人体内の炭素 13 ピルビン酸塩を用いた過偏極 MR イメージング (POLARIC-13)

18F フルオロデオキシグルコース (FDG) を使用した陽電子放射断層撮影法は、組織のグルコース取り込みに関する情報を提供する従来のイメージング技術であり、臨床的に非常に成功しています。 ただし、さまざまな病気の診断や治療反応の評価に役立つ可能性がある下流の代謝を評価することはできません。 患者は電離放射線にも曝露されますが、曝露量は投与されるトレーサーの線量、スキャンの頻度、各スキャンの継続時間によって異なります。

炭素 13 (13C) 磁気共鳴画像法 (MRI) は、炭素が体内のほぼすべての有機分子の骨格として機能するため、代謝イメージングに特に魅力的です。 しかし、13C 同位体の自然存在量は約 1.1% と低いため、生体内イメージングは​​非常に困難になっています。 MR シグナル 13C 核を改善するには、プローブを合成的に濃縮して、分子内の 13C 標識の濃度を高めます。 MRI 信号は過分極のプロセスによってさらに増加する可能性があります。 低温および高磁場では、電子は非常に高いレベルの分極を持ちます (つまり、ほぼすべての電子が同じ方向に整列します)。 この高レベルの分極は 13C 標識プローブに伝達され、MRI 信号が増加します。 この分極の移動は、ラジカル (自由電子源) と過分極させる 13 C 標識プローブを混合し、その混合物を通常 3.0 ～ 5.0 の磁場にある分極器内に置くことによって達成されます。 T、低温 (約 1 K)。 次に、マイクロ波照射を適用して、トリチルラジカルの不対電子から 13C 標識プローブに分極を移動させます。 最終溶液は高レベルの分極を保持しており、生体内注射や代謝研究用に生理学的 pH、浸透圧、温度になるように配合できます。

この技術を使用すると、分極は約 30% ～ 40% に増加し、10,000 ～ 100,000 倍以上増加し、MRI 信号が劇的に増加します (図 1)。 ただし、分極が熱平衡レベルに減衰するため、強化された信号は通常、短時間 (1 ～ 2 分) しか利用できません。 したがって、偏光損失を最小限に抑えて高い信号対雑音比の代謝データを取得し、高速な代謝プロセスを測定するには、高速イメージングが必要です。

現在までに、過偏光イメージング技術は 800 名を超える健康なボランティアと患者に実施されています。さまざまな臨床症状における 1,200 以上の研究で行われています。

仮説と目的:

この概念実証研究は、健康なシンガポール居住者および心血管疾患/心代謝疾患患者における 13C 過偏極イメージングの実現可能性と応用を実証するものです。

1. 健康なボランティアにおける過分極 13C-ピルビン酸（乳酸、アラニンおよび重炭酸塩）の代謝産物の参照範囲を確立し、13C 過分極イメージング シーケンスの再現性を検査する。
2. 心血管疾患および心臓代謝性疾患の患者における 13C 過偏極イメージングの応用を開発する。