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Cardiovascular magnetic resonance imaging (MRI) is a well established technique in clinical cardiology. Different MRI sequences are routinely used to assess cardiac anatomy, function, viability and other parameters that aid diagnosing cardiac disease. Conversely, cardiac magnetic resonance spectroscopy (MRS), the only available method for a non-invasive study of human cardiac metabolism, has not evolved into a clinical tool yet. The combination of both techniques holds great potential to gain insight into the causality of cardiomyopathy diseases or other medical conditions with high cardiovascular risk profile, like diabetes or obesity and improve the clinical management of cardiac diseases. Nowadays, high field clinical MR systems have the great potential of improving the low spatial and temporal resolution and reproducibility of MRS. The aim of this thesis was to develop and implement a cardiac 1H-MRS method at 3 T that can be applied in clinical routine for the assessment of creatine and lipid levels in the human myocardium. The methodological developments to advance cardiac MRS are presented first. A robust 1H-MRS method comprising an optimized single-voxel technique, phased-array coil combination routine, optimized water suppression, breath-hold averaging and post-processing methods were developed. First, reproducibility and feasibility of the method were validated in vivo by acquiring 1H-MRS of the liver in almost one hundred healthy subjects. Subsequently, myocardial lipids levels were obtained in healthy volunteers by single breath-hold 1H-MRS triggered to mid-diastole, showing good reproducibility in an acquisition time less than 12 s. The good spectral resolution achieved using this method was demonstrated by the ability to differentiate for the first time two pools of myocardial lipids in spectra from the septum of patients with suspected myocardial lipid excess. Finally, creatine levels for healthy volunteers were investigated using multiple breath-hold acquisitions. Thus, this study shows the practicality and feasibility to incorporate this rapid cardiac 1H-MRS method into clinical studies of the human myocardium.

Ce travail a eu comme objectif de mettre en place des techniques de spectroscopie RMN du proton optimisées pour la détection du glutamate cérébral afin d'étudier des changements éventuels du métabolisme glutamatergique dans la maladie de Parkinson. En vue d'une application chez le patient, une approche de filtrage à double quanta et une méthode liée à la spectroscopie bi-dimensionnelle ont été évaluées à 3 Tesla sur un imageur corps entier. Une étude incluant dix patients atteints par la maladie de Parkinson idiopathique et dix volontaires sains a ensuite été réalisée, utilisant une méthode liée à la spectroscopie bi-dimensionelle et ciblant le noyau lenticulaire (putamen et globus pallidum). Aucun changement significatif du glutamate total (intra- et extracellulaire) n'a pu être mis en évidence comparant le patient sous traitement par levodopa (L-DOPA) ou ayant temporairement interrompu son traitement et le volontaire sain. Une tendance à la diminution de la creatine/phosphocreatine a été observée chez le patient. En vue d'une étude complémentaire sur le modèle animal, la méthode mise en œuvre chez le patient a été évaluée chez le rat à 7 Tesla. Une étude sur le rat traité par 6-hydroxydopamine (6-OHDA) a ensuite été réalisée, utilisant une séquence PRESS standard à un temps d'écho de 136 ms et ciblant le striatum. Sur le même animal, des spectres avant traitement à la 6-OHDA, après traitement et suivant une injection de levodopa ont été acquis. Aucun changement de glutamate n'a pu être mis en évidence, alors qu'une tendance à la réduction de la choline suivant le traitement à la 6-OHDA était observée. Nos résultats indiquent que les changements du métabolisme glutamatergique, ayant lieu dans le cadre de la maladie de Parkinson qui ont été mis en évidence dans le modèle 6-OHDA par d'autres méthodes, ne sont pas reflétés par des changements des concentrations du glutamate total mesuré par RMN in vivo.

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京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第13133号 / 論医博第2137号 / 新制||医||1024(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 溝脇 尚志, 教授 妹尾 浩, 教授 鈴木 実 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM