автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Метод и система для ЯМР-спектроскопии тканей головного мозга и вычисления концентрации метаболитов

Введение.

Глава 1. ЯМР спектроскопия и ЯМР томография, как методы исследования биологических объектов.

1.1. Ядерный магнетизм и ядерная магнитная восприимчивость

1.2. Уравнения Блоха в магнитном резонансе.

1.3. Оценка величины ЯМР-сигнала.

1.4. Суммирование ЯМР-сигналов.

1.5. Влияние скорости восстановления намагниченности на время накопления томограммы.

1.6. Режим накопления томограмм с узкополосным частотным подавлением.

1.7. Типичная структура ЯМР-томографа.

1.8. Томографы медицинского назначения.

Постановка задач исследования.

Глава 2. Методы пространственно локализованной ЯМР спектроскопии в исследовании метаболитов головного мозга.

2.1. Пространственная локализация исследуемого объекта.

2.2. Импульсные последовательности, реализующие пространственную локализацию.

2.3. Подавление ЯМР сигнала от протонов воды.

2.4. Метаболиты тканей мозга, доступные протонной МРС.

Выводы.

Глава 3. Аппаратно-методические аспекты улучшения разрешения ЯМР спектроскопии с пространственной локализацией исследуемой области.

3.1. Томографическая аппаратура и реализация режима спектральных исследований.

3.2. Визуализация неоднородности магнитного поля в области пространственной локализации и подавление сигналов воды в спектрах ЯМР.

3.3. ЯМР спектры тканей белого вещества головного мозга.

3.4. Исключение систематических погрешностей и основные соотношения для программы обработки числовых массивов ЯМР спектроскопии с пространственной локализацией.

3.5. Алгоритмизация процесса обработки ЯМР-сигналов интерферограмм.

Выводы.

Глава 4. Методика расчета концентрации метаболитов в режиме спектральных исследований на ЯМР томографе.

4.1. Результаты определения концентрации метаболитов.

Выводы.

Основные результаты работы.

ЯМР-спектроскопия высокого разрешения позволяет регистрировать сигналы от низкомолекулярных соединений in vivo, если временная химическая стабильность молекул превышает 0,003 с. По этой причине в биологических тканях, содержащих тысячи сложных соединений, молекулярные группы которых участвуют в процессах химического синтеза и распада, лишь некоторые достаточно стабильные низкомолекулярные соединения регистрируются ЯМР-спектрометром.

Современные ЯМР-томографы с высоким полем, как правило, комплектуют приставками для ЯМР-спектроскопии. Это позволяет выполнять сравнительный анализ ряда доступных для регистрации веществ, образующихся в результате процессов метаболизма (метаболитов). Оценка содержания метаболитов мозга по спектрам живого объекта выполняется двумя различными способами. Первый использует только экспериментальные отношения интенсивностей ЯМР-сигналов. Отношения получают непосредственно из измеренного спектра. Второй способ основывается на расчетах абсолютных концентраций метаболитов, в этом случае требуется использование опорного сигнала. В первом случае толковать спектральные изменения надо с осторожностью, поскольку использование отношений обменных веществ в некоторой степени понижает результативность анализа. Пиковое отношение, показывающее параллельные сдвиги концентраций, при развитии патологии может оставаться в пределах нормального диапазона отношений, хотя содержание каждого вещества фактически увеличивается или уменьшается. По этой причине, пиковое отношение должно быть объединено с определением абсолютной концентрации. Однако, для определения абсолютных концентраций с указанием погрешности результатов требуется усложнение экспериментальной методики и разработка дополнительного программного обеспечения.

Для правильной оценки места МРС в системе методов медико-биологических исследований необходимо отметить успехи и других аналитических методов. Появление атомно-физических методов лабораторных исследований и развитие их технического оснащения привело к появлению нового направления медицинских исследований - клинической биохимии. Ее содержанием являются лучевые методы исследования процессов накопления, перемещения, превращения веществ и энергии, протекающих в организме человека.

Особое место среди методов клинической биохимии занимают спектральные методы. Важнейшими из них являются:

- электронная спектроскопия;

- инфракрасная спектроскопия;

- рентгеноспектральный анализ;

- спектроскопия ЯМР (магнитно-резонансная спектроскопия);

- спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР);

- масс-спектрометрия.

Электронная спектроскопия, то есть спектроскопия в видимой и ультрафиолетовой области, применяется для идентификации и установления структуры соединений, анализа их смесей и кинетических исследований. Основными объектами исследований электронной спектроскопии являются соединения с сопряженными хромофорами (функциональными группами, в которых атом с неподеленной парой электронов связан с соседними атомами кратной связью), например каротиноиды, ароматические соединения бензольного и гетероциклического рядов.

Спектры поглощения в средней инфракрасной области (ИК-спектро-скопия) электромагнитного спектра несут информацию:

- о валентных колебаниях, при которых расстояния между колеблющимися атомами увеличивается или уменьшается, но сами атомы остаются на оси валентной связи;

- о деформационных колебаниях атомов в молекуле (когда атомы отклоняются от оси валентной связи с изменением валентных углов).

Инфракрасная спектроскопия используется для идентификации и установления строения соединений, изучения внутри- и межмолекулярных взаимодействий, кинетического контроля реакций.

Исследование химического состава биологических образцов по их рентгеновским спектрам нашло свое применение в исследованиях содержания ряда тяжелых атомов, в частности, для исследования содержания таких элементов как: железо, медь, цинк, бром, рубидий - в биоптатах (например, в биоптатах слизистой оболочки желудка, взятых при гастроскопии).

Спектроскопия ЭПР применяется для исследования парамагнитных молекул, то есть молекул с неспаренными электронами (свободные радикалы, ионрадикалы и т. д.). Метод ЭПР основан на тех же принципах, что и метод ЯМР, однако, в случае ЭПР регистрируется резонансное поглощение электромагнитных волн электронами (а не ядрами), имеющими нескомпен-сированные магнитные моменты. Спектр ЭПР дает в первую очередь информацию о наличии и количестве парамагнитных частиц в исследуемой пробе в сравнении со стандартом. Метод ЭПР незаменим при изучении радикальных реакций, например реакции окисления под действием ферментов. ЭПР также применяется для исследования структуры и конформаций ферментов, фосфолипидов и т. д.

Масс-спектрометрия используется для выяснения структуры органических соединений, а также определения их молекулярной массы. Метод основан на ионизации молекул под действием потока электронов, интенсивного коротковолнового излучения, путем столкновения с возбужденными атомами и ионами или в сильном электрическом поле.

После появления в пятидесятых годах первых спектрометров ЯМР, магнитно-резонансная спектроскопия очень скоро превратилась в один из самых информативных методов химического анализа. Достижения МРС связаны с внедрением импульсных методов и широким использованием вычислительной техники.

В настоящее время продолжает интенсивно развиваться приборостроение медицинского назначения. Значительно совершенствуются методы медицинской диагностики на основе ядерного магнитного резонанса, что позволяет получать высококонтрастные изображения in vivo и выявлять новые данные об особенностях строения живых тканей, находящихся в норме и при патологических изменениях.

В коммерческих томографах конкурирующие фирмы предлагают широкий диагностический сервис более чем из ста импульсных последовательностей для выявления тех или иных изменений в живых тканях. Однако, при анализе изображений оператору томографа необходимо учитывать артефакты, которые обусловлены особенностями явления ЯМР.

Развитие техники ЯМР-интроскопии (магнитно-резонансной томографии (МРТ)) вывело МРС на качественно новый уровень. До сих пор мы говорили о лабораторных методах спектроскопии биосубстратов in vitro. Применение же принципов локализации возбуждения [63], использующихся в МРТ, позволило получить спектрограммы глубоко расположенных локализованных областей внутри живых объектов.

Таким образом, в настоящее время необходимо различать традиционную МРС in vitro и развивающуюся МРС in vivo.

МРС in vivo - активный неинвазивный физиологический метод исследования, снабжающий нас информацией, которую ранее получали при аналитических (лабораторных) исследованиях. В дальнейшем, говоря о МРС, будем иметь в виду МРС in vivo.

МРС биологических объектов были начаты около 15 лет назад [7]. При помощи лабораторного ЯМР спектрометра с диаметром трубы теплого отверстия 30 мм и индукцией поля 8,4 Тл. была осуществлена фосфорная (31Р) МРС эритроцитов, удаленной мышечной ткани и суспензии дрожжевых клеток. С тех пор было проведено множество МРС экспериментов на перфузированных органах, клеточных суспензиях и живых животных. При этом использовался магнитный резонанс ядер водорода (1Н), фтора (19F), углерода (13С), натрия (23Na), калия (39К) и азота (15N и 14N).

31

Наибольшее распространение получила спектроскопия ядер Р, что обусловлено той ролью, которую играет процесс окислительного фосфори-лирования в биоэнергетике клетки. Однако, протонная спектроскопия имеет определенные преимущества, связанные с тем, что из всех ядер ядро водорода имеет самый высокий магнитный момент и, следовательно, протонная МРС является наиболее чувствительной.

Актуальность темы диссертации. Магнитно-резонансная томография (МРТ), как метод визуализации внутренней структуры объекта, получила широкое признание в клинической практике. Основной причиной для развития магнитно-резонансной спектроскопии за последнее десятилетие оказались успехи, достигнутые при разработке ее приборной основы. Благодаря созданию сверхпроводящих магнитов, имеющих высокооднородное поле в объеме с линейным размером до 50 см, МРТ оказалась в настоящее время одним из эффективных методов исследования патологических изменений мягких тканей живого организма. Совершенствование техники МРТ открыло новую область для развития ЯМР спектроскопии высокого разрешения. Применение в методиках магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) принципов локализации возбуждения, позволило получать спектрограммы глубоко расположенных локализованных областей внутри живых объектов. Однако, эта технология, несмотря на свою более чем пятнадцатилетнюю историю, пока не нашла широкого клинического распространения. Сегодня остаются нерешенными проблемы обеспечения технической доступности метода для локализации пространственных объектов; вопросы влияния пространственного распределения локальных магнитных полей исследуемого объекта на разрешение спектров; кроме того, важными задачами являются выявление значимых различий между спектрами головного мозга здоровых людей разного возраста, а также разработка алгоритмов использования спектроскопической информации для постановки диагноза. Поэтому, почти каждое спектроскопическое ЯМР исследование, проведенное на ЯМР томографе, до сих пор является в определенной степени уникальным.

Цель работы. Целью данной работы является повышение эффективности ЯМР спектроскопии в исследовании метаболитов головного мозга путем совершенствования информационного, методического и программно-алгоритмического обеспечения системы MP-томографии. Для достижения поставленной цели сформулированы и решаются следующие задачи:

- исследовать пространственную разрешающую способность ЯМР спектроскопии в различных областях головного мозга;

- разработать метод обработки МРТ сигналов с пространственной локализацией объектов наблюдения;

- разработать способ определения концентрации обменных веществ в тканях головного мозга;

- экспериментально проверить предложенные методы и модели для ЯМР спектроскопии метаболитов головного мозга.

Предмет исследования.Объектом исследования является система для получения спектральной информации от пространственно локализованных участков головного мозга человека, на основе ЯМР томографов Magnetom Vision, аппаратурное и методическое обеспечение которых позволяет работать в режиме спектральных исследований.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы методы теории ЯМР-спектрального анализа, математического анализа, аппарата теории вероятностей, теории измерений и метрологии.

Научную новизну работы составляют:

1. Математическая модель представления ЯМР сигналов в спектре белого вещества головного мозга in vivo на основе контуров Лоренца и

Гаусса, позволяющая описать экспериментальные данные с наименьшими квадратичными отклонениями.

2. Метод обработки сигналов ЯМР-спектроскопии, основанный на частотной фильтрации, и позволяющий существенно подавлять влияние сигналов воды и жира на результаты анализа спектра метаболитов, что позволило повысить точность определения концентрации метаболитов.

3. Методика определения наилучшего аппаратурного разрешения сигналов ЯМР и получения исходной информации, позволяющая определять концентрацию метаболитов головного мозга с погрешностью не более 10%.

4. Способ определения концентрации ряда обменных веществ в тканях головного мозга на основе использования скользящего Фурье преобразования с подавлением сигналов воды.

Достоверность. Достоверность результатов подтверждена экспериментальными исследованиями и результатами практической апробации.

Практическая значимость заключается в следующем:

1. Разработана методика получения исходной числовой информации для спектров с высоким разрешением, позволившая установить усредненную для группы здоровых пациентов величину концентрации N-ацетиласпартата C(NAA) - (10,70 ± 0,93) ммоль/литр.

2. Разработаны рекомендации по понижению методических погрешностей исследования концентрации метаболитов.

3. Получены результаты исследования влияния положения объекта в магните томографа на пространственное разрешение сигналов исследуемой области и методика коррекции положения объекта, позволяющая получить наилучшее пространственное разрешение.

4. Разработана методика исследования и автоматизированный комплекс для оценки концентрации метаболитов разновозрастных групп добровольцев.

5. Разработан пакет программного обеспечения для обработки исходных числовых массивов, накопленных на ЯМР-томографе;

6. Получены результаты использования разработанной методики и программного обеспечения, содержащие данные о концентрации метаболита N-ацетиласпартата в тканях белого вещества головного мозга, для группы добровольцев из 16 человек;

7. Получены экспериментальные данные локальной протонной МРС высокого разрешения головного мозга человека с пространственной локализацией исследуемой области, позволяющие надежно определять концентрацию ряда метаболитов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и получили одобрение на конференциях и научных семинарах, проводимых в 2000-2003 гг. в Санкт-Петербургском Государственном университете; Санкт-Петербургском институте точной механики и оптики (Техническом университете); Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете; Центральном научно-исследовательском рентгено-радиологическом институте (ЦНИРРИ); ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева. Материалы работы доложены и обсуждались на международном форуме: «Невский рентгенологический форум», Санкт-Петербург, 9 -12 апреля 2003. Экспериментальные исследования проводились в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭ-ТИ», Центральном научно-исследовательском рентгено-радиологическом институте (ЦНИРРИ) на томографе Magnetom Vision и базировались на методах ЯМР спектроскопии с пространственной локализацией.

Публикации. По теме диссертации опубликованы три статьи и одно учебное пособие.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 93 наименования,

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе получены следующие результаты:

1. Рассмотрены основные источники систематических погрешностей определения концентрации метаболитов методом ЯМР спектроскопии с пространственной локализацией объекта исследований и разработаны методики, минимизирующие влияние систематических погрешностей.

2. проведен анализ режима накопления томограмм с использованием импульса избирательного частотного подавления по методу визуализации изолиний магнитного поля. Обнаружено, что область, где сигнал воды не подавляется, имеет сложный контур, который определяется как неоднородность основного поля, так и внутренними вариациями магнитных свойств исследуемого объекта.

3. Получены исходные ЯМР спекты на томографе Magneton Vision(LJHHPPH) для тканей головного мозга в области наиболее однородной по структуре белого вещества с высоким спектральным разрешением.

4. Разработана методика учета неравномерности подавления сигналов воды в ЯМР спектрах метаболитов головного мозга.

5. Разработан пакет программного обеспечения, который позволил выполнить численную обработку массивов, содержащих первичную ЯМР спектральную информацию.

6. Получены данные о концентрациях C(NAA), C(PCr), C(Cho) и C(mln) в тканях головного мозга для группы из 16 добровольцев.

1. Абрагам А. Ядерный магнетизм. М.: 1963.

2. Александров И.В. Теория ядерного магнитного резонанса. М.: 1964.

3. Александров И.В. Теория магнитной релаксации. М.: 1975.

4. Ацаркин В.А., Скроцкий Г.В., Сороко Л.М., Федин Э.И. ЯМР-интроско-пия. УФН. 1981, т.135. с. 285 - 315.

5. Богданов Г.П., Кузнецов В.А., Лотонов М.А., Пашков А.Н., Подольский О.А., Сычев Е.Н. Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники. М.: Радио и связь, 1990, 238 с.

6. Бородин П.М. Ядерный магнитный резонанс учебное пособие. Ленинград: Издание Ленинградского университета. 1982.

7. Боттомли П. ЯМР-интроскопия. Методы и применение. Приборы для научных исследований. 1982. т.53. N 9, с. 1319-1337.

8. Иванов В.А., Неронов Ю.И., Вольняк К. К определению рациональных параметров и времени накопления ЯМР-томограммы. Приборостроение (Известия высших учебных заведений), N 3. 1990.

9. Иванов В.А. Внутривиденье. ЯМР-томография. Л., Изд. Знание, 1989.

10. Карякин Н.И., Быстрое К.Н., Киреев П.С. Краткий справочник по физике. Изд. Высшая школа, М. 1969.

11. Кикоин И.К. Таблицы физических величин. Изд. Атомиздат, М. 1975.

12. Корн Г., Корн. Т. Справочник по математике для научных работников. М. Изд. Наука, 1973.

13. Мецлер Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Мир, М. 1980. Том 1-3.

14. Неронов Ю.И., Нассар Мухаммад, Иванов В.К. Использование избирательного частотного подавления ЯМР-сигналов в МРТ для визуализации неоднородностей магнитного поля. Журнал Научное приборостроение. Изд. РАН. Том 11, № 1, 2001, С. 56-59.

15. Неронов Ю.И., Иванов В.А., и др. Исследование погрешностей передачи линейного размера в магнитно-резонансной томографии. Научное Приборостроение. Изд. РАН. Том 10, № 2, 2000. С. 68-71.

16. Неронов Ю.И., Тютин Л.А., Стуков Л.А. Некоторые проблемы обеспечения точности определения концентрации метаболитов в тканях головного мозга при ЯМР спектральных исследованиях. Журнал Научное Приборостроение. Изд. РАН. Том 11, № 2. 2001. С. 64-69.

17. Неронов Ю.И., Гарайбех З.М., Иванов В.К. ЯМР-спектроскопия тканей головного мозга и разработка способа определения концентрации метаболитов. Научно-технический Вестник СПбГИТМО, № 3, 2001, С. 183187.

18. Неронов Ю.И. и Гарайбех Зияд. Ядерный магнитный резонанс в томографии и в спектральных исследованиях тканей головного мозга. Учебное пособие для студентов и аспирантов. Изд. Отдел СПбГИТМО (ТУ), Санкт-Петербург, 2002, 105 С.

19. Неронов Ю.И., Мамыкин А.И., Гарайбех З.М. Разработка метода вычисления концентрации метаболитов в тканях головного мозга in vivo на основе ЯМР-спектроскопии, Известия СПбГЭТИ, Выпуск 2, 2002. С 26-30.

20. Неронов Ю.И., Рахимов 3. Исследование протонного обмена в растворах

21. H20-C2H50H-CsD5N/^CX, 1971. Т. 12, № 3, С. 392-396.

22. Тютин Л.А., Рохлин Г.Д., Неронов Ю.И.,.Руденко Д.И,.Стуков. Л.А Протонная Магнитно-Резонансная Спектроскопия головного мозга, Сб. Магнитно-Резонансная томография в клинической практике//Изд. ЦНИРРИ. С-Петербург, 1996. С. 67-71.

23. Джералд Фишбах. Психика и мозг//В Мире Науки Scientific American, 1992. Т. 11, С. 10-20.

24. Дж. Эмсли, Дж.Финей, СЛ. Сатклиф. Спектроскопия ЯМР высокого разрешения. МИР, М., 1969. Том 1 2.

25. Р.Эрнст, Дж.Боденхаузен, А.Вокаун. ЯМР в одном и двух измерениях. МИР, Москва. 1990.

26. Р. В. Barker, S. N. Breiter, В. J. Soher, J. С. Chatham, J. R. Forder, M. A. Samphilipo, C. A. Magee, and J. H. Anderson, Quantitative proton spectroscopy of canine brain: In vivo and in vitro correlations. Magn. Reson. Med. 32, 157-163 (1994).

27. K. L. Behar, D. L. Rothman, D. D. Spencer, and О. A. C. Petroff. Analysis of macromolecule resonances in 'H MR spectra of human brain. Magn. Reson. Med. 32, 294-302(1994).

28. N. Beckman, J. Seelig, and H. Wick, Analysis of glycogen storage disease by in vivo 13C NMR: Comparison of normal volunteers with a patient. Magn. Reson. Med. 16,150(1990).

29. Bloch F., Hansen W.W., Packard M., Phys. Rev., 69, 127 (1946).

30. A. M. Blamire, D. L. Rothman, and T. Nixon, Dynamic shim updating -A new approach towards optimized whole brain shimming. Magn. Reson. Med. 36, 159-165 (1996).

31. M. D. Boska, B. Hubesch, D. J. Meyerhoff, D. B. Twieg, G. S. Karczmar, G. B. Matson, and M. W. Weiner, Comparison of 31P MRS and 1H MRI at 1.5 and 2.0 T. Magn. Reson. Med 13, 228-238 (1990).

32. L. L. Cheng, M. J. Ma, L. Becerra, T. Ptak, I. Tracey, A. Lackner, and R. G. Gonzalez, Quantitative neuropathology by high resolution magic angle spinning proton magnetic resonance spectroscopy, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 6408-6413 (1997).

33. S. Conolly, G. Glover, D. Nishimura, and A. Macovski. A reduced power selective adiabatic spin-echo pulse sequence. Magn. Re-son. Med. 18, 28-38 (1991).

34. W. Dreher, D. Leibfritz. Detection of homonuclear decoupled in vivo proton NMR spectra using constant time chemical shift encoding: CT-PRESS//Mag-netic Resonance Imaging. Vol. 17, No. 1, pp. 141-150, 1999.

35. Dezortova' M., Burian M., Ha'jek M. Absolute concentrations of metabolites in white brain matter using 'H MR spectroscopy: a comparison of LCModel and external water techniques. J Magn Reson Anal (submitted).

36. Dezortova' M., Hejcmanova' L., Ha'jek M. Decreasing choline signal — a marker of phenylketonuria? Magma 1996; 4:181-6.

37. Dezortova' M., Ha'jek M, Fendrych P, Rolencova' E.l H MR spectroscopy as a routine tool for the lateralization of the epileptogenic focus. Proceedings of the 7th Annual Meeting of the ISMRM, Sydney, 1998, p. 1727.

38. W. Dreher and D. Leibfritz, On the use of two-dimensional-J NMR measurements for in vivo proton MRS: Measurement of homo-nuclear decoupled spectra without the need for short echo times. Magn. Reson. Med. 34, 331-337 (1995).

39. Ernst T, Kreis R, Ross BD. Absolute quantification of water and metabolites in the human brain. I. Compartments and water. J Magn Reson 1993; В102:1-8.

40. J.Frahm, T.Michaelis, K.D.Verboldt, H.Bruhn, V.L.Gyngell, W.Hanicke. Improvements in Localized Proton NMR Spectroscopy of Human Brain//J. Magnetic Resonance, 1990, V. 90, C. 464-473.

41. R. A. de Graaf, Y. Luo, M. Garwood, and K. Nicolay, Bi -insensitive, single-shot localization and water suppression, J. Magn. Reson. В 113,35-45 (1996).

42. R. Gruetter, D. L. Rothman, E. J. Novotny, and R. G. Shulman, Localized 13C NMR spectroscopy of myo-inositol in the human brain in vivo. Magn. Reson. Med. 25, 204-210(1992).

43. R. Gruetter, E. J. Novotny, S. D. Boulware, G. F. Mason, D. L. Rothman, J. W.11

44. Prichard, and R. G. Shulman, Localized С NMR spectroscopy of amino acid labeling from 1-13C. D-glucose in the human brain, J. Neurochem 63, 13771385 (1994).

45. R. Gruetter, G. Adriany, H. Merkle, and P. M. Andersen, Broadband decoupled, 1H localized 13C MRS of the human brain at 4 Tesla. Magn. Reson. Med. 36, 659-664(1996).

46. R. Gruetter and C. Boesch, Fast, Non-iterative shimming on spatially localized signals: In vivo analysis of the magnetic field along axes, J. Magn. Reson. 96, 323-334(1992).

47. R. Gruetter, M. Garwood, K. Ugurbil, and E. R. Seaquist, Observation of resolved glucose signals in 1H NMR spectra of the human brain at 4 Tesla, Magn. Reson. Med. 36, 1-6 (1996).

48. R. Gruetter, Automatic, localized in vivo adjustment of all first- and second-order shim coils, Magn. Reson. Med 29, 804-811 (1993).

49. R. Gruetter and K. Ugurbil, A fast, automatic shimming technique by mapping along projections (FASTMAP) at 4 Tesla, In "3rd Annual Meeting ISMRM, Nice, 1995, P. 698.

50. M. Hajek, M. Burian, M. Dezortova. Application of LCModel for quality control and quantitative in vivo H MR spectroscopy by short echo time STEAM sequence.//Magnetic Resonance in Physics, Biology and Medicine. Vol. 10, pp. 6-17, 2000.

51. Ha'jek М. Quantitative NMR spectroscopy. Comments on methodology of in vivo MR spectroscopy in medicine. Quart Magn Reson Biol Med 1995; II: 165-93.

52. Ha'jek M., Dezortova' M., Koma'rek V. *H MR spectroscopy in patients with mesial temporal epilepsy. Magma 1998; 7:95-114.

53. D. Holowenko, J. Peeling, and G. Sutherland, 1H NMR properties of N-acetylaspartylglutamate in extracts of nervous tissue of the rat, NMR Biomed. 5, 43-47 (1992).

54. J. Ни, T. Javaid, F. Ariasmendoza, Z. Liu, R. Mcnamara, and T. R. Brown, A fast, reliable, automatic shimming procedure using 'H chemical-shift-imaging spectroscopy, J. Magn. Reson. В 108, 213-219 (1995).

55. F. A. Jaffer, H. Wen, R. S. Balaban, and S. D. Wolff, A method to improve the B-0 homogeneity of the heart in vivo. Magn. Reson. Med. 36, 375-383 (1996).

56. S. Kanayama, S. Kuhara, and K. Satoh, In vivo rapid magnetic field measurement and shimming using single scan differential phase mapping. Magn. Reson. Med. 36, 637-642 (1996).

57. Kreis R, Ernst T, Ross BD. Development of the human brain: in vivo quantification of metabolite and water content with proton magnetic resonance spectroscopy. Magn Reson Med 1993; 30: 424-7.

58. Kupka K. Statistical Procedures of Quality Control. Pardubice: Trilobite, 1997.

59. Kubelka J, Burian M, Ha'jek M. Quality control and routine stability check for single voxel 1 H in vivo quantitative magnetic resonance spectroscopy. J Magn Reson Anal 1997; 3: 93-8.

60. G. F. Mason, J. W. Pan, S. L. Ponder, D. B. Twieg, G. M. Pohost, and H. P. Hetherington, Detection of brain glutamate and glutamine in spectroscopic images at 4.IT. Magn. Reson. Med. 32, 142-145 (1994).

61. D. Matthaei, J. Frahm, A. Haase, K. D. Merboldt, and W. Hanicke. Multipurpose NMR imaging using stimulated echoes. Magn. Reson. Med. 3, 554-561 (1986).

62. С. Т. W. Moonen and Р. С. M. van Zijl, Highly effective water suppression for in vivo proton NMR spectroscopy (DRYSTEAM). Magn. Reson. 88, 28—41 (1990).

63. Michaelis T, Merboldt KD, Bruhn H, Hanicke W, Frahm J. Absolute concentration of metabolites in the adult human brain in vivo. Quantification of localized proton MR spectra. Radiology 1993; 187: 219-27.

64. Moser E, Radlbauer R. Quality assessment and quantization on clinical 'H MRS spectrometers. In: Podo F, Bove WMMJ, de Certaines JD et al., editors. Eurospin Annual 1995-1996. Rome: Instituto Superiore di Sanita, 1996. P. 242-254.

65. Pouwels PJW, Frahm J. Differential distribution of NM and NMG in human brain as determined by quantitative localized proton MRS. Nucl Magn. Reson Biomed 1997; 10:73-8.

66. P. J. Pouwels and J. Frahm, Differential distribution of NAA and NAAG in human brain as determined by quantitative localized proton MRS, NMR Biomed. 10, 73-78 (1997).

67. Provencher SW. Estimation of metabolic concentrations from localized in vivo proton NMR spectra. Magn. Reson Med 1993; 30:672-9.

68. Provencher SW. LCModel User's Manual (for Version 5.1-6), 1994-1996.

69. Purcell E.M., Torrey H.C., Pound R.V., Phys. Rev., 69, 37. 1946.

70. P. Rinck, R. Muller, Steffan Peterson.//An Introduction to Magnetic Resonance in Medicine. New York, 1990.

71. S. W. Provencher, Estimation of metabolite concentrations from localized in vivo proton NMR spectra. Magn. Reson. Med. 30, 672-679 (1993).

72. R. W. Prost, L. Mark, M. Mewissen, and S. J. Li, Detection of gluta-mate/glutamine resonances by *H magnetic resonance spectroscopy at 0.5 tesla. Magn. Reson. Med. 37, 615-618 (1997).

73. Т. G. Reese, Т. L. Davis, and R. M. Weisskoff, Automated shimming at 1.5 T using echo-planar image frequency maps. J. Magn. Reson. Imaging 5, 739-745 (1995).

74. S.E. Rose, J.D. Chalk, G.J. Galloway, D.M. Doddrell. Detection of dimethyl sulfone in the human brain by in vivo proton MRS//Magnetic Resonance Imaging, Vol. 18, pp. 95-98, 2000.

75. Roser W, Steinbrich W, Raadue EW. Resutate und konsequen-zenregel massi-ger qualitatskontrollen fur die quantitative klinische *H MR spektroskopie. Fortschr Rontgenstr 1997; 166:554-7.

76. B. D. Ross, E. R. Danielsen, and S. Bluml, Proton magnetic resonance spectroscopy: The new gold standard for diagnosis of clinical and subclinical hepatic encephalopathy? Dig. Dis. 14, 30-39 (1996).

77. E. Schneider and G. Glover, Rapid in vivo proton shimming. Magn. Reson. Med. 18,335-347(1991).

78. J. Shen, R. E. Rycyna, and D. L. Rothman, Improvements on an in vivo automatic shimming method (FASTERMAP). Magn. Reson. Med. 38, .834 -839 (1997).

79. Shewhart WA. Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control. Dover Publishing, 1987.

80. Ivan Tkach, Zenon Starchuk, Y. Choi, and R. Gruetter. In Vivo 1 H NMR Spectroscopy of Rat Brain at 1 ms Echo Time Magnetic Resonance in Medicine 41: 649-656 (1999).

81. M. Terpstra, P. Andersen, and R. Gruetter, Localized eddy current compensation using quantitative field mapping. J. Magn. Reson. 131, 139-143 (1998).

82. A.Ziegler, B.Gillet, J.Beioeil, J. Macher, M. Decorps, J. Nedelec// Localized 2D correlation spectroscopy in human brain at 3 TV/Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine. Vol. 14, pp. 45-49, 2001.

83. P. С. M. van Zijl, S. Sukumar, M. O. Johnson, P. Webb, and R. E. Hurd, Optimized shimming for high-resolution NMR using three-dimensional image-based field mapping. J. Magn. Reson. A 111, 203-207 (1994).

84. P. Webb and A. Macovski, Rapid, fully automatic, arbitrary-volume in vivo shimming. Magn. Reson. Med. 20, 113-122 (1991).

85. Weber OM, Due CO, Trabesinger AH, Meier D, Boesiger P. Reproducibility of in vivo 1 H-MRS in the human brain. ESM-RMB Meeting, Brussels, Abstract No. 511. Magma 1997; 5 (suppl.):167.

86. W. Willker, J. Engelmann, A. Brand, and D. Leibfritz, Metabolite identification in cell extracts and culture media by proton-detected 2D-H,C-NMR spectroscopy, J. MR Anal. 2, 21-32 (1996).

87. K. Ugurbil, M. Garwood, and A. Rath, Optimization of modulation functions to improve insensitivity of adiabatic pulses to variations in Bmagnitude. J. Magn. Reson. 80, 448^69 (1988).