Noninvasive simultaneous measurements of neurotransmitters in human brain using high field MR system

使用高场 MR 系统对人脑神经递质进行无创同步测量

基本信息

项目摘要

Glutamate and GABA are major neurotransmitters in human brain. It is suggested that they have some relation with degenerative nerve diseases and psychiatric disorders. Then, these metabolites are one of the important subjects for ^1H MRS.However, it is difficult to detect these metabolites in vivo, because they have JHH coupled spin systems. Due to this coupling and close chemical shifts, the features of these peaks are complicated and they are severely overlapped at clinical 1.5 T MR systems. Even at 3 T which are now applied to clinical fields, these difficulties are not enough improved.The purpose of our studies was to detect and quantify glutamate and GABA in human brain in vivo simultaneously. First, we have developed new measurement methods for peak detection of glutamate and GABA in vivo. These peaks could be resolved on localized CT COSY spectra at 4.7 T in human brain. Next, ISIS CT COSY method has been developed to improve slice displacement error due to chemical shifts. This method also improves slice profile. Post processing methods have also developed to improve distortion along F_2 axis and artifacts along F_1 axis. Finally, we have developed a quantitation method on in vivo 2D spectra using ISIS CT COSY. This method consists of T_2 compensation of J_<HH> coupled spin systems and curve fitting of peak on 2D spectra. By this method, we have quantified glutamate and GABA simultaneously in human brain and these concentrations were calculated as 11.7 mM and 0.95 mM respectively. These values were within reported values.
谷氨酸和γ-氨基丁酸是人脑中的主要神经递质。提示它们与退行性神经疾病和精神障碍有一定关系。这些代谢物是^1H MRS研究的重要对象之一,但由于它们具有JHH耦合自旋系统,在体内检测这些代谢物是困难的。由于这种耦合和紧密的化学位移,这些峰的特征是复杂的,并且它们在临床1.5T MR系统中严重重叠。本研究的目的是在活体条件下同时检测和定量人脑中的谷氨酸和GABA。首先,我们已经开发了新的测量方法,用于体内谷氨酸和GABA的峰值检测。这些峰在4.7T的人脑局部CT COSY谱上可以分辨。接下来,开发了ISIS CT COSY方法以改善由于化学位移引起的切片位移误差。该方法还改善了切片轮廓。后处理方法也已发展到改善沿沿着F_2轴的失真和沿沿着F_1轴的伪影。最后,我们已经开发了一种定量的方法在体内二维光谱使用ISIS CT COSY。该方法包括对J耦合自旋系统的T_2补偿和对二维谱峰的曲线拟合。<HH>通过这种方法,我们已经定量谷氨酸和GABA同时在人脑中,这些浓度分别计算为11.7 mM和0.95 mM。这些值在报告值范围内。

项目成果

期刊论文数量(62)
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专利数量(0)
Multinuclear localized spectroscopy in the human brain at 4.7T-dynamic observation of ethanol uptake and changes in cerebral metabolites from ^1H and ^<31>P windows
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Toita T;Nakamura K;et al.;Mitsumori F;Nakashima Y;Mitsumori F.
  • 通讯作者:
    Mitsumori F.
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    手島昭樹;日本PCS作業部会;Yamaguchi M
  • 通讯作者:
    Yamaguchi M
Inprovement of the Spectral Resolution for Glutamate and Glutamine in the Human Brain at 4.7 T by using a Localized 2D Constant Time COSY
使用局部 2D 恒定时间 COSY 提高 4.7 T 下人脑中谷氨酸和谷氨酰胺的光谱分辨率
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Takeshi Fukawa;Koji Takematsu;Kotaro Oka;Sachiko Koike;Koichi Ando;Hirosuke Kobayashi;Kazuo Tanishita;Hidehiro Watanabe
  • 通讯作者:
    Hidehiro Watanabe
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超高场MRI无创同时测量人脑兴奋性和抑制性神经递质的研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    E.Sato;E.Tanaka;H.Mori;T.Kawai;T.Inoue;A.Ogawa;T.Ichimaru;K.Takayama;H.Ido;渡邉英宏
  • 通讯作者:
    渡邉英宏
4.7Tでの局所励起2D CT COSY法による人脳内のグルタミン酸、グルタミン、GABAの同時計測
使用 4.7T 局部激励 2D CT COSY 方法同时测量人脑中的谷氨酸、谷氨酰胺和 GABA
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