L'Espectroscòpia de Ressonància Magnètica i d'Imatge (MRS/MRSI) són metodologies diagnòstiques no invasives que utilitzen camps magnètics i irradiació de radiofreqüència intensos per a avaluar la composició química dels essers vius. La MRS, que es basa en els mateixos principis que la Imatgeria de Ressonància Magnètica (MRI), en lloc de produir imatges, genera un espectre de senyals codificades en freqüència que poden utilitzar-se en la identificació i quantificació de les molècules presents en un teixit determinat.
Es necessari fer estudis preclínics del glioblastoma (GB), ja que encara no tenim una cura pels pacients. Aquests estudis es beneficiarien extraordinàriament d'una major resolució espacial i d'una millor homogeneïtat de les dades de la MRSI. Conseqüentment, vàrem voler treballar durant aquesta Tesi en la millora de les estratègies d'adquisició de dades de MRS i MRSI. Quan a això, existeix un consens metodològic entre experts en espectroscòpia MRS senyalant la seqüència 'Eco de spin localitzat, adiabàtic, re-enfocat' (semiLASER), com a l'estratègia de localització de senyal MRS amb major probabilitat de millora de la qualitat de l'abans dita adquisició de dades MRS. Aquesta seqüència semiLASER fa servir polsos adiabàtics per re-enfocar el senyal originat en un determinat volum d'interès. Allò produeix un millor quocient senyal/soroll (SNR) i una millor resolució espacial, comparat amb altres seqüències convencionals d'adquisició de dades.
Encara que la utilitat de la semiLASER a l'ús preclínic està ben acceptada, la utilització i posada a punt de la seqüència semiLASER a experiments preclínics està molt menys estesa. Es en aquest camp preclínic on el nostre grup ha demostrat una provada expertesa en el seguiment de la resposta a la teràpia mitjançant MRSI a un model de glioblastoma de ratolí (amb la línia cel·lular GL261), encara que fent servir una seqüència d'adquisició de dades MRSI accessible comercialment. Així, com a continuació del nostre treball, hem desenvolupat i posat a punt en aquesta Tesi la seqüència semiLASER que es fa servir a hospitals, però per ser emprada a un escàner preclínic Bruker BioSpec de 7 Teslas, que utilitza el programa ParaVision 5.1. Aquest programa ens proporciona una interfície gràfica d'usuari per a la programació de noves seqüències de polsos i per a l'adquisició de dades. Les seqüències SV-semiLASER i MRSI-semiLASER desenvolupades en aquesta Tesi s'han descrit de manera que puguin ser utilitzades per altres usuaris interessat d'institucions diferents.
Així, les SV-semiLASER i MRSI-semiLASER es van optimitzar per a l'adquisició de dades d'espectroscòpia d'alta resolució de cervell de ratolí. Per a això, es va valorar el seu correcte funcionament amb 'maniquis', in vitro, per a continuació avaluar-les in vivo, en ratolins control i també portadors d'un tumor cerebral induït de tipus GL261. Les seqüències SV and MRSI-semiLASER implementades van produir un augment aproximat d'1.3-1.4 vegades en la SNR de dissolucions model a maniquis, mentre que l'augment de SNR a cervell de ratolí va ser d'aproximadament 1.2-1.3 cops, comparat amb la seqüència comercial PRESS Bruker disponible per a adquisicions de volum únic (SV). Es va obtenir també un augment de la resolució espacial. A més, es va fer una anàlisi quantitativa dels resultats obtinguts mitjançant algoritmes de post-processament desenvolupats en MATLAB, que es van estendre a propostes de millora futura pel seu processament integrat accelerat mitjançant automatització. Així mateix, es varen simular les seqüències semiLASER desenvolupades mitjançant l'eina 'NMRSCOPE-B simulador virtual', accessible entre els mòduls del jMRUI, el que va confirmar la correcta programació de les seqüències de polsos desenvolupades. Finalment, es varen obtenir imatges nosològiques mitjançant l'aplicació del programa SpectraClassifier, ensinistrat amb dades de tumors GL261 obtingudes amb la seqüència CSI-PRESS comercial, a xarxes de dades obtingudes
Implementation of high-resolution MRSI methods in a pre-clinical scanner, and optimization for brain longitudinal studies of therapy response in mice glioma models
Javed, Z. (Autor). 26 de jul. 2023
Tesi d’estudis: Tesi doctoral
Tesi d’estudis: Tesi doctoral