基于分子間多量子相干的磁共振分子影像新技術(shù)及其應(yīng)用初探.pdf

1、分子間多量子相干(intermolecular Multiple-Quantum Coherence，iMQC)現(xiàn)象自從被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，一直是磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)研究的熱門(mén)領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，其理論表述，信號(hào)特性的研究已經(jīng)基本成熟。由于iMQC對(duì)亞體素下細(xì)胞層面的生物組織結(jié)構(gòu)和代謝物成分非常敏感，而又對(duì)宏觀磁場(chǎng)不均勻不敏感，iMQC信號(hào)表現(xiàn)出許多常規(guī)單量子信號(hào)不具備的特性。最近幾年

2、，分子間多量子相干技術(shù)在生物，化學(xué)，食品，和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究被廣泛的開(kāi)展起來(lái)。磁共振波譜(Magnetic resonance spectroscopy，MRS)是一種特殊MRI技術(shù)，可以無(wú)損，無(wú)輻射的檢測(cè)生化物質(zhì)的變化，臨床上常被應(yīng)用于腫瘤和腦組織生化成分的檢測(cè)。本論文的主要內(nèi)容包括探索了基于分子間多量子相干的MRI方法在細(xì)胞水平上獲得新對(duì)比度圖像和高分辨MRS的新技術(shù)，并將其用于磁共振分子影像，主要工作可以歸納如下:
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3、.提出了一種基于分子間二量子相干(intermolecular Double-QuantumCoherence，iMQC)的新對(duì)比度MRI成像技術(shù)。該技術(shù)利用改進(jìn)的不對(duì)稱z向梯度回波檢測(cè)改進(jìn)的COSY（COSY Revamped by AsymmetricZ-gradient EchoDetection，CRAZED）脈沖序列，獲得了細(xì)胞水平上的分子間二量子不同自旋的相干信號(hào)，然后使用Dixon正反相位分離技術(shù)將這些信號(hào)分開(kāi)，單獨(dú)用于圖

4、像重建。該方法成像的對(duì)比度可以縮小到100μm的尺寸上，排除了白色脂肪的干擾，對(duì)大鼠體內(nèi)的棕色脂肪進(jìn)行特異性成像，獲得了良好的效果。該技術(shù)有望被用于肥胖，代謝綜合癥等棕色脂肪相關(guān)疾病的研究。
　　2.提出了一種基于iDQC的高分辨定域譜方法。該方法結(jié)合了點(diǎn)分辨的自旋回波模塊用以空間定位，同時(shí)利用了分子間信號(hào)對(duì)于磁場(chǎng)不均勻性不敏感的優(yōu)勢(shì)，在不均勻磁場(chǎng)下可以獲得高分辨波譜，從而提供更多的代謝物信息。該方法可以在有骨小梁存在的豬脊椎骨上

5、穩(wěn)定地獲得常規(guī)MRS難以獲得的不飽和脂肪酸的信號(hào)峰。在進(jìn)一步的3T人體MRI掃描儀上也獲得了與7T小動(dòng)物MRI成像儀上類(lèi)似的結(jié)果，對(duì)一組志愿者的掃描后發(fā)現(xiàn)，股骨遠(yuǎn)端與脛骨近端的骨髓內(nèi)脂肪酸成分有顯著性差異，也證明了該方法可以獲得高分辨定域譜的有效性。該方法可能被用于骨質(zhì)疏松，白血病和二型糖尿病等相關(guān)研究。
　　3.提出了一種基于分子間單量子相干(intermolecular Single-QuantumCoherence，iSQC

6、)高分辨定域譜的方法。該方法結(jié)合了點(diǎn)分辨的自旋回波定域模塊用以空間定位，同時(shí)使用組合脈沖對(duì)水峰進(jìn)行抑制，在較大體素下獲得了常規(guī)定域譜難以獲得的腦部代謝物的高分辨譜圖。活體大鼠實(shí)驗(yàn)表明該技術(shù)可以獲得整個(gè)鼠腦的代謝物信息。該技術(shù)是可以作為常規(guī)MRS技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充，被用于需要獲得整體組織代謝物信息的情況。
　　4.與其他小組合作研究了多種新型磁共振造影劑，本論文將選取其中的一種T1-T2雙模造影劑進(jìn)行介紹。該造影劑將釓摻合進(jìn)氧化鐵納米顆

7、粒中，將這種造影劑注入小鼠體內(nèi)，調(diào)整MRI成像參數(shù)，造影劑的靶向組織可以在T1權(quán)重圖像中顯示低信號(hào)，而在T2權(quán)重的圖像中顯示高信號(hào)。與常規(guī)造影劑相比，這種雙模型造影劑可以更加精準(zhǔn)的定位病灶。
　　5.對(duì)于接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療的艾滋病感染者，免疫系統(tǒng)會(huì)部分重建，但是神經(jīng)中樞的損害可能是不可逆的。這里，利用纖維束追蹤技術(shù)，我們對(duì)接受治療的疲勞型和非疲勞型艾滋病感染者大腦前額葉五條回路進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)疲勞型艾滋病人在兩條回路的各向異性分