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.     

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.     

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.     

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.     

7 T 下脂肪对基于 NOE 的磁共振对比成像的影响

核 Overhauser 增强(NOE)效应在高场下的化学交换饱和转移中会造成 Z 谱高场位置的负背景信号,有望成为一种新的磁共振成像(MRI)对比机制．然而,研究指出, NOE信号的发生区域与主要的脂肪信号的频率位置有重叠,因此 MRI 中观察到的 NOE 信号有可能混合了脂肪信号．该文通过鸡蛋的模型实验,初步分析了脂肪含量较高的组织内脂肪信号对 NOE 效应的影响,并通过健康大鼠鼠脑及颅内肿瘤大鼠鼠脑实验,分析了脂肪对脑部 NOE 对比成像及基于 NOE 对比成像的疾病诊断的影响．结果表明,脂肪含量较高的组织内脂肪信号会引起伪 NOE 效应,并影响 NOE对比图像的准确性．
     

基于AFI的快速发射场B1+成像方法

该文提出了一种基于实际翻转角成像(Actual Flip-angle Imaging,AFI)的快速发射场测量方法(Fast AFI,FAFI),将多次激发平面回波成像(Multi-shot Echo Planar Imaging,Multi-shot EPI)的采集方式运用于AFI发射场(B_1~+)测量中,充分利用AFI序列中采集的等待时间,高倍数加速了水模和人体头部、腹部及盆腔的发射场测量.该文在水模和人体(n=16)实验中,验证了采用FAFI序列得到的B_1~+测量结果与AFI结果的一致性.FAFI序列大幅加速了发射场测量,为实现动态B_1~+匀场(B_1~+shimming)和快速局部激发提供了高效的发射场测量方法.     

一种结合并行成像和压缩感知的快速磁共振成像新方法

压缩感知（CS）技术和并行成像技术（主要是SENSE技术、GRAPPA技术等）都能通过减少k空间数据的采集量来加快磁共振成像速度,目前已有一些将两种方法相结合进一步加速磁共振成像速度的方法（例如CS-GRAPPA）.本文针对数据采集和重建这两方面对现有CS-GRAPPA方法进行了改进,采集方式上采用了局部等间隔采集模板以满足GRAPPA重建的要求,并对采集模板进行随机放置以满足CS重建的要求;数据重建时,根据自动校正数据估算GRAPPA算法中欠采行的重建误差,并利用误差的大小确定在CS算法中保真的程度.不同磁共振图像重建实验的结果表明：与现有方法相比,本文方法能够更好地保留原有图像细节并有效减少伪影.     

组织蛋白酶B响应的超极化129Xe MRI探针对肺癌细胞的超灵敏探测

组织蛋白酶B（Cat B）是一种溶酶体半胱氨酸蛋白酶,在细胞代谢中起重要作用.已有研究表明Cat B在肺癌细胞中会过表达.因此,细胞内Cat B水平的检测非常重要.迄今为止,细胞内Cat B的检测方法主要为荧光成像,但该技术受限于渗透性和自发荧光背景干扰.为了解决这些问题,我们设计了一种基于超极化¹²⁹Xe磁共振成像的新型探针.它由一个作为¹²⁹Xe核磁共振（NMR）报告基团的穴番分子笼和一个作为Cat B特异性可裂解基团的酰胺键组成.当探针与Cat B相互作用时,酰胺键的断裂会导致其¹²⁹Xe化学位移发生变化.结合超极化-化学交换饱和转移（Hyper-CEST）技术,可为Cat B提供一种新颖的检测方法.     

基于同时多层激发和并行成像的心脏磁共振电影成像

磁共振成像（MRI）无创无害、对比度多、可以任意剖面成像的特点特别适合用于心脏成像,却因扫描时间长限制了其在临床上的应用.为了解决心脏磁共振电影成像屏气扫描时间过长的问题,该文提出了一种基于同时多层激发的多倍加速心脏磁共振电影成像及其影像重建的方法,该方法将相位调制多层激发（CAIPIRINHA）技术与并行加速（PPA）技术相结合,运用到分段采集心脏电影成像序列中,实现了在相位编码方向和选层方向的四倍加速,并使用改进的SENSE/GRAPPA算法对图像进行重建.分别在水模以及人体上进行了实验,将加速序列图像与不加速序列图像进行对比,结果验证了重建算法的有效性,表明该方法可以在保障图像质量以及准确测量心脏功能的前提下成倍节省扫描时间.     

磁共振结构成像在自闭症研究中的应用

自闭症,又称作孤独症,是一种常发生在儿童中的广泛性发育障碍,表现为交流障碍、语言障碍以及重复刻板的行为和狭窄的兴趣爱好. 磁共振成像作为一种无损伤的和多参数的影像方法,其各种检测手段均被应用于自闭症实验研究,其中结构磁共振成像(sMRI)和功能磁共振成像(fMRI)研究居多. 研究表明自闭症患者脑部结构发生了显著性改变. 该文综述了当前世界上利用磁共振结构成像研究自闭症的主要成果,包括结构磁共振成像研究脑体积变化,扩散张量成像研究自闭症的脑白质损伤. 该文也说明磁共振成像是一种十分有用的研究工具,有望在将来更多被用于探索自闭症的未知领域.     

生物激活磁共振成像造影剂的研究进展

介绍了磁共振成像新一代造影剂--生物激活造影剂（亦称之为“酶激活”、“生物应答”或“智能型”造影剂）的研究进展.主要讲述了这类造影剂的设计原理、性能与作用. 它们主要分别对生物体内的酶、金属离子浓度、pH等敏感.     

Nanomagnetism:Principles,nanostructures,and biomedical applications

Nanomagnetism is the origin of many unique properties in magnetic nanomaterials that can be used as building blocks in information technology, spintronics, and biomedicine. Progresses in nanomagnetic principles, distinct magnetic nanostructures, and the biomedical applications of nanomagnetism are summarized.     

温敏性磁共振成像造影剂的研究进展

磁共振成像（MRI）技术可实现对温度的非侵入式检测．温敏性MRI造影剂能够对温度变化做出响应,进而导致与其结合的水质子的弛豫速率、信号强度或化学位移等磁共振参数发生显著改变,已作为将温度信号转化为磁共振信号的传感器广泛应用于MRI测温技术中．本文介绍了温敏性MRI造影剂的种类、原理、研究现状及其应用前景．     

MRI与MRS在肥胖症研究中的应用进展

肥胖症已经成为严重威胁人类健康的主要慢性疾病之一,磁共振成像(MRI)和磁共振波谱(MRS)技术的结合运用,对于评价脂肪组织分布和蓄积程度具有极大的优势.该文总结了近年来MRI与MRS技术在肥胖症研究中的应用进展,并讨论了MRI与MRS技术在肥胖症临床应用及科学研究中的价值.     

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.     

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.