体部化学交换饱和转移成像中脂肪伪影消除方法的研究

发布时间：2021-03-01 01:24

　　化学交换饱和转移（Chemical exchange saturation transfer,CEST）成像的临床研究目前主要集中于脑部疾病,如卒中的评估、脑部肿瘤的诊断、肿瘤治疗反应的监控以及神经退行性疾病的评估等。随着该技术在头部疾病中展示了巨大的应用潜力,越来越多的研究将其应用于体部器官,如乳腺和前列腺肿瘤的诊断、肝脏糖原的测量等。然而,体部器官大多含有较多的脂肪组织,而脂肪信号会在体部CEST成像中产生较强的脂肪伪影,这阻碍了CEST成像在体部的广泛应用。因此,本文围绕体部CEST成像中脂肪伪影的消除开展了三项研究。在第一项研究中,我们对传统的二项式脉冲技术的抑脂效率进行了观测。结果表明,在主磁场偏移量较大的情况下,该技术不能充分地抑制脂肪伪影。因此,在第二项研究中,我们提出了一种基于自适应多峰脂肪模型的水脂分离方法。该方法在主磁场存在较大的偏移的情况下仍能有效地去除脂肪伪影。前两项研究揭示,传统CEST成像中脂肪伪影的产生依赖于用于定量化学交换作用的非对称性分析。因此,在第三项研究中,我们进一步发展了一种不依赖于非对称性分析的化学交换成像方法。1.基于二项式脉冲的水选择性激发... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

CEST效应的双池模型

华东师范大学博士学位论文5图1.2发生化学交换的不同共振频率的两个自旋核的1H波谱图化学交换作用使两个峰的共振频率向彼此靠近，且变得扁平。这种效应随交换速度（k）变快而变得明显。两者向彼此移动的程度取决于它们各自的浓度，因此，高浓度的水分子向低浓度的靶标分子移动的距离很校（图1.2来自文献[12]）图1.2展示了于化学交换速率对谱峰形貌的影响。快速交换会使谱峰变得扁平，这会降低该交换位点的频率选择性。此外，化学交换会使参与交换的质子对的两个峰互相靠近，而且它们相互靠近的程度会随交换速率的增加而增加。就CEST成像中的实际情况而言，水分子的浓度远远高于目标分子的浓度，快速交换只会使得目标分子氢核的谱峰位置向着水峰靠拢。快速交换的判定取决于两种交换核的化学位移频率差，而该频率差又正比于主磁场的强度。因此，在较高场的条件下测量到的CEST效应会强于在较低场的条件下测量到的CEST效应。而CEST成像作为一种分子影像技术，它能获得某种分子在整个空间中的分布

华东师范大学博士学位论文6信息[6]。因此，相比于临床中常用的单体素点分辨波谱技术，CEST成像有更好的空间分辨率。此外，那些可交换质子的共振峰在NMR谱上往往不是清楚可见的，但是可以通过CEST成像对其进行间接的检测，这是因为CEST信号可以随饱和脉冲的持续施加而积累，从而放大靶标分子的间接信号。CEST信号除了受到成像靶标分子浓度的影响外，它还受到微环境参数的影响，比如pH值[13-17]和温度[18,19]。因此，利用CEST技术，还可以实现对组织pH值和温度进行成像。这些环境参数的影响不仅体现在对交换速度的改变上，还能体现在对交换位点的化学位移的改变上。比如，利用化合物Eu3+-DOTAM-Gly-Phe[25]作为对比度介质，CEST成像可以用于测量组织的温度，该研究基于化学位移与温度的关系，如图1.3所示。图1.3利用Eu3+-DOTAM-Gly-Phe作为对比度介质的CEST成像用于温度的监测（a）不同温度条件下的Z-谱。随着温度增加，交换介质谱峰的位置向着水峰靠近。（b）温度与该对比介质的化学位移的线性关系。（图1.3来自文献[25]）


本文编号：3056745