Částečná orientace molekul kreatinu ve svalu: in vitro model

Abstract

In vivo spektroskopie magnetické rezonance poskytuje řadu informací využitelných pro diagnostické účely jako například indentifikace a stanovení koncentrace významných metabolitů v měkkých tkáních. Dosud málo prozkoumaným jevem je pozorování štěpení signálů v 1H spektru kosterního svalu v důsledku reziduální dipolární vazby, které se projevuje zejména na signálech kreatinu, karnosinu a taurinu. Diplomová práce se zaměřila na vytvoření podmínek in vitro pro částečnou orientaci molekul metabolitů, podobnou jako ve svalové tkáni, použitím radiálně stlačeného polyakrylamidového gelu jako orientujícího média. Práce s gelem zahrnovala nalezení vhodného chemického složení, upřesnění protokolu přípravy a výběr vhodné techniky pro stlačení gelu. Pomocí spektroskopie magnetické rezonance vysokého rozlišení byla detekována částečná orientace studovaných molekul zejména kreatinu a karnosinu ve formě štěpení signálů geminálních vodíků methylenových skupin, které je důsledkem reziduální dipolární vazby. Výsledky poslouží k vytvoření zjednodušeného modelu svalu a konstrukci fantomu, kalibračního a testovacího vzorku pro MR tomografii.

In vivo magnetic resonance spectroscopy provides great amount of information applicable for diagnostic purposes such as identification of major metabolites present in soft tissues and determination of their concentration. The splitting obsevrable in 1H spectrum of skeletal muscle as a consequence of residual dipolar coupling has been unsuffieciently explored phenomenon yet. Especially the signals of creatine, carnosine and taurine were affected. This Diploma thesis focus on finding an optimal in vitro conditions leading to the partial orientation of the metabolites with properties similar to those occurring in the muscle tissue. Radially stretched polyacrylamide gel was used as the orienting medium. The work with the gel involved the search for optimal chemical composition, preparation procedure details and selection of the most suitable technique for the gel stretching. The partial orientation of carnosine molecules was detected as additional splitting of resonances of geminal hydrogens of methylene groups by means of high resolution magnetic resonance spectroscopy. The results of this work will be utilized for a development of a simplified model of the muscle and design of a novel phantom, as a calibration and testing sample for MR tomograph.