增强低场下脑功能磁共振成像显著性的研究

实现了基于低场0.35 T磁共振成像系统的大脑功能磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI）的研究. 基于质子密度加权的快速自旋回波(Turbo Spin Echo,TSE)图像,重点研究增强低场fMRI显著性的方法,目的在于提高低场fMRI的可用性. 结果表明：健康受试者在执行手动任务期间,大脑运动区的信号强度变化可以由基于血管外质子信号增强 (Signal Enhancement by Extravascular water Protons,EEP)的对比机制探测. 优化TSE序列参数能提高图像SNR和扫描速度,并在统计分析中增加外在屏蔽图像,可以有效地提高低场下fMRI研究结果的显著性.     

高级脑活动的功能性核磁共振成像

功能性核磁共振成像技术可以显示大脑各个区域内静脉毛细血管中血液氧合状态所起的磁共振信号的小变化。使用ｆＭＲＩ的方法，可以在正常的活体上无损伤地实现大脑活动的功能定位，时空分辨率可分别达到秒和毫米数量级，尽管目前还面临一系列技术的困难，ｆＭＲＩ已经日益成为观察大脑活动，研究有脑的拓扑结构，进而揭示脑和思维关系的一种重要方法。     

螺旋MRI的网格化数据重建算法比较

螺旋MRI的原始数据是在不均匀的 k- 空间螺旋轨迹上采样得到的,需要通过网格化算法等手段将数据变成等间距的网格数据后,才能采用FFT进行重建,最后得到供临床使用的图像. 本文对Jackson网格化算法和Claudia大矩阵算法的重建速度和图像结果进行了比较, 并得出以下结论：1）在获得相近图像质量的情况下,Claudia大矩阵重采样算法比Jackson算法要快且更方便在仪器上实现. 2）在Jackson双倍细网格算法的实现方式中,数据驱动插值比网格驱动插值更有效率. 3）在Claudia大矩阵重采样算法中,对冗余比大于310∶1的数据进行图像重建的时候,网格点的幅值不平均化比平均化后的效果还要好. 这几个结论都将有利于MRI图像重建技术的进一步提高.      

尼古丁易感的脑结构特征的磁共振成像研究

本文旨在利用磁共振成像手段探究尼古丁易感个体的脑结构特征,即脑结构特性对尼古丁依赖程度的预测.选用成年雄性SD大鼠进行纵向研究,利用基于微型渗透压泵的间歇性给药方式对大鼠进行腹腔注射尼古丁14天,随后强制戒断14天.于第0、15、29天进行躯体戒断行为测试以量化其尼古丁依赖严重程度.对第1天的脑结构图像与戒断行为评分进行回归分析,结果发现尼古丁依赖严重程度与双侧前边缘皮层、左侧颗粒状岛叶皮层灰质体积和双侧丘脑白质体积呈负相关,与右侧海马CA1脑区和左侧丘脑灰质体积呈正相关.以上脑区的结构特征,能够作为尼古丁易感的生物标志物,在个体接触尼古丁之前预测其尼古丁依赖风险,对易感人群进行有针对性的早期干预.     

Magnetic Resonance Imaging Measurement of Volume Magnetic Susceptibility Using a Boundary Condition

A magnetic resonance imaging method is described for measuring the magnetic susceptibility difference between two homogeneous macroscopic compartments in contact with each other. A boundary condition is derived for the interface of the two compartments. This boundary condition predicts that across the interface there is a resonant frequency jump, which is a function of interfacial orientation relative to B0 field and the difference in susceptibility of the two sides. Based on this relationship, the magnetic susceptibility difference between two materials can be obtained from MR gradient echo imaging using signals from both sides in the vicinity of the boundary. This method is demonstrated by solution phantom experiments.     

STZ诱导大鼠1型糖尿病进行性脑萎缩的磁共振成像及组织化学研究

1型糖尿病(T1DM)是一种慢性代谢疾病,主要表现为胰岛素分泌量较正常情况下降,会对人体的多个器官和系统造成持续性的损伤．关于糖尿病的横向研究发现糖尿病患者相比于正常人存在着显著的脑萎缩,但关于糖尿病引起的脑萎缩随时间发生进行性改变的研究比较少见．实验采用腹腔注射链脲佐菌素(STZ)来诱导建立大鼠的1型糖尿病模型,运用磁共振成像(MRI)的方法对萎缩的脑区进行定位并在造模后12周和20周两个时间点对脑萎缩的程度进行对比分析,然后运用组织化学染色的方法观察在MRI上出现进行性萎缩的脑区中的神经元所发生的病理改变．MRI的结果表明：STZ诱导的T1DM大鼠相比于正常对照组大鼠出现了显著性的全脑体积、灰质体积和白质体积的萎缩,并且在多个白质脑区和灰质脑区均出现了萎缩程度随着病程的延长而逐渐加重．组织化学染色的结果发现,STZ诱导的T1DM大鼠相对于正常对照组大鼠在体感皮层、运动皮层和海马CA3区,均出现明显的神经元萎缩现象．     

采用超导量子干涉组件在微特斯拉磁场下获取超极化~3He的核磁共振波谱和影像(英文)

该文以超导量子干涉元件研究光激发氦三极化气体的低磁场磁共振与造影术.使用圆偏极化雷色光将氦三气体极化,超导量子干涉元件磁共振与造影之测量是以磁通耦合方式来进行,超导量子干涉元件是用铋锶钙铜氧高溫超导罐来隔离环境噪音.此方法测得的磁共振信号与影像相较于直接将样品置于杜瓦瓶下方有较高的信噪比,当样品无法靠近感测元件时,此装置具高信噪比特色.磁通耦合方式的超导量子干涉元件低磁场磁共振与造影术及其氦三极化气体的肺部造影在学术与应用上是相当有趣.     

利用动态接收增益提高磁共振成像信噪比的方法

提出了一种提高磁共振成像(MRI)信噪比的有效方法.该方法在每次采集回波信号前,能够快速、灵活地控制MRI接收机的增益,实现磁共振信号动态范围的压缩;在图像重建之前采用双精度浮点运算扩展动态范围压缩的磁共振信号,最终得到信噪比提高的重建图像.在1.5 T超导MRI系统上进行了自旋回波序列的水模成像,实验结果表明,相比传统的基于固定接收增益的扫描图像,利用该方法得到的T1加权图像信噪比可以提高10%.和其他提高磁共振信号动态范围的方法相比,该方法无需增加额外硬件电路,避免多次采集图像,因而具有实现成本低的优点,是一种提高MRI信噪比的有效方法.     

7 T versus 3 T contrast-enhanced breast Magnetic Resonance Imaging of invasive ductulolobular carcinoma: First clinical experience

Purpose

Here we describe our first experience with contrast-enhanced (CE) MRI of breast cancer at 7 tesla (T), compared to 3 T and histopathology.

Materials and Methods

A 52 year old female patient with a mammographically suspicious breast mass (BI-RADS V) underwent 7 T CE-MRI. Results were described according to the BI-RADS-MRI criteria and compared to 3 T and histopathology.

Results

After contrast administration, a homogeneously enhancing, irregular spiculated mass was depicted at both 3 T and 7 T; sizes were identical. The most malignant kinetic curve was characterized by a rapid initial rise followed by a wash-out pattern in the delayed phase, i.e. a type 3 curve, at both field strengths. Even though T1-effects of contrast agents are suggested to be reduced at higher fields, quantification of contrast enhancement-to-noise ratio showed a ratio of 4.6 at 7 T and 2.8 at 3 T when comparing contrast-to-noise of the mass before and after contrast administration. Both examinations, using a single dose of gadolinium-based contrast agent, achieved good image quality. Final histopathological evaluation showed an invasive ductulolobular carcinoma with an intraductal component.

Conclusion

This initial experience suggests that clinical contrast-enhanced 7 T MRI of the breast is technically feasible and may allow BI-RADS-conform analysis.     

脑功能激活光诱发机理小世界网络分析研究

研究光诱发和静息两种状态下的脑功能网络的信息传输枢纽、网络聚合能力和信息传输的最小路径的差异性。采用小世界网络理论对脑功能网络进行建模,通过对脑功能网络连接度、簇系数和最小路径进行分析,得出光诱发状态下的信息传输重要枢纽为岛叶、后扣带回功能区;丘脑、海马两处功能网络有较大聚合能力。光诱发过程从额上回经颞中回传输到枕中回。静息状态下的信息传输重要枢纽为楔叶、舌回;中央旁小叶、颞上回脑功能网络有较大聚合能力。静息状态下的左半区最佳信息传输路径为左额上回、左颞中回、右楔叶最后到左枕中回;右脑半区的为右额上回、右前扣带回、左枕下回最后到右枕中回。光诱发状态与静息状态的最佳传输路径有明显的区别。     

超强边缘磁场梯度场下的磁共振成像:STRAFI 实验

磁共振成像（MRI）是一个能够探测样品内部特性的有效检测手段,已被广泛应用于化学、生物研究,以及医疗诊断领域. 自约40年前发展以来, 成像方法的不断发展使得MRI的成像分辨率、实验效率和成像杂核能力得到了很大的改进. 边缘磁场成像（STRAFI）是一种很具潜力的成像方法之一,它利用了超导磁体本身具有的边缘场的强梯度场. 该综述介绍了STRAFI基础,并概括了成像的基本原理、STRAFI的实验理论和方法及其在实际研究中的应用. 由此将比较STRAFI实验相对于传统MRI方法的所具有的优势和多面可行性.     

HoF3 and DyF3 Nanoparticles as Contrast Agents for High‐Field Magnetic Resonance Imaging

Clinical contrast agents (CAs) currently used in magnetic resonance imaging (MRI) at low fields are less effective at high magnetic fields. The development of new CAs is mandatory to improve diagnostic capabilities of the new generation of high field MRI scanners. The purpose of this study is to synthesize uniform, water dispersible LnF₃ (Ln = Ho, Dy) nanoparticles (NPs) and to evaluate their relaxivity at high magnetic field (9.4 T) as a function of size and composition. Two different types of HoF₃ NPs are obtained by homogeneous precipitation in ethylene glycol at 120 °C. The use of holmium acetate as holmium precursor leads to rhombus‐like nanoparticles, while smaller, ellipsoid‐like nanoparticles are obtained when nitrate is used as the holmium salt. To explain this behavior, the mechanism of formation of both kinds of particles is analyzed in detail. Likewise, rhombus‐like DyF₃ nanoparticles are prepared following the same method as for the rhombus‐like HoF₃ nanoparticles. We have found, to the best of knowledge, the highest transverse relaxivity values at 9.4 T described in the literature for this kind of CAs. Finally, the LnF₃ NPs have shown negligible cytotoxicity for C6 rat glioma cells for concentrations up to 0.1 mg mL^?1.     

Visualization and Quantification of Vascular Structure of Fruit Using Magnetic Resonance Microimaging

Three-dimensional magnetic resonance (MR) images of four kinds of fruit (Japanese apricot, peach, Japanese pear, and apple) were acquired throughout their growing periods (from April to August) to visualize and quantify their vascular structures. The vascular structures were emphasized using T ₁-weighted spin-echo or gradient-echo pulse sequences, visualized using a maximum-intensity projection technique, and quantified using an image-segmentation program. As a result, we demonstrated that the vascular volume changed almost in proportion to the whole volume and that larger fruits generally had larger proportionality constants. We therefore concluded that MR microimaging is a powerful tool for studies of the vascular structure of fruit.     

核磁共振波谱法表征 DAST 分子结构

DAST 晶体（即 4-N, N-二甲胺基-4’-N’-甲基-氮杂芪的对甲苯磺酸盐晶体）具有优良的二阶非线性光学性能和电光效应特性,可用于红外至太赫兹波段辐射与检测领域．为了表征 DAST 源粉分子结构及纯度,选择 CD₃OD 和 DMSO-d₆ 两种溶剂分别对 DAST 源粉进行了¹H NMR、 ¹³C NMR、 ¹H-¹H COSY、 HSQC 和 HMBC 表征．通过对谱峰的归属及分析发现, DAST 在 CD₃OD 溶液中倾向于以离子对状态存在,而在 DMSO-d₆ 溶液中倾向于以解离状态存在,并根据谱峰的变化推测了 DAST 在从 CD₃OD 溶液环境向 DMSO-d₆ 溶液环境变化时解离过程中电子云在共轭结构上重新分布的规律和骨架的变化情况．     

利用核磁共振资料定量评价页岩孔隙结构

页岩气储层的孔隙结构复杂且非均质性较强,导致储层表征及有效性评价面临极大挑战.为了建立页岩气储层孔隙结构的定量评价方法,本文选取了鄂西宜昌地区陡山沱组二段20块岩心,采用0.069 ms的回波间隔开展饱含盐水状态下的核磁共振（NMR）实验.在此基础上,对T₂谱进行了多重分形特征分析,提取了对页岩气储层孔隙结构较敏感的参数,并建立了基于最小与最大广义分维数差值（D_min-D_max）和谱宽（Δα）划分页岩气储层类型的方法及标准.该方法对于有效提高页岩气储层的预测精度、指导开发选层等具有重要意义.     

磁共振成像谱仪梯度波形分析

梯度是磁共振成像（MRI）的关键环节.通过采集谱仪梯度波形信号并进行分析,提取出各通道波形的特征点,从而有助于快速准确地判断谱仪梯度硬件电路或脉冲序列编写是否存在问题.采用虚拟仪器LabVIEW软件控制高速采集卡DAQ-2005设计实现多路采集系统,对谱仪的梯度输出进行采集.通过对波形数据进行直方图统计、滤波、差分计算等分析,提取出波形的特征点,这些特征点包含时间与幅度信息.使用实验室自主研发的谱仪进行了多次实验,对该方法进行验证,证明了该方法的有效性,也为谱仪研制和脉冲序列开发提供了一种辅助测试方法.