Imagem de ressonância magnética hiperpolarizada com piruvato de carbono-13 no corpo humano (POLARIC-13)

A tomografia por emissão de pósitrons com fluorodesoxiglicose 18F (FDG) é a técnica de imagem convencional para fornecer informações sobre a captação de glicose nos tecidos e tem sido altamente bem-sucedida clinicamente. No entanto, não pode avaliar o metabolismo a jusante, o que pode ser útil no diagnóstico e avaliação da resposta ao tratamento numa variedade de doenças. Os pacientes também serão expostos à radiação ionizante, a quantidade de exposição pode variar dependendo da dose do traçador administrada, frequência dos exames e duração de cada exame.

A ressonância magnética (MRI) do carbono 13 (13C) é particularmente atraente para imagens metabólicas porque o carbono serve como a espinha dorsal de quase todas as moléculas orgânicas do corpo. No entanto, a baixa abundância natural do isótopo 13C em ~1,1% tornou a imagem in vivo extremamente desafiadora. Para melhorar os núcleos 13C do sinal MR, as sondas são enriquecidas sinteticamente para aumentar a concentração do marcador 13C numa molécula. O sinal de ressonância magnética pode ser ainda aumentado pelo processo de hiperpolarização. Em baixas temperaturas e campos magnéticos elevados, os elétrons têm um nível muito alto de polarização (isto é, quase todos os elétrons estão alinhados na mesma direção). Este alto nível de polarização pode ser transferido para sondas marcadas com 13C, aumentando seus sinais de ressonância magnética. Esta transferência de polarização é realizada misturando radicais (uma fonte de elétrons livres) com a(s) sonda(s) marcada(s) com 13C a serem hiperpolarizadas e colocando a mistura em um polarizador em um campo magnético tipicamente de 3,0-5,0. T e a baixa temperatura (aproximadamente 1 K). A irradiação de microondas é então aplicada para transferir a polarização dos elétrons desemparelhados em um radical tritil para a sonda marcada com 13C. A solução final retém um alto nível de polarização e pode ser formulada para estar em pH fisiológico, osmolaridade e temperatura para injeção in vivo e investigações metabólicas.

Com esta técnica, a polarização aumenta para aproximadamente 30%-40%, um aumento de mais de 10.000 a 100.000 vezes, aumentando assim dramaticamente o sinal de ressonância magnética (Figura 1). O sinal melhorado, no entanto, normalmente está disponível apenas por um curto período de tempo (1-2 minutos), à medida que a polarização decai de volta ao seu nível de equilíbrio térmico. Portanto, imagens rápidas são necessárias para adquirir dados metabólicos de alta relação sinal-ruído com perda mínima de polarização e para medir processos metabólicos rápidos.

Até o momento, a técnica de imagem hiperpolarizada foi realizada em mais de 800 voluntários e pacientes saudáveis; e em mais de 1.200 estudos em diversas condições clínicas.

HIPÓTESE E OBJETIVOS:

Este estudo de prova de conceito demonstra a viabilidade e aplicação de imagens hiperpolarizadas 13C em residentes saudáveis ​​de Cingapura e pacientes com doenças cardiovasculares/cardiometabólicas.

1. Estabelecer intervalos de referência nos produtos metabólicos do 13C-piruvato hiperpolarizado (lactato, alanina e bicarbonato) em voluntários saudáveis ​​e examinar a repetibilidade das sequências de imagem hiperpolarizadas do 13C.
2. Desenvolver a aplicação da imagem hiperpolarizada 13C em pacientes com doenças cardiovasculares e cardiometabólicas.