Background: Phosphorus-31 Magnetization Transfer Magnetic ResonanceSpectroscopy Imaging (31P MT-MRSI) offers non-invasive insights intohuman brain metabolism, facilitating investigations into various pathologies.However, it typically suffers from low signal-to-noise ratio (SNR) andrequires long scan times due to the lower gyromagnetic ratio and metaboliteconcentrations compared to proton (1H) MRSI. Enhancing SNR requires highfields, advanced coils, optimized sequences, fast saturation schemes, andsophisticated reconstruction methods.Purpose: To develop and implement a methodology for imaging theadenosine triphosphatase (ATPase) forward reaction rate (𝑘𝑓 ,ATPase) and thekey phosphorus metabolites phosphocreatine (PCr), 𝛾-adenosine triphosphate(𝛾-ATP), and inorganic phosphate (Pi) in the human brain in vivo withinclinically feasible scan times.Methods: An optimized BISTRO sequence was employed for selectivesaturation of 𝛾-ATP. Data were acquired on a 7T MRI scanner using a 31∘hard excitation pulse, a PETALUTE trajectory with 361 petals yielding anominal resolution of 20 × 20 × 20 mm3, and a repetition time (TR) of 605 ms.Metabolite concentrations were quantified using LCModel, and the ATPaseforward reaction rate (𝑘𝑓 ,ATPase) was estimated using the T1nom method.Results: The BISTRO saturation scheme was successfully optimized throughsimulations and phantom experiments, achieving 98% 𝛾-ATP saturation in410 ms. In vivo, the phosphorus metabolites of interest were mapped in11 minutes, and the ATPase forward reaction rate (𝑘𝑓 ,ATPase) was determinedin 22 minutes, yielding a mean value of 0.22 s−1, consistent with literaturevalues.Conclusion: We successfully imaged three key phosphorus metabolites in11 minutes and mapped the ATPase forward reaction rate in 22 minutes,obtaining values consistent with previous studies. Further work is neededto enhance SNR and potentially reduce scan times for application in largercohorts to establish the method’s reproducibility and inter-subject variance.

Bakgrund: Fosfor-31 magnetiseringsöverförings magnetresonansspektrosko-pisk avbildning (31P MT-MRSI) erbjuder icke-invasiva insikter i mänsklighjärnmetabolism och möjliggör undersökningar av olika patologier. Metodenlider dock typiskt av ett lågt signal-brusförhållande (SNR) och kräver långaskanningstider på grund av den lägre gyromagnetiska kvoten och lägremetabolitkoncentrationer jämfört med proton (1H) MRSI. För att förbättraSNR krävs höga fältstyrkor, avancerade spolar, optimerade sekvenser, snabbasaturationsscheman och sofistikerade rekonstruktionsmetoder.Syfte: Att utveckla och implementera en metodik för att avbilda adenos-intrifosfatas (ATPase) framåtreaktionshastighet (𝑘𝑓 ,ATPase) samt de centralafosformetaboliterna fosfokreatin (PCr), 𝛾-adenosintrifosfat (𝛾-ATP) ochoorganiskt fosfat (Pi) i mänsklig hjärna in vivo inom kliniskt rimligaskanningstider.Metoder: En optimerad BISTRO-sekvens användes för selektiv saturationav 𝛾-ATP. Data förvärvades med en 7T MR-kamera med en 31∘ hårdexcitationspuls, en PETALUTE-trajektoria med 361 petaler vilket gav ennominell upplösning på 20 × 20 × 20 mm3, och en repetitionstid (TR) på605 ms. Metabolitkoncentrationer kvantifierades med LCModel, och ATPaseframåtreaktionshastighet (𝑘𝑓 ,ATPase) uppskattades med T1nom-metoden.Resultat: BISTRO-saturationsschemat optimerades framgångsrikt genomsimuleringar och fantomexperiment, och uppnådde 98% 𝛾-ATP-saturation på410 ms. In vivo mappades de aktuella fosformetaboliterna på 11 minuter, ochATPase framåtreaktionshastighet (𝑘𝑓 ,ATPase) bestämdes på 22 minuter, vilketgav ett medelvärde på 0.22 s−1, överensstämmande med litteraturvärden.Slutsats: Vi har framgångsrikt avbildat tre centrala fosformetaboliter på 11minuter och mappat ATPase framåtreaktionshastighet på 22 minuter, ocherhållit värden som överensstämmer med tidigare studier. Ytterligare arbetekrävs för att förbättra SNR och potentiellt reducera skanningstiderna förtillämpning i större kohorter, samt för att fastställa metodens reproducerbarhetoch intersubjektvarians.