29. Rogozhyn V., Rozhkova Z. A quantitative classification of the metabolic brain state based on the local 1H MRS data.// Radiology. - 2001. - Vol. 220. - P. 621.

30. Rozhkova Z., Rogozhyn V. A new quantitative approach for classification of the metabolic brain state based on the local 1H MRS data.// Radiology. - 2002. - Vol. 222. - P. 392.

31. Rozhkova Z., Rogozhyn V. MRI and MRS of the human fetal brain.// Radiology. - 2003. - Vol. 223. - P. 416.

32. Rogozhyn V., Rozhkova Z. A new quantitative approach for classification of the local metabolic brain state from 1H MRS data.// American Journal of Medical Physics. – 2003. - Suppl. – Proceedings of World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. - August 24 – 29. - P. 103.

33. Rogozhyn V., Rozhkova Z., Karaban' I., Karaban' N. Regional alterations of content and values of T2 relaxation time of the main cerebral metabolites in patients with Parkinson's disease: 1H MRS study. // Biomedizinische Technik. - 2005. - Vol. 50(2). - P. 1154 - 1156.

АНОТАЦІЯ

Рожкова З. З. 1Н ЯМР in vivo для встановлення зв’язку між локальним станом головного мозку людини і магніторезонансними характеристиками церебральних метаболітів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 - біофізика, фіз.-мат. науки. Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна, Харків, 2005. Дисертацію присвячено кількісному дослідженню методом in vivo МРС на ядрах 1Н регіональних і вікових (від періоду внутрішньоутробного розвитку до 85 років) особливостей метаболізму головного мозку людини. В роботі запропоновано новий кількісний підхід до аналізу експериментальних даних, отриманих в in vivo ЯМР дослідженні головного мозку людини, що дозволяє встановлювати емпіричні зв’язки між станом головного мозку і значеннями кількісних індікаторів, які базуються на спектральних даних in vivo 1Н ЯМР - амплітудах, площах, ширинах ліній і часах релаксації сигналів протонів церебральних метаболітів. На основі вікових і регіональних залежностей метаболізму нормального головного мозку в періоди його формування, зрілості і старіння сформульовано кількісні критерії оцінки патологічних змін в центральній нервовій системі, зумовлених внутрішньо- і зовнішньомозковими пухлинами, ішемічним інсультом, різними нейродегенеративними захворюваннями.

Ключові слова: ЯМР, in vivo МРС, спектральні дані, інтегральні інтенсивності, стан головного мозку людини, церебральний метаболізм, часи релаксації, кількісний підхід, центральна нервова система.

АННОТАЦИЯ

Рожкова З. З. 1Н ЯМР in vivo для установления святи между локальным состоянием головного мезга человека и магниторезонансными характеристиками церебральних метаболитов. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 03.00.02 - биофизика, физ.-мат. науки. Харьковский национальный университет имени В.Н.Каразина, Харьков, 2005. Диссертация посвящена количественному исследованию методом in vivo ЯМР на ядрах 1Н региональных и возрастных (от периода внутриутробного развития до 85 лет) особенностей метаболизма головного мозга человека. В работе предложен новый количественный подход к анализу экспериментальных данных, полученных при in vivo МРС исследовании головного мозга человека, позволяющий устанавливать эмпирические связи между состоянием головного мозга и значениями количественных индикаторов, базирующихся на спектральних данных in vivo 1Н ЯМР - амплитудах, площадях, ширинах линий и временах релаксации сигналов протонов основных церебральных метаболитов: NAA, Cr и Cho. Обнаружена тонкая структура средней концентрации, связанная с конфигурацией спектра, т.е.

установлена зависимость средней концентрации от соотношения интегральных интенсивностей сигналов метаболитов. Эта зависимость позволила обнаружить более значительную, по сравнению с выявленной в предыдущих исследованиях, неоднородность вещества мозга. Существование тонкой структуры позволило сформулировать гипотезу о существовании связи между локальным метаболическим состоянием мозга и конфигурацией спектра. Формулировка гипотезы включает определение новых количественных индикаторов состояния головного мозга - спектральних конфигураций (СК) в области интереса. В дополнение к характеристике состояния головного мозга пациентов на основе соотношения между интенсивностями сигналов основных церебральних метаболитов в работе вводится еще одна характеристика – набор времен релаксации T2i для трех основных метаболитов, где i = Cho, Cr и NAA. Cоотношение между временами T2i определяет возможность изменения спектральной конфигурации с изменением времени формирования эха TE. Таким образом, спектральная конфигурация для некоторого значения TE дополняется набором значений времен релаксации Tr = {T2Cho, T2Cr, T2NAA}, который характеризует стабильность спектральной конфигурации относительно изменения TE. Определение конфигурации времен релаксации (КВР) позволило в значительной мере исключить случайные совпадения спектральных конфигураций для одного значения TE. Главный результат данной работы - описание локальных состояний индивидуального мозга на основе количественных индикаторов T* и Tr. Важно, что при определении индикаторов не используются какие-либо статистические (усредненные по группе субъектов) характеристики для описания состояния головного мозга. Предложенный в работе количественный подход для анализа метаболического состояния мозга может быть обобщен путем учета большего числа метаболитов: четырех, пяти и т.д. Это позволяет, в частности, выявить тонкую структуру рассматриваемых здесь триад, а следовательно, обнаружить более глубокую дифференциацию ткани мозга и его метаболических состояний. На основе возрастных и региональных зависимостей метаболизма нормального головного мозга в периоды его формирования, зрелости и старения сформулированы количественные критерии оценки патологических изменений в центральной нервной системе, вызванных внутри- и внемозговыми опухолями, ишемическим инсультом и различными нейродегенеративными заболеваниями.

Ключевые слова: ЯМР, in vivo МРС, спектральне данные, интегральные интенсивности, состояние головного мезга человека, церебральний метаболизм, времена релаксации, количественный подход, центральная нервная система.

Summary

Rozhkova Z. Z. 1Н NMR in vivo for establishing an empirical connection between the local state of human brain and magnetoresonance characteristics of the cerebral metabolites. Manuscript.

The thesis for the Candidate of Sciences degree in Physics and Mathematics, speciality 03.00.02 – biophysics. V.N.Karazin Kharkov National University, 2005.

The thesis is devoted to the quantitative study of the regional and age (from the period of intra-uterine development till 85 years) peculiarities of the human brain metabolism by in vivo 1Н NMR. In this work the new quantitative approach for the analysis of the in vivo MRS experimental data is proposed. This approach allows us to establish empirical connections between the brain state and values of the quantitative indicators based on the in vivo 1Н NMR spectral data: amplitudes, peak areas, line widths and relaxation times of the signals of protons of the main cerebral metabolites. On the basis of age and regional dependences of metabolism in the normal brain during its formation, maturation and ageing the quantitative criteria of an estimation of pathological changes in the central nervous system caused by the intra- and extracranial tumors, ischemic stroke, and various neurodegenerative disorders are formulated.

Keywords: NMR, in vivo MRS, spectral data, peak areas, human brain state, cerebral metabolism, relaxation times, quantitative approach, central nervous system.

Наукове видання

РОЖКОВА Зінаїда Залманівна

1Н ЯМР in vivo для встановлення зв’язку

між локальним станом головного мозку людини і магніторезонансними характеристиками церебральних

метаболітів

Підписано до друку 19.12.2005 р. Формат 60х90 1/16

Друк офсетний. Умовн.-др.арк.. 1,0. Наклад 100 прим. Зам. №