磁共振频谱定量测定脑内γ-氨基丁酸浓度技术的研究

发布时间：2020-10-18 00:02

　　 目的:本研究的目的有三个方面:1)检测GABA的模拟和临床模型研究,探讨建立一种稳定可靠的能够在体检测出GABA的方法;2)基于LCModel和QUEST定量技术研究检测模型及活体GABA浓度方法;3)基于2D J-分解技术研究检测脑代谢物GABA浓度的方法。 材料与方法: 研究一:本研究利用双量子滤波技术,设计GABA谱编辑序列,基于乘积算符理论和相干路径选择理论讨论谱编辑的方法,并讨论提高检测效率的方案,优化谱编辑序列,并结合软件模拟结果讨论检测GABA的方案。 研究二:LCModel软件和QUEST分离模型中3.0ppm处被Cr覆盖的GABA波形,并定量检测其浓度,验证方法的可行性。通过MRUI软件和NMR-SCOPE模拟获得包括GABA在内的10种主要代谢物的频谱先验知识,结合QUEST算法及LCModel软件分离GABA等人脑10种主要代谢物,并定量检测它们的绝对浓度。 研究三:本文利用NMR 2D J-分解谱技术,探究脑内主要代谢物GABA,NAA,Cr浓度的检测方法。 结果: 研究一:使用NMR-SCOPE的模拟实验中,优化的DQF-PRESS序列能显著压制3.0ppm处的Cr,同时增强非常弱的GABA信号。 研究二:在模型实验中,LCModel和QUEST能分离出3.0ppm处GABA信号波形。在模型实验中,LCModel定量结果为:QUEST定量结果为:拟合谱线在jMRUI软件包上进行分析处理,拟合定量算法结果为:Asp:2.59±0.83(mmol/kg);Cho:2.32±0.25(mmol/kg); GABA:3.54±0.57 (mmol/kg);Glu:6.97±0.83 (mmol/kg);Glc:0.19±0.46(mmol/kg);Gln:0.60±0.16(mmol/kg),其中Cr+PCr*:7.50 (mmol/kg)作为内标参考物;与相关参考文献比较,10种代谢物的估计CRBs在1%-10%范围内,可见结果是可靠的。 研究三:实验结果:1D MRS检测的大脑GABA浓度为0.37μmol/g,2D NMR J-分解检测的结果为0.30±0.13μmol/g,表明GABA在δ1.92波峰处2D NMR J-分解的绝对定量值与1D MRS数据结果基本一致。鼠小脑的GABA 1D MRS测得的平均浓度为0.19μmol/g,2D MRS J-分解测得的浓度为0.30±0.05μmol/g,有所偏差,但仍然在允许误差范围之内。鼠脑中的Cr浓度也比较低,大脑和小脑内的Cr平均浓度均为0.16μmol/g,2D MRS J-分解检测的结果为0.17μmol/g,两者之间差距很小。NAA的浓度1D MRS结果与2D MRS J-分解检测结果基本一致。 结论: 本研究提供了一种有效的活体检测GABA的方法,而且描述了脉冲序列作用机制的数学及序列设计的理论,为后续研究者理解脉冲序列开发脉冲序列提供帮助。同时,本研究使用临床PRESS序列,进行了模型实验,验证了LCModel对检测GABA的可靠性。结果证实LCModel可以从Cr背景中分离出GABA,是一种有效的后处理方法。 本研究使用临床PRESS序列,进行了模型和活体实验,验证了LCModel软件及QUEST算法对检测GABA的可行性。结果证实LCModel及基于先验知识的QUEST定量方法能提取被噪声淹没的低浓度成分的代谢物分子,可从Cr背景中分离出3.0ppm处GABA,为定量检测大脑GABA等代谢物的浓度提供了新的方法。 基于2D NMR J-分解技术检测脑内GABA等代谢物的浓度是一种可行的方法,实验结果可满足临床要求,相对其它方法法,本方法更为准确可靠。 本研究建立了三种磁共振频谱定量测定脑内γ-氨基丁酸浓度技术,该技术为神经退行性疾病的发病机制、预测、诊断和对治疗效果的评估提供新的途径,对于开辟新的治疗脑神经性疾病的方法提供了理论的依据,结果有较高的应用价值。
【学位单位】：汕头大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2009
【中图分类】：R445.2
【部分图文】：

磁共振频谱定量测定脑内γ-氨基丁酸浓度技术的研究第 2 章 检测 GABA 的模拟和临床模型研究A 的 DQF-PRESS 序列序列设计：NH2-C4H2-C3H2-C2H2-C1OOH 是一个 A2M2X2质子自旋系统，此自旋（分子中化学位移等价的核构成一个核组，分子中相互作用的许多核组[1]。自旋系统内的核不与自旋系统以外的任何核相互作用。GABA 的三的核组，化学位移差远大于它们之间的偶合常数，所以分别用 A,M,X 。这是一个六旋系统，属于复杂系统，可以用计算机辅助分析其图谱的（1H ）磁共振常态谱如下图 2-1（400MHz）：文数据库 2011年 第11期 医药卫生科技辑

在1.5T时代谢物的质子磁共振频谱覆盖了GABA的谱线

中采用 PRESS 序列进行单体素空间定位。S 的第一个 RF 脉冲配合层面选择梯度，激发了选定层面内的所有核磁子合在一个垂直于原选定层面的层面选择梯度共同作用，结果只有位于这部分的一列核磁子激发并由于 180 度脉冲的作用而重新聚相位。同样的加第三个 RF 脉冲，并配合一个与前两个层面都相垂直的层面选择梯度垂直平面相交叉的体素能够被激发并得到回波。为了避免 180 度脉冲不个 180 度 RF 的周围都施加矫正梯度，以去除因为 180 度脉冲不标准而 PRESS 是利用层面选择进行定位，容易受到层面错位的影响，所以在采求射频脉冲的翻转角相当精确，并且利用宽带射频脉冲来尽量保证研究息大部分还位于选定的体素内。PRESS 序列图如下图 2-3 所示：
【引证文献】

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1 王成;全红;杨志勇;吕粟;吴杞柱;龚启勇;;采用小波分析的方法提取MRS中与肌酸重叠的小信号γ-氨基丁酸[J];中国医学影像技术;2011年10期

本文编号：2845486