Quantitative mapping of angiogenesis by magnetic resonance imaging

This chapter focuses on MRI techniques for angiogenesis assessment. In particular it describes a newly developed quantitative MRI technique for in vivo blood volume fraction mapping for preclinical and above all for clinical applications in neurooncology. The blood volume fraction is a biomarker for angiogenesis and has proven successful in mapping brain dysfunction and in testing drug efficacy. The described technique is compared with other magnetic resonance imaging techniques currently employed in the preclinical and clinical setting. Therefore, this chapter provides an overview of existing quantitative MRI techniques, briefly explains their basic principle, states their acquisition and postprocessing requirements, and compares their advantages and limits. Quantitative results for blood volume fraction measures in laboratory animals and human subjects are presented and compared. Pitfalls and possibilities in neurooncological applications are pointed out and discussed

Quantitative Mapping of Angiogenesis by Magnetic Resonance Imaging

This chapter focuses on MRI techniques for angiogenesis assessment. In particular it describes a newly developed quantitative MRI technique for in vivo blood volume fraction mapping for preclinical and above all for clinical applications in neurooncology. The blood volume fraction is a biomarker for angiogenesis and has proven successful in mapping brain dysfunction and in testing drug efficacy. The described technique is compared with other magnetic resonance imaging techniques currently employed in the preclinical and clinical setting. Therefore, this chapter provides an overview of existing quantitative MRI techniques, briefly explains their basic principle, states their acquisition and postprocessing requirements, and compares their advantages and limits. Quantitative results for blood volume fraction measures in laboratory animals and human subjects are presented and compared. Pitfalls and possibilities in neurooncological applications are pointed out and discussed

Characterisation of human glioma resections by Fast Field-Cycling NMR

abstract 58Peer reviewedPublisher PD

Analysis of human glioma by FFC NMR

Non peer reviewedPublisher PD

Role of transmembrane water exchange in glioma invasion/migration : in vivo preclinical study by relaxometry at very low magnetic field

Funding: This project received funding from the European Union Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No 668119 (project IDentIFY). The Italian Ministry for Education and Research (MIUR) is gratefully acknowledged for yearly FOE funding to the EuroBioImaging Multi-Modal Molecular Imaging Italian Node (MMMI). Maria Rosaria Ruggiero was supported by an “FIRC-AIRC fellowship for Italy” and benefited from a COST Action grant (AC15209—EURELAX) to perform first IHC analysis at BrainTech Lab. Acknowledgments: The authors thank the zootechnicians of the Clinatec animal facility led by Diane Agay for their assistance in animal management, and Reda Manyani, a master student, for his contribution to confirm IHC data analysis, first performed by the author Hamza Ait Itto.Peer reviewedPublisher PD

Echos stimules en imagerie et en spectroscopie par resonance magnetique nucleaire sequences d'echos stimules modifies: applications biomedicales

SIGLEINIST T 72037 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Imagerie cérébrale par résonance magnétique du tenseur de diffusion (de la modélisation à l'imagerie 3D haute résolution. Applications et "fibre tracking" dans un modèle de schizophrénie chez la souris)

Le travail de cette thèse est méthodologique centré autour de l'imagerie du tenseur de diffusion par résonance magnétique (DTI) avec des développements incluant des simula- tion Monte Carlo des signaux RMN de diffusion dans des modèles géométriques du tissu cérébral et des acquisitions de séquence DTI haute résolution 3D pour aboutir à l'imagerie "fibre tracking" dans le cerveau de souris. Différents modèles géométriques de la substance blanche, grise ou encore incluant les deux structures sont proposés. Le principe de leur génération est décrit ainsi que la gestion des contraintes liées à la compartimentation. Il est montré aussi le principe de l'élaboration d'un nouveau modèle composite qui per- met de modéliser des géométries complexes comme le mélange de différentes structures ou encore des différentes orientations des axes des fibres de la substance blanche. Un avantage au modèle composite est sa simplicité et le gain en temps de calcul. Les résul- tats des simulations ont été confrontés à des données in vivo et ont permis d'interpréter l'origine des signaux et d'évaluer l'impact de certains paramètres géométriques sur ces signaux. Ils ont permis aussi d'optimiser les conditions d'acquisition. Une application majeure des développements de l'imagerie 3D haute résolution est son application dans un modèle apparenté à la schizophrénie chez la souris. Par comparaison à des souris nor- males, il est montré, pour la première fois en utilisant DTI et l'imagerie fibre tracking, une baisse du volume de la matière blanche et une réduction, voire une absence de la partie post-commissurale du fornix, un tract qui relaie l'hippocampe vers le corps mamillaire.Le travail de cette thèse est méthodologique centré autour de l'imagerie du tenseur de diffusion par résonance magnétique (DTI) avec des développements incluant des simula- tion Monte Carlo des signaux RMN de diffusion dans des modèles géométriques du tissu cérébral et des acquisitions de séquence DTI haute résolution 3D pour aboutir à l'imagerie "fibre tracking" dans le cerveau de souris. Différents modèles géométriques de la substance blanche, grise ou encore incluant les deux structures sont proposés. Le principe de leur génération est décrit ainsi que la gestion des contraintes liées à la compartimentation. Il est montré aussi le principe de l'élaboration d'un nouveau modèle composite qui per- met de modéliser des géométries complexes comme le mélange de différentes structures ou encore des différentes orientations des axes des fibres de la substance blanche. Un avantage au modèle composite est sa simplicité et le gain en temps de calcul. Les résul- tats des simulations ont été confrontés à des données in vivo et ont permis d'interpréter l'origine des signaux et d'évaluer l'impact de certains paramètres géométriques sur ces signaux. Ils ont permis aussi d'optimiser les conditions d'acquisition. Une application majeure des développements de l'imagerie 3D haute résolution est son application dans un modèle apparenté à la schizophrénie chez la souris. Par comparaison à des souris nor- males, il est montré, pour la première fois en utilisant DTI et l'imagerie fibre tracking, une baisse du volume de la matière blanche et une réduction, voire une absence de la partie post-commissurale du fornix, un tract qui relaie l'hippocampe vers le corps mamillaire.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

A new Magnetic Resonance Imaging method for mapping the cerebral blood volume fraction: the rapid steady-state T1 method.

International audienceThis paper describes a new rapid steady-state T(1) (RSST(1)) method for mapping the cerebral blood volume fraction (CBVf) by magnetic resonance imaging (MRI). The principle is based on a two-compartment model of the brain (intra- and extravascular), and the effects of paramagnetic contrast agents on the intravascular longitudinal relaxation time T(1). Using appropriate parameters, an Inversion-Recovery-Fast-Low-Angle-Shot sequence acts like a low pass T(1) filter, suppressing signals from tissues with T(1)>>TR (TR=repetition time). It was shown in vivo that, exceeding a particular contrast agent dose, the signal reaches its maximum (corresponding to the intravascular equilibrium magnetization), and is maintained for a duration related to the dose. Acquisitions during this steady state divided by an additional measure of the overall (intra- and extravascular) magnetization at thermal equilibrium provides the CBVf. Experiments were performed on healthy rats at 2.35 T using P760 (Gd(3+)-compound from Guerbet Laboratories) and Gd-DOTA. Because of its high longitudinal relaxivity, P760 is more convenient, and was used to show the feasibility of the method. The CBVf in different structures of the rat brain was compared. The average CBVf for the whole brain slice is 3.29%+/-0.69% (n=15). The influence of transendothelial water exchange was quantified and transversal relaxation effects were found negligible in microvasculature. Finally, the sensitivity of the method to CBVf increases under hypercapnia was evaluated (1%/mm Hg PaCO(2)), demonstrating its potential for longitudinal studies and functional MRI. Clinical applications are feasible since equivalent results were obtained with Gd-DOTA

Quantitative rapid steady state T1 magnetic resonance imaging for cerebral blood volume mapping in mice: Lengthened measurement time window with intraperitoneal Gd-DOTA injection.: Mouse Cerebral Blood Volume by RSST1-MRI

International audienceThis work demonstrates how the rapid steady state T1 MRI technique for cerebral blood volume fraction (BVf) quantification can be used with intraperitoneal Gd-DOTA injections in mice at 4.7 T. The peak signal amplitude after intravenous administration (0.7 mmol/kg) and the steady state signal amplitude reached 15 min after intraperitoneal administration (6 mmol/kg) in the same mice lead to equivalent BVf measures in the order of 0.02 in the brain. The resulting time window for BVf quantification is ≈30 min and allows for cerebral BVf mapping with increased spatial resolution or signal-to-noise ratio, or for monitoring functional BVf changes. A cerebral BVf increase of up to 25% induced by the vasodilator acetazolamide was observed, validating the vascular origin of the signal. The noninvasive and quantitative rapid steady state T1 technique can be used in serial studies to evaluate new drugs or disease models, such as antiangiogenic therapies in tumors