Implementazione ed ottimizzazione di una procedura per l'acquisizione e l'analisi di dati di spettroscopia a risonanza magnetica per la rilevazione del GABA

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Autore
Cantelli, Matteo <1995>
Data
2024-03-26Disponibile dal
2024-03-28Abstract
La spettroscopia di Risonanza Magnetica (MRS) è una tecnica analitica strumentale che permette di
ottenere dettagliate informazioni sulla presenza e sulla concentrazione di metaboliti presenti nel
cervello umano. L’acido γ-amminobutirrico (GABA) è il principale neurotrasmettitore inibitorio del
sistema nervoso centrale (SNC) ed è coinvolto in una pluralità di patologie del SNC. Misurare i livelli
di GABA in-vivo è molto complicato poiché le sue concentrazioni nel cervello sono nell’ordine di 1-
2 mM (millimolare) e il suo segnale sovrappone quello della creatina (Cr) e del n-acetil-aspartato
(NAA) con MRS ad idrogeno a campo magnetico standard (1.5-3.0 T).
L’obiettivo di questa tesi è stato la progettazione, lo sviluppo e la verifica sperimentale di una
metodologia basata su tecnologia di MRS a 3T al fine di meglio quantificare e controllare la
concentrazione di GABA.
Sono stati analizzati quattro fantocci, tre preparati, contenenti pochi metaboliti, ed uno acquistato, lo
SPECTRE, contenente i principali metaboliti rilevabili in aree cerebrali. I dati sono stati acquisiti
utilizzando una sequenza di MRS sperimentale, la MEGAPRESS specifica per l’analisi del GABA.
Le analisi sono state eseguite utilizzando software specifici per la MRS che funzionano su ambiente
MATLAB, Gannet ed Osprey.
I software adoperati per l’analisi hanno presentato aspetti positivi e criticità.
Le analisi eseguite con Gannet sui fantocci preparati hanno avuto un esito positivo in quanto i modelli
dei dati combaciavano con il modello teorico ed il rapporto tra le quantificazioni del GABA nei diversi fantocci
rimaneva invariato rispetto al valore nominale. Per lo SPECTRE non è stato possibile rilevare la
concentrazione di GABA.
Osprey è risultato migliore per l’analisi dei dati dello SPECTRE, ma non permette la quantificazione
di GABA. Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) is an instrumental analytical technique that allows detailed
information to be obtained on the presence and concentration of metabolites present in the human
brain. γ-aminobutyric acid (GABA) is the main inhibitory neurotransmitter of the central nervous
system (CNS) and is involved in a variety of CNS pathologies. Measuring GABA levels in-vivo is
very complicated since its concentrations in the brain are in the order of 1-2 mM (millimolar) and its
signals overlaps that of creatine (Cr) and n-acetyl-aspartate (NAA) with standard magnetic field
hydrogen MRS (1.5-3.0 T).
The objective of this thesis was the design, development and experimental verification of a
methodology based on 3T MRS technology in order to better quantify and control the concentration
of GABA.
Four phantoms were analysed, three prepared, containing few metabolites, and one purchased, the
SPECTRE, containing the main metabolites detectable in brain areas. The data were acquired using
an experimental MRS sequence, the MEGAPRESS specific for the analysis of GABA. The analyses
were performed using specific MRS software running on MATLAB environment, Gannet and Osprey.
The software used for the analysis presented positive and critical aspects.
The analyses performed with Gannet on the prepared phantoms had a positive outcome as the data
models matched the theoretical model and the ratio between the GABA quantifications in the different
phantoms remained unchanged compared to the nominal value. For SPECTRE it was not possible to
detect the concentration of GABA.
Osprey was better for analysing SPECTRE data but does not allow quantification of the GABA.
Tipo
info:eu-repo/semantics/masterThesisCollezioni
- Laurea Magistrale [5224]