme penceresi içine ikinci triplane yerelleştiricisinin görüntüleri sürükleyin. protokol penceresine spektroskopi dizisini sürükleyin ve açmak için çift tıklatın.
   2. şim voksel (yatay çizgiler siyah dikdörtgen seçin) görselleştirmek için pozisyon araç çubuğunu kullanın. Bu seçeneği seçtikten sonra, yerelleştirici görüntülerde yeşil bir kutu gözlemlemek.
      NOT: Bu şim voksel olduğunu.
   3. Sol tıklayarak voksel taşımak ve merkezi voksel tutan. boyutunu değiştirin ve sol tıklayarak vokselin yönünü döndürmek ve kutunun köşesinde voksel tutarak. doğrudan sondanın altında B0 alanı homojenliği sağlamak ve kuadriseps düzlemine paralel şekilde takoz kutusunun üzerine yerleştirin.
      Not: Bu, doğrudan bobinin merkezinin altında doku hacmi bobininin altından hassas bölge içinde uygun layneri sağlamaktır.
   4. Hassas tanımlamak için üç düzlem yerelleştiricisinin görüntüleri kullanınE bobin bölge ve kuadriseps kas içinde bu bölgeyi kapsayacak şekilde şim kutusu ayarlayın.
      NOT: şim kutusu veri toplama voksel (Şekil 3c) içinde B0 homojenliği sağlamak için yüzey bobin gerçek kapsama daha büyük olabilir.
   5. ³¹ P testi edinimi:
      1. iktisap görüntüleyici penceresini açın ve satın alma araç çubuğunda kafa simgesini seçin. Bu gerçek zamanlı olarak spektroskopi edinimi görüntülemek için izin verecektir.
      2. 31P şim vokselin yerleştirilmesinden sonra, protokol penceresinin üst kısmında "run" düğmesine tıklayarak bir tek spektrum elde etmek için sırasını çalıştırın.
      3. B0 layneri kalitesini inceleyin. alıcı penceresi elde spektrumu dikkate alınmalıdır. 0 ppm merkezli tanınmış bir PCr tepe ve anlamlı gürültü (Şekil 4a, sol) dikkat edin.
         NOT: Sorun Giderme: spektrumlu gürültülü belirirse, şim kutusu kas içine yerleştirilir emin olun. ilansadece boyut ve dolgu kutusunun konumu sinyal-gürültü oranını artırmak için. gerektiği gibi deney satın tekrarlayın.
      4. ( "Uygulamalar" → "Spektroskopisi"), PCr pik yüksekliği bkz spektroskopi aracında spektrum açmak için. Hastanın klasör (klasör ağacı simgesi) açın, uygun tarama seçin ve spektrum yüklemek için çift tıklatın.
5. Egzersiz öncesi T1, görüntünün:
   1. bir bobin merkezinde bir tek dilim aksiyal T1-ağırlıklı görüntü elde.
6. ³¹ P egzersiz öncesi edinim:
   1. sol tıklayarak ve protokol penceresinde sırasını sürükleyerek (en spektral kalite üretilen) aşama 4,4 dizisini kopyalayın. Tüm takip eden ölçümler için bu sıra kullanın.
   2. konu dururken dizisi rutin penceresinde, 10 ölçüm elde etmek için 1 10. Select çalışmadan elde ölçümlerin sayısını artırmak.
7. ^{31 <}/ Sup> P Egzersiz edinimi:
   NOT: Bu analiz için önemli olacak gibi, başlangıç ​​ve bitiş egzersiz kez dikkatlice not edin.
   1. Dinlenme: Bir önceki tarama takoz ayarları uygula ve 20 ölçümleri elde etmek için sırasını ayarlayın. Bir geri sayım sonra tekme başlamak için konuyu söyleyin. 2 ölçümler için dinlenme kalmasını konu söyleyin.
   2. Egzersiz: ~ 30 saniye boyunca diz uzatma egzersiz (ya da PCr tepe genlik% 30 azalma elde etmek için gerekli zamanı) gerçekleştirmek için konuyu isteyin. konu yeterli PCr tükenmesi elde sonra, dinlenmek için isteyin.
8. ³¹ P egzersiz sonrası satın almalar:
   1. istirahatte ek 20 ölçüm kazanır. Egzersiz sonrası satın almalar (sağ, Şekil 4a) duraklama veya shimming olmadan, egzersiz dizisi hemen ardından başlayacak emin olun.
      NOT: İki ayrı satın almalar içine bu iyileşme dönemi bölünmesi i analiz edilmesini sağlarEgzersiz tekrar edilmesi gerekiyorsa operatör tam iyileşme döneminin satın önlemek için izin ikinci 20 dinamik spektrumları alımı sırasında nitial 20 dinamik spektrumları.
9. Egzersiz kalitesini garanti:
   1. Başlangıçta ve egzersiz sonunda PCr pik yükseklikleri karşılaştırın. Yüksek kaliteli egzersiz oturumları PCr konsantrasyonunda ~% 30 azalma ile sonuçlanır.
   2. PCr tepe yükseklik dinlenme başlangıcında ve geri sonunda aynı olduğundan emin olun (tipik olarak <% 10 bir fark isteniyorsa). Bu satın alma sırasında alan homojenliği önemsiz kaybı olduğunu garanti eder.
      NOT: PCr arıza yetersiz veya alan homojenlik kaybı olmuşsa, o zaman (yorgunluğu önlemek için özen) sınav egzersiz / kurtarma bölümünü tekrarlamak durumunda, bobin ve kayışlar düzgün bir şekilde takılı olduğundan emin olun ve genişletmek egzersiz ve / veya süresinin, kuvvetli egzersiz teşvik (Şekil 4b).
      DEĞİLE: adımlarda 6 ve 11 izinlerinin bir ek kalite kontrol adımı elde edilen görüntülerin karşılaştırılması ve böylece çok az hareket önemli ölçüde elde edilen verileri etkileyebilecek protokolü sırasında meydana sağlanması nedeniyle egzersize uyluk ve bobinin her deplasman görselleştirmek için .
10. egzersiz sonrası T1 görüntüleme ardından, aynı satın alma parametreleri kullanarak T1 görüntüleme (adım 4.5) eksenel ön egzersizi tekrarlayın.
    1. PCr yeterli tükenmesi ek olarak, egzersiz kas asidoz uyarmadı sağlamak için son egzersiz pH ölçer.
    2. Pi ve PCR (Ap _i) arasındaki kimyasal kayması ve aşağıdaki denklemi ⁶⁰ kullanarak bu gerçekleştirin:
       pH = 6.77 + log [(Ap _i -3,29) / _(i 5.68-Ap)]
       NOT: pH fazla 6.8 ⁶¹ kalmalıdır. PCr dökümü yeterlidir ancak pH değeri çok düşük ise, kısa bir egzersiz butik tekrarsüresi ve / veya azalan yoğunlukta ER.
11. Verileri Kaydetme:
    1. DICOM dosyaları gibi tüm kazanılmış spektrumları kaydetmek ve JMRUI kullanarak işleme için onları ihracat.
    2. Bir tarayıcı kullanıyorsanız, "Navigator" penceresindeki tüm spektroskopi satın almalar seçin.
    3. Altında "Uygulamalar", "Dicom Araçlar" → "İhracat MR spektroskopi," seçin ve C DICOM (* .dcm) dosyalarını kaydetmek: / Kullanıcı / MedCom / temp / CDROFFLINE
       (Araç otomatik olarak bu konuma seçer).
    4. Altında "Transferi", "Çevrimdışı Aktar'ı" i seçin. istediğiniz konuma kaydedin.

5. Veri İşleme ve Analizi ⁶²

1. özgürce edinilebilen JMRUI yazılımı (; http://www.jmrui.eu/ sürüm 5.2) ile MR spektrumları analiz edin.
2. Apodize ve faz edinilmiş tüm zaman noktalarında (Şekil 5) üzerinden bütünlüğü sağlamak için spektrumları kaydırır. PCr zirve merkezli olacak birspektrumlarında, t, 0 ppm.
3. Her edinilen spektrumda PCr tepe genliği ölçmek için yerleşik Amares algoritması kullanın. tepe genliği o zaman noktasında yüzey bobin hassas bölge içinde PCr konsantrasyonunu temsil eder.
4. Bilgisayar yazılımı, alıcı, zamanın bir fonksiyonu PCR konsantrasyonları çizilir. Kullanılarak dahili hesaplama yazılım eğri-fit araç, aşağıdaki denklem ^{52, 63} PCr iyileşme dönemi verilerine uyacak:
   
5. (Taban PCr değerlerini kaydedin ), Düşük PCR ( ), Ve iyileşme süresi ( .
6. Uygun koşullar Exer sırasında tanıştığım emin olunPCr tükenmesi, bazal PCR ve en PCr arasındaki yüzde farkı hesaplayarak verirlerse oturumu. % 50 tükenmesi - İdeal egzersiz seansları 20 sonuçlanır.
   Not: Eğri oturtma kalitesi ^R2 değeri 0,75 den büyük olduğu doğrulayarak sağlanabilir. ^R2 değerleri otomatik uydurma yazılımı tarafından hesaplanır.

Sonuçlar

Tekrarlanabilirlik Çalışması

Altı gönüllü (4 erkek ve 2 kadın; ortalama yaş: 24.5 ± 6.2 yıl) hiçbir kendinden bildirilen kalp, metabolik veya mitokondriyal hastalığı olan tekniği değerlendirmek için 1 hafta içinde 2 farklı günlerde açıklanan ³¹ PMRS egzersiz ve görüntüleme tekniğinin oturumları yapıldı tekrarlanabilirliği (Şekil 6A). Normal gönüll?...

Tartışmalar

Bu kağıt iskelet kası mitokondriyal fonksiyon seri ve non-invaziv in vivo ölçüm tanıyor ³¹ PMRS muayene için standart bir protokol açıklar. Metabolik sendromun giderek artan yükü ve sonuçta ortaya çıkan morbidite ve mortalite hedefleyen araştırmaların genişliği göz önüne alındığında protokol önemli itiraz tutar. Bu ³¹ PMRS protokol tarayıcı en az zaman gerektirir ve ticari olarak mevcut MRS tesisleri ile herhangi bir merkezde konularda kapsamlı metabolik soru...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.5 T MR Scanner	Siemens		manufacturer will not affect results
10 cm 31P transmit-receive coil, 1.5T compatible	PulseTeq		manufacturer will not affect results
3 fl oz Baby Oil	Johnson & Johnson		manufacturer will not affect results
Foam triangle cushion (Knee)	Siemens		manufacturer will not affect results
(3) plastic buckle resistive straps; table to table	Siemens		manufacturer will not affect results
(1) plastic buckle resistive strap; self-connecting	Siemens