新型葫芦[6]脲纳米颗粒超极化129Xe"分子笼"研究

在相同浓度下,超极化¹²⁹Xe的核磁共振（NMR）灵敏度是传统质子NMR的10 000倍以上,但单原子Xe不具有靶向性,只有单一NMR信号.若超极化¹²⁹Xe与“分子笼”相结合,就能获得新的“笼”内Xe信号,为发展超极化¹²⁹Xe分子探针奠定基础.因此,构建新型的“分子笼”是发展新型超极化¹²⁹Xe分子探针的一个重要方向.葫芦[6]脲纳米颗粒的出现能改善以葫芦[6]脲为主体的¹²⁹Xe分子探针水溶性差、信号弱等缺点.本文构建了水溶性的葫芦[6]脲纳米颗粒,并发现其具有葫芦[6]脲/纳米颗粒内部两个“笼”内¹²⁹Xe信号.这一发现使这种纳米颗粒具有成为超极化¹²⁹Xe分子探针的潜力,能降低检测结果中假阳性和假阴性的发生率,值得更深入的探索和研究.     

超极化129Xe磁共振分子影像学

磁共振分子影像学发展的主要瓶颈之一在于灵敏度的限制,基于激光光泵和自旋交换技术能获得增强4~5个量级的超极化¹²⁹Xe磁共振信号,因此超极化¹²⁹Xe磁共振分子影像学相对于传统MRI在灵敏度上表现出巨大的优势. 围绕提高灵敏度这一核心MRI问题及其在科学研究中的应用,该文介绍了目前基于超极化¹²⁹Xe的生物分子探针的基本结构和原理,阐述了与之相关的分子影像学方法和技术,同时评述了当前的最新研究进展和发展方向.     

靶向肺癌干细胞的多肽Gd基T1型MRI探针的研究

用固相多肽合成技术制备了特异性靶向肺癌干细胞的T_1型多肽核磁共振成像(MRI)探针——Gd-DOTA-HCBP-1.在11.7 T静磁场条件下,其纵向弛豫效率(r1)为6.15 mmol~(-1)·L·s~(-1),是商用T1造影剂Dotarem的1.6倍.体外细胞成像表明,此探针的使用可显著提高肺癌干细胞克隆球的可观测性,单个克隆球(包含2 000~4 000个细胞)可被明显辨识.     

1.5 T磁共振化学交换饱和转移成像的影响因素分析

本文探讨1.5 T磁共振化学交换饱和转移（Chemical Exchange Saturation Transfer,CEST）成像的影响因素.通过试管模型和临床病例,采用GE Signa HDe 1.5 T磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）扫描仪分别进行不同矩阵、激励次数、翻转角、磁化传递翻转角的CEST成像对比分析,以及不同激励次数、磁化传递翻转角的Z谱分析,并从成像组织、成像设备、成像技术等方面对原始图信号、酰胺质子转移（Amide Proton Transfer,APT）信号及Z谱进行分析研究.实验结果表明1.5 T MRI扫描仪的CEST图像信噪比相对较低,且磁场稳定性及均匀度影响了CEST成像的效果.在其他参数不变的情况下,降低采集矩阵和增加激励次数与翻转角可以增加原始图像信噪比.磁化传递翻转角为105°时,CEST成像效果最好.激励次数为2、磁化传递翻转角为105°时,所得数据符合组织Z谱情况.模型Z谱在磁化传递频率为-294~-194 Hz范围可显示30%谷氨酸（Glu）、碘剂（I₃₂₀）、纯水（H₂O）、肌酸（Cr）的信号差异,与H₂O差异最大处在-244~-214 Hz.原始图像信号30% I₃₂₀明显高于Glu、H₂O、Cr,Cr略低于Glu,APT图Cr略低于Glu.25例脑肿瘤的APT图呈高信号、12例脑梗塞的APT图呈低信号,CEST原始图像均可区分病变区域.有12例因采集时间、患者配合情况、环境及室温等影响导致CEST成像的失败.由此得出1.5 T场强下,CEST技术受到成像组织、设备、技术等因素的影响,需要进行多方面优化.在保证磁场稳定性及均匀度的情况下,优化参数的CEST成像和Z谱成像可以区分代谢物及其浓度.     

基于CEST机制的pH成像方法、原理和应用

化学交换饱和转移（Chemical Exchange Saturation Transfer,CEST）技术作为一种新型的磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）技术.它的原理为溶质池中被激发饱和的质子与游离水中未被饱和的质子间的化学交换,能够引起水质子磁共振信号的下降,从而获得组织内生物分子的相关信息.由于质子间的交换速率k_ex与组织微环境的pH值之间存在直接联系,因而可以通过溶质质子的CEST信号对活体组织进行pH成像.目前用于pH成像的溶质分子既包括内源性游离的蛋白质、多肽分子,还包括一系列的外源性小分子和金属螯合物.通过不同类型的比率法、内源性胺和酰胺浓度-独立检测（Amine and Amide Concentration-independent Detection,AACID）等成像方法,能够获得肾脏、中风脑组织以及肿瘤组织的pH图谱.本文详细总结了2000年以来利用CEST技术进行pH成像方面的研究进展,包括对比剂、成像方法和相关应用,展望了活体组织pH成像的发展趋势和应用前景.     

基于神经网络拟合的腹部化学交换饱和转移成像

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）化学交换饱和转移（Chemical Exchange Saturation Transfer,CEST）技术在临床诊断中展现了巨大的潜力,但在腹部成像中受到主磁场偏移量大的挑战,而且利用传统的非对称性分析法得到的酰胺质子转移（Amide Proton Transfer,APT）成像对比度受到核奥氏增强（Nuclear Overhauser Enhancement,NOE）效应的干扰.本文提出了一种基于神经网络拟合的CEST后处理方法,对每个像素采集得到的Z谱特征进行识别,不需要额外序列扫描即可得到背景参考Z谱与主磁场偏移量,用以校正和获得理想的Z谱,并进一步分离得到源自APT效应与NOE效应的信号.鸡蛋清和健康志愿者腹部成像结果显示,本文提出的基于神经网络的CEST后处理方法效果较好.     

CEST成像不同量化方式在急性帕金森氏病小鼠模型研究中的应用比较

本文通过比较7 T场强下化学交换饱和转移（chemical exchange saturation transfer,CEST）成像技术不同量化方式在急性帕金森氏病小鼠模型研究中的应用效果,探讨了客观无创的帕金森氏病研究方案.使用Bruker PharmaScan 7 T小动物磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）扫描仪,对经1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP）急性造模前及造模后第3、10天的小鼠黑质、皮层及海马进行扫描,计算弛豫时间T₁、T₂、MTR_asym（magnetization transfer ratio based on asymmetry analysis）、MTR_rex（magnetization transfer ratio yielding Rex）、AREX（apparent exchange-dependent relaxation）及5池拟合后的胺峰面积Area_amine、酰胺峰面积Area_amide.结果显示仅黑质中融合了倒Z谱分析和5池洛仑兹拟合所得的量化指标MTR_rex、AREX及Area_amine在造模后显著减小,与黑质免疫组化结果一致,而T₁、T₂以及基于Z谱非对称性分析的MTR_asym未见统计学差异,这表明此量化方式消除了直接饱和效应及磁化转移效应的影响,准确性上要优于Z谱非对称分析法,更能正确地提示帕金森氏病黑质的变化.