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Energy metabolism measured by 31P magnetic resonance spectroscopy in the healthy human brain - 20/12/21

Doi : 10.1016/j.neurad.2021.11.006 
Andreas Rietzler a, b, + , Ruth Steiger a, b, + , Stephanie Mangesius a, b, , Lisa-Maria Walchhofer c , Raffaella Matteucci Gothe d , Michael Schocke e , Elke Ruth Gizewski a, b , Astrid Ellen Grams a, b
a Department of Neuroradiology, Medical University of Innsbruck, Innsbruck, Austria 
b Neuroimaging Core Facility, Medical University of Innsbruck, Innsbruck, Austria 
c Department of Radiology, Medical University of Innsbruck, Innsbruck, Austria 
d UMIT - Center of Statistical Consulting and Continuing Education, Private University for Health Sciences, Medical Informatics and Technology, Hall, Austria 
e RKU – University and Rehabilitation Clinics Ulm, Ulm, Germany 

Corresponding author.
En prensa. Pruebas corregidas por el autor. Disponible en línea desde el Monday 20 December 2021
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Abstract

Background and purpose

Phosphorous magnetic resonance spectroscopy (31P-MRS) allows a non-invasive analysis of phosphorus-containing compounds in vivo. The present study investigated the influence of brain region, hemisphere, age, sex and brain volume on 31P-MRS metabolites in healthy adults.

Materials and methods

Supratentorial brain 31P-MRS spectra of 125 prospectively recruited healthy volunteers (64 female, 61 male) aged 20 to 85 years (mean: 49.4 ± 16.9 years) were examined with a 3D-31P-MRS sequence at 3T, and the compounds phosphocreatine (PCr), inorganic phosphate (Pi) and adenosine triphosphate (ATP) were measured. From this data, the metabolite ratios PCr/ATP, Pi/ATP and PCr/Pi were calculated for different brain regions. In addition, volumes of gray matter, white matter and cerebrospinal fluid were determined.

Results

For all metabolite ratios significant regional differences and in several regions sex differences were found. In some brain regions and for some metabolites hemispheric differences were detected. In addition, changes with aging were found, which differed between women and men.

Conclusions

The present results indicate that 31P-MRS metabolism varies throughout the brain, with age and between sexes, and therefore have important practical implications for the design and the interpretation of future 31P-MRS studies under physiological conditions and in patients with various cerebral diseases.

El texto completo de este artículo está disponible en PDF.

Graphical abstract




Image, graphical abstract

El texto completo de este artículo está disponible en PDF.

Keywords : Phosphorous magnetic resonance spectroscopy, 31P, Cerebral energy metabolism, ATP

Abbreviations : 1H-MRS, 31P-MRS, ADP, ATP, Cho, Cr, cz, GABA, ICVM, NAA, NAD, PCr, Pi


Esquema


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