Estimation parr spectroscopie de résonance magnétique des concentrations des métabolites cérébraux in vivo chez le petit animal : une analyse quantitative avec QUEST

In vivo brain metabolite concentration estimates in small animals by Magnetic resonance spectroscopy : a quantitative analysis with QUEST

• Auteur / Autrice : Cristina Cudalbu
• Direction : André Briguet, Sophie Cavassila-Beuf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épilepsie

Spectroscopie de la résonance magnétique du proton

Rats

Métabolites

Résumé

La spectroscopoie de résonance magnétique (SRM) permet d'accéder, de façon non invasive, aux concentrations des substances chimiques -métabolites - d'un tissu vivant. Le sujet de cete thèse concerne d'une part, le développement des protocoles expérimentaux d'acquisition des signaux SRM proton in vivo à temps d'écho courts à 4. 7T et à 7T chez le petit animal et d'autre part, le traitement des données pour l'estimation des métabolites cérébraux. La méthode QUEST, développée dans notre laboratoire, a été exploitée. Cette méthode de quantification du domaine temporel fondée sur une base de connaissance de métabolites repose sur une modélisation semi-paramétrique des signaux acquis à temps d'échos courts. L'influence de deux approches alternatives pour obtenir la base des métabolites (mesure in vitro des signaux des métabolites en solution ou simulation des signaux par Mécanique Quantique) sur l'estimation des concentrations des métabolites cérébraux a été évaluée. Des développements méthodologiques visant l'acquisition in vivo du signal de ligne de base provenant notamment des macromolécules ont été réalisés. L'influence de la stratégie de prise en compte du signal de ligne de base sur la précision des estimations a également été étudiée avec la méthode QUEST. Également nous avons estimé les temps de relaxation in vivo et in vitro des principaux métabolites cérébraux à 4. 7T et à 7T. Les protocoles, mis en oeuvre au cours de la thèse, ont été exploités afin d'étudier des modèles murins de pathologies neurologiques tel que l'épilepsie

Localized brain proton magnetic resonance spectroscopy (1H MRS) can non-invasively provide - by quantification of brain metabolites - biochemical information from living tissues. Te purposes of this work were : 1) to set up the localize brain 1H MRS at short echo time at 7T and 4. 7T on small animals ; 2) to quantify the concentration of brain metabolites. The QUEST method, developed in our laboratory, was used. This method is based on a metabolite basis-set prior-knowledge and fits a time-domain model function, a combination of metabolite basis-set signals, directly to the low SNR in vivo data. The influence of the two basis-set approaches (an in vitro basis-set made of the measured signals of aqueous solutions and a simulated basis-set made of the theoretical metabolite signals quantum mechanically simulated) on the metabolite concentration estimates was evaluated. Methodological developments aiming the acquisiation of the background signal were performed. The influence of the background-accommodation strategy on the metabolite concentration estimates was also studied using QUEST. We have also estimated the relaxation times in vitro and in vivo of the principal brain metabolites at 4. 7T et 7A. The acquisition protocols, which were set up during this work, were used to study different models of neurological pathologies such as the epilepsy