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ガンマアミノ酪酸（GABA）およびグルタミン酸（GLU）は、脳内の主要な神経伝達物質です。それらは健康な脳の機能に不可欠であり、それらの変化は多くの神経精神障害の病態生理学における主要なメカニズムです。磁気共鳴分光法（MRS）は、in vivoでGABAとGLUを非侵襲的に測定する唯一の方法です。GABAの検出は特に困難であり、特別なMRSテクニックが必要です。最も人気のあるのは、シングルボクセルポイント分解分光法（プレス）のローカリゼーションを使用したMescher-Garwood（Mega）の違い編集です。この手法には3つの主要な制限があります。a）Mega編集は減算技術であるため、スキャナーの不安定性とモーションアーティファクトに非常に敏感です。b）プレスは、正確な定量化を損なう高フィールド（≥3t）でローカリゼーションエラーを発生する傾向があります。c）単一ボクセル分光法（生検と同様）は、一度に単一の場所で安定したGABAおよびGLUレベルのみをプローブすることができます。これらの問題を軽減するために、次の3つの機能を備えた3D Mega編集MRSイメージングシーケンスを実装しました。a）リアルタイムモーション補正、動的シム更新、およびスキャナーの不安定性と被験者の動きによる減算アーティファクトを排除するための選択的な再取得。b）局所化の精度と信号対雑音比を改善するために、断熱選択的再焦点（レーザー）による局在化。c）スパイラルの加重スタックを介したKスペースエンコードは、柔軟なスキャン時間を備えた3D代謝マッピングを提供します。シミュレーション、ファントム、およびin vivo実験は、メガレーザーシーケンスがGABA+およびGLX（グルタミン酸+ Gluatmine）の3Dマッピングを可能にすることを証明しています。3D脳イメージングのスキャン時間。したがって、我々のシーケンスにより、脳GABA+およびGLXレベルの正確で堅牢な3Dマッピングを、神経科学および臨床応用で使用するために臨床3T MRスキャナーで実行できます。
ガンマアミノ酪酸（GABA）およびグルタミン酸（GLU）は、脳内の主要な神経伝達物質です。それらは健康な脳の機能に不可欠であり、それらの変化は多くの神経精神障害の病態生理学における主要なメカニズムです。磁気共鳴分光法（MRS）は、in vivoでGABAとGLUを非侵襲的に測定する唯一の方法です。GABAの検出は特に困難であり、特別なMRSテクニックが必要です。最も人気のあるのは、シングルボクセルポイント分解分光法（プレス）のローカリゼーションを使用したMescher-Garwood（Mega）の違い編集です。この手法には3つの主要な制限があります。a）Mega編集は減算技術であるため、スキャナーの不安定性とモーションアーティファクトに非常に敏感です。b）プレスは、正確な定量化を損なう高フィールド（≥3t）でローカリゼーションエラーを発生する傾向があります。c）単一ボクセル分光法（生検と同様）は、一度に単一の場所で安定したGABAおよびGLUレベルのみをプローブすることができます。これらの問題を軽減するために、次の3つの機能を備えた3D Mega編集MRSイメージングシーケンスを実装しました。a）リアルタイムモーション補正、動的シム更新、およびスキャナーの不安定性と被験者の動きによる減算アーティファクトを排除するための選択的な再取得。b）局所化の精度と信号対雑音比を改善するために、断熱選択的再焦点（レーザー）による局在化。c）スパイラルの加重スタックを介したKスペースエンコードは、柔軟なスキャン時間を備えた3D代謝マッピングを提供します。シミュレーション、ファントム、およびin vivo実験は、メガレーザーシーケンスがGABA+およびGLX（グルタミン酸+ Gluatmine）の3Dマッピングを可能にすることを証明しています。3D脳イメージングのスキャン時間。したがって、我々のシーケンスにより、脳GABA+およびGLXレベルの正確で堅牢な3Dマッピングを、神経科学および臨床応用で使用するために臨床3T MRスキャナーで実行できます。
Gamma-aminobutyric acid (GABA) and glutamate (Glu) are the major neurotransmitters in the brain. They are crucial for the functioning of healthy brain and their alteration is a major mechanism in the pathophysiology of many neuro-psychiatric disorders. Magnetic resonance spectroscopy (MRS) is the only way to measure GABA and Glu non-invasively in vivo. GABA detection is particularly challenging and requires special MRS techniques. The most popular is MEscher-GArwood (MEGA) difference editing with single-voxel Point RESolved Spectroscopy (PRESS) localization. This technique has three major limitations: a) MEGA editing is a subtraction technique, hence is very sensitive to scanner instabilities and motion artifacts. b) PRESS is prone to localization errors at high fields (≥3T) that compromise accurate quantification. c) Single-voxel spectroscopy can (similar to a biopsy) only probe steady GABA and Glu levels in a single location at a time. To mitigate these problems, we implemented a 3D MEGA-editing MRS imaging sequence with the following three features: a) Real-time motion correction, dynamic shim updates, and selective reacquisition to eliminate subtraction artifacts due to scanner instabilities and subject motion. b) Localization by Adiabatic SElective Refocusing (LASER) to improve the localization accuracy and signal-to-noise ratio. c) K-space encoding via a weighted stack of spirals provides 3D metabolic mapping with flexible scan times. Simulations, phantom and in vivo experiments prove that our MEGA-LASER sequence enables 3D mapping of GABA+ and Glx (Glutamate+Gluatmine), by providing 1.66 times larger signal for the 3.02ppm multiplet of GABA+ compared to MEGA-PRESS, leading to clinically feasible scan times for 3D brain imaging. Hence, our sequence allows accurate and robust 3D-mapping of brain GABA+ and Glx levels to be performed at clinical 3T MR scanners for use in neuroscience and clinical applications.
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