[ca] L'Espectroscòpia de Ressonància Magnètica i d'Imatge (MRS/MRSI) són metodologies diagnòstiques no invasives que utilitzen camps magnètics i irradiació de radiofreqüència intensos per a avaluar la composició química dels essers vius. La MRS, que es basa en els mateixos principis que la Imatgeria de Ressonància Magnètica (MRI), en lloc de produir imatges, genera un espectre de senyals codificades en freqüència que poden utilitzar-se en la identificació i quantificació de les molècules presents en un teixit determinat. Es necessari fer estudis preclínics del glioblastoma (GB), ja que encara no tenim una cura pels pacients. Aquests estudis es beneficiarien extraordinàriament d'una major resolució espacial i d'una millor homogeneïtat de les dades de la MRSI. Conseqüentment, vàrem voler treballar durant aquesta Tesi en la millora de les estratègies d'adquisició de dades de MRS i MRSI. Quan a això, existeix un consens metodològic entre experts en espectroscòpia MRS senyalant la seqüència 'Eco de spin localitzat, adiabàtic, re-enfocat' (semiLASER), com a l'estratègia de localització de senyal MRS amb major probabilitat de millora de la qualitat de l'abans dita adquisició de dades MRS. Aquesta seqüència semiLASER fa servir polsos adiabàtics per re-enfocar el senyal originat en un determinat volum d'interès. Allò produeix un millor quocient senyal/soroll (SNR) i una millor resolució espacial, comparat amb altres seqüències convencionals d'adquisició de dades. Encara que la utilitat de la semiLASER a l'ús preclínic està ben acceptada, la utilització i posada a punt de la seqüència semiLASER a experiments preclínics està molt menys estesa. Es en aquest camp preclínic on el nostre grup ha demostrat una provada expertesa en el seguiment de la resposta a la teràpia mitjançant MRSI a un model de glioblastoma de ratolí (amb la línia cel·lular GL261), encara que fent servir una seqüència d'adquisició de dades MRSI accessible comercialment. Així, com a continuació del nostre treball, hem desenvolupat i posat a punt en aquesta Tesi la seqüència semiLASER que es fa servir a hospitals, però per ser emprada a un escàner preclínic Bruker BioSpec de 7 Teslas, que utilitza el programa ParaVision 5.1. Aquest programa ens proporciona una interfície gràfica d'usuari per a la programació de noves seqüències de polsos i per a l'adquisició de dades. Les seqüències SV-semiLASER i MRSI-semiLASER desenvolupades en aquesta Tesi s'han descrit de manera que puguin ser utilitzades per altres usuaris interessat d'institucions diferents. Així, les SV-semiLASER i MRSI-semiLASER es van optimitzar per a l'adquisició de dades d'espectroscòpia d'alta resolució de cervell de ratolí. Per a això, es va valorar el seu correcte funcionament amb 'maniquis', in vitro, per a continuació avaluar-les in vivo, en ratolins control i també portadors d'un tumor cerebral induït de tipus GL261. Les seqüències SV and MRSI-semiLASER implementades van produir un augment aproximat d'1.3-1.4 vegades en la SNR de dissolucions model a maniquis, mentre que l'augment de SNR a cervell de ratolí va ser d'aproximadament 1.2-1.3 cops, comparat amb la seqüència comercial PRESS Bruker disponible per a adquisicions de volum únic (SV). Es va obtenir també un augment de la resolució espacial. A més, es va fer una anàlisi quantitativa dels resultats obtinguts mitjançant algoritmes de post-processament desenvolupats en MATLAB, que es van estendre a propostes de millora futura pel seu processament integrat accelerat mitjançant automatització. Així mateix, es varen simular les seqüències semiLASER desenvolupades mitjançant l'eina 'NMRSCOPE-B simulador virtual', accessible entre els mòduls del jMRUI, el que va confirmar la correcta programació de les seqüències de polsos desenvolupades. Finalment, es varen obtenir imatges nosològiques mitjançant l'aplicació del programa SpectraClassifier, ensinistrat amb dades de tumors GL261 obtingudes amb la seqüència CSI-PRESS comercial, a xarxes de dades obtingudes

[en] Magnetic resonance spectroscopy and magnetic resonance spectroscopic imaging (MRS/MRSI) are non-invasive diagnostic techniques that use a strong magnetic field and radio waves to examine the chemical composition of living tissue. Working on the same principles as Magnetic Resonance Imaging (MRI), instead of producing images, MRS generates a spectrum of signals that can be used to identify the type and quantitative content of molecules present in a tissue. Preclinical glioblastoma studies looking forward to improving therapeutic outcomes are necessary since clinical GB has no current cure. These studies can greatly benefit from improved spatial resolution and homogeneity of the acquired MRSI grids. Hence, we can work towards improved acquisition schemes enhancing the quality of acquired data using MRS and MRSI. There exists a methodological consensus among spectroscopy experts where the Localized Adiabatic Spin Echo Refocused (semiLASER) data acquisition strategy has been ranked as the most likely localization technique to improve (pre) clinical MRS. SemiLASER uses adiabatic pulses to selectively excite and refocus the signal from a localized volume of interest in the brain. This results in a higher signal-to-noise ratio (SNR) and better spatial resolution compared to conventional data acquisition sequences. Although, the clinical utility of semiLASER has been acknowledged, the pre-clinical use and implementation of semiLASER still remains a less explored area. Our group has a long record of using MRSI in therapy response monitoring of a murine model glioblastoma (the GL261 cell line) using a commercially available MRSI acquisition sequence. In our efforts towards bridging the barriers between pre-clinical and clinical research, we have implemented the clinically verified semiLASER sequence on a pre-clinical 7T Bruker Biospec USR scanner running the ParaVision 5.1 software package, which provides a graphical user interface for sequence programming and data acquisition. The single and multi-voxel semiLASER sequences were implemented with the idea that the developments generated during this PhD project will be replicable by other interested users. The implemented SV-semiLASER and MRSI-semiLASER sequences for preclinical acquisitions were optimised to perform high resolution MRSI of living mouse brain. For this, sequences were duly verified and tested first in phantoms and later in-vivo, in wild-type (wt) and tumor bearing (GL261) mice. To do so, the Bruker pulse sequence implementation was first studied in detail to become familiar with the Bruker programming environment and a test sequence PRESS_Slice to localize the slice dimension was developed by modifying the Bruker stock PRESS sequence for single voxel localization. The implemented SV-and MRSI-semiLASER sequences provided a ca. 1.3-1.4-fold improvement in SNR in phantoms and ca. 1.2-1.3 fold improvement in SNR for in-vivo subjects, in comparison to the stock Bruker PRESS sequences. Higher spatial resolution was also achieved for the implemented MRSI-semiLASER. The quantification analysis of the results was done using MATLAB based post-processing tools specially designed to process Bruker datasets, and solutions for a faster post processing pipeline were proposed. The single voxel MRSI-semiLASER sequences were further simulated using NMRSCOPE-B virtual simulator, a jMRUI plug-in which positively correlated with the experimental results. Preliminary nosological images obtained using MRSI-semiLASER datasets and the SpectraClassifier tool previously developed in our group, and trained with GL261 tumors using already available CSI-PRESS data.