인체 내 탄소-13 피루브산을 이용한 과분극 MR 영상 (POLARIC-13)

18F 플루오로데옥시글루코스(FDG)를 이용한 양전자 방출 단층촬영은 조직의 포도당 흡수에 관한 정보를 제공하는 기존의 영상 기술이며 임상적으로 매우 성공적이었습니다. 그러나 다양한 질병의 진단 및 치료 반응 평가에 유용할 수 있는 하류 대사를 평가할 수는 없습니다. 환자는 또한 전리 방사선에 노출되며, 노출량은 투여된 추적자 용량, 스캔 빈도 및 각 스캔 기간에 따라 달라질 수 있습니다.

탄소 13(13C) 자기공명영상(MRI)은 탄소가 신체의 거의 모든 유기 분자의 중추 역할을 하기 때문에 대사 영상에 특히 매력적입니다. 그러나 13C 동위원소의 자연 풍부도가 ~1.1%로 낮기 때문에 생체 내 이미징이 매우 어려워졌습니다. MR 신호 13C 핵을 개선하기 위해 프로브를 합성하여 분자 내 13C 표지 농도를 증가시킵니다. MRI 신호는 과분극 과정에 의해 더욱 증가될 수 있습니다. 낮은 온도와 높은 자기장에서 전자는 매우 높은 수준의 분극을 갖습니다(즉, 거의 모든 전자가 같은 방향으로 정렬됩니다). 이러한 높은 수준의 분극은 13C 라벨이 붙은 프로브로 전달되어 MRI 신호를 증가시킬 수 있습니다. 이러한 분극의 전달은 라디칼(자유 전자의 공급원)을 13C로 표지된 프로브와 혼합하여 과분극되도록 하고 혼합물을 일반적으로 3.0-5.0의 자기장에서 편광판에 배치함으로써 수행됩니다. T 및 저온(약 1K)에서. 그런 다음 마이크로파 조사를 적용하여 트리틸 라디칼의 짝을 이루지 않은 전자에서 13C 표지 프로브로 분극을 전달합니다. 최종 용액은 높은 수준의 분극을 유지하며 생체 내 주사 및 대사 조사를 위한 생리학적 pH, 삼투압 및 온도에 맞춰 제제화될 수 있습니다.

이 기술을 사용하면 편광이 약 30%~40%, 즉 10,000~100,000배 이상 증가하여 MRI 신호가 극적으로 증가합니다(그림 1). 그러나 향상된 신호는 일반적으로 분극이 열평형 수준으로 다시 감소하므로 짧은 시간(1~2분) 동안만 사용할 수 있습니다. 따라서 최소한의 편광 손실로 높은 신호 대 잡음비 대사 데이터를 획득하고 빠른 대사 과정을 측정하려면 신속한 이미징이 필요합니다.

현재까지 800명 이상의 건강한 지원자와 환자를 대상으로 과분극 영상 기술이 수행되었습니다. 다양한 임상 조건에 대한 1,200개 이상의 연구에서 확인되었습니다.

가설과 목적:

이 개념 증명 연구는 건강한 싱가포르 거주자와 심혈관/심장 대사 질환 환자를 대상으로 13C 과분극 영상의 타당성과 적용 가능성을 입증하기 위한 것입니다.

1. 건강한 지원자의 과분극된 13C-피루브산(젖산염, 알라닌 및 중탄산염)의 대사 산물의 참조 범위를 설정하고 13C 과분극 영상 시퀀스의 반복성을 검사합니다.
2. 심혈관 및 심혈관 대사 질환 환자에게 13C 과분극 영상의 적용을 개발합니다.