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Fig. 2.19: Résultats de quantification avec la procédure NEMESIS de signaux de SRM 2D J-résoluein vivopour quatre stratégies d’échantillonnage et pour les métabolites Asp, GABA, Gln et NAA. Chaque concentration métabolique estimée est accompagnée d’une barre d’erreur correspondant à la borne de Cramér-Rao. Ces résultats montrent une in-fluence des stratégies d’échantillonnage sur les concentrations estimées, en particulier pour les métabolites couplés.
avec NEMESIS. Cette approche ouvre toutefois la voie vers de nouvelles perspectives qui seront évoquées au paragraphe 2.8.
2.7 Validation expérimentale de NEMESIS : quan-tification de signaux de SRM 2D J-résolue ac-quis in vivo
Les développements réalisés en SRM 2D quantitative ont donné naissance à la séquence 2D J-PRESS WISH (Cf. §2.2) permettant l’acquisitionin vivo de signaux de SRM 2D J-résolue et à la procédure de quantification NEMESIS (Cf. §2.3) per-mettant leur quantification respective. Ces travaux ont fait l’objet d’une validation expérimentale au cours de laquelle des signaux de SRM 2D J-résolue ont été acquis dans le cerveau de rat puis quantifiés afin d’estimer les concentrations des métabo-lites présents.
2.7.1 Méthode
La validation expérimentale a été réalisée avec un IRM Bruker BioSpin 7 T. Un rat sain âgé de cinq mois a été anesthésié par inhalation d’isoflurane, sa température
corporelle étant maintenue à 37◦C par un système de chauffage. Le suivi de son cycle respiratoire a été réalisé par le biais d’un capteur de pression. Une antenne volumique et une antenne de surface ont été utilisées respectivement pour l’émission et la réception du signal RMN. Des images de positionnement ont été acquises pour plusieurs coupes axiales du cerveau avec la séquence d’imagerie RARE afin d’ajuster avec précision la position du voxel et son volume égal à 64 μL (Fig. 2.20). Avant de débuter les acquisitions spectroscopiques, le champ principal B0 a été homogénéisé par l’ajustement automatique des «shim» de premiers et seconds ordres à l’aide de la séquence FASTMAP5 [Gruetter, 1993]. Primordiaux lors d’une acquisition in vivo, ces ajustements ont permis d’obtenir une largeur de raie estimée pour le pic de l’eau de 18 Hz.
Fig. 2.20:Image d’une coupe axiale du cerveau d’un rat acquise avec la séquence RARE sur un IRM Bruker BioSpin 7 T. Les paramètres de la séquence sont : T E=15 ms, T R=5166 ms avec une épaisseur de coupe égale à 1 mm. Le voxel de volume 64 μL sélectionné pour les acquisitions spectroscopiques dans le cerveau est représenté.
Trois acquisitions de SRM 2D J-résolue localisée ont été réalisées avec la séquence 2D J-PRESS WISH sur l’IRM Bruker BioSpin7 T induisant une durée d’acquisition totale d’environ 2 h :
1. L’acquisition du spectre RMN 2D J-résolu des métabolites avec les paramètres suivants :T E=20 à 140 ms, N1=24, T R=2,5 s, N A=96, modules VAPOR et OVS actifs.
2. L’acquisition du spectre RMN 2D J-résolu de référence (spectre de l’eau) avec les paramètres suivants :T E=20 à 140 ms,N1=24,T R=5 s,N A=2, modules VAPOR et OVS actifs.
3. L’acquisition du spectre RMN 2D J-résolu des macromolécules avec les para-mètres suivants : T I=675 ms, T E=20 à 38 ms, N1=4, T R=2,5 s, N A=128, modules VAPOR et OVS actifs.
5Fast, Automatic Shimming Technique by Mapping Along Projections
Les signaux de SRM 2D J-résolue sont reconstruits puis quantifiés, avec une durée d’exécution inférieure à la minute, par la procédure de quantification NEMESIS, la modélisation de la ligne de base étant calculée à partir du spectre RMN 2D des macromolécules. Les spectres RMN 2D J-résolus des métabolites acquis in vivo et estimés par NEMESIS sont représentés à la Fig. 2.21. Afin d’illustrer le processus de quantification, la séparation des signaux métaboliques contribuant au spectre RMN 2D J-résoluin vivo est représentée sous la forme de spectres RMN 1D à la Fig. 2.23.
Enfin, les estimations de concentrations des métabolites sont représentées sous la forme d’un histogramme à la Fig. 2.22.
2.7.2 Résultats & discussion
Fig.2.21: Représentation fréquentielle d’un spectre RMN 2D J-résoluin vivoacquis dans le cerveau de rat avec un IRM Bruker BioSpin 7 T (a) et son spectre estimé avec la procédure NEMESIS (b). Les paramètres de la séquence 2D J-PRESS WISH sont les suivants : T E=20 à 140 ms, N1=24, T R=2,5 s, NA=96, voxel de dimension 4 mm x 4 mm x 4 mm.
Les concentrations estimées sont globalement en bon accord avec la littérature (Fig. 2.22). Toutefois, les résultats montrent que les concentrations de certains mé-tabolite, tels que Asp, GSH, mIns et plus particulièrement Ala, sont largement sur-estimées. Ce biais d’estimation a probablement pour origine une modélisation im-précise de la ligne de base. En effet, l’alanine a une la signature spectrale fortement corrélée avec les signaux lipidiques pour environ 1,5 ppm (Fig. 2.23). Les bornes de Cramér-Rao, décrivant l’intervalle de confiance des estimations, sont relativement
Ala Asp Cho CreGABAGlc Gln Glu Gly GPCGSH Lac mInsNAANAAGPCrePCho PE Tau 0
2 4 6 8 10 12
Fig. 2.22:Résultats de quantification avec la procédure NEMESIS de signaux de SRM 2D J-résolue in vivoacquis dans le cerveau de rat avec un IRMBruker BioSpin 7 T. Chaque concentration métabolique estimée est accompagnée d’une barre d’erreur correspondant à la borne de Cramér-Rao et est comparée à la concentration typique relevée dans la littérature [Mlynáriket al., 2008].
faibles pour les métabolites couplés tels que Asp, Glc, Glu, GSH, mIns, et Tau. La comparaison des erreurs d’estimation obtenues et relevées dans la littérature doit être faite avec précaution. En effet, il est important de rappeler que ces résultats, utilisés comme référence ici, ont été obtenus par la quantification de signaux de SRM in vivo pour un champ magnétique très élevé (14,1 T) [Mlynáriket al., 2008]. Enfin, ces résultats montrent que la séparation et la quantification des signaux correspon-dant aux couples de métabolites tels que Cre/Pcre, Cho/PCho demeurent délicates pour un champ B0=7 T.
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