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基于化学交换饱和转移机制的磁共振pH成像脉冲序列设计

作　者: 宁立波
导　师: 邱庆春；吴仁华
学　校: 汕头大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 化学交换饱和转移 pH成像脉冲序列布洛赫方程
分类号: R445.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 55次
引　用: 1次
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内容摘要

人体组织病变多伴随细胞内外酸碱平衡(pH)紊乱,如脑卒中,肾衰竭,肿瘤及一些炎症。快速准确地检测人体病变组织酸碱环境对疾病的早期诊断以及后续治疗意义重大,然而,当前在体测定人体内环境pH值的手段十分有限。近来发现磁共振技术可以无损地测定组织的pH值。早期多用磁共振频谱测定动物组织细胞内外pH值,但其分辨率较低,难以应用于临床。新近发现的化学交换饱和转移(Chemical exchange saturation transfer,CEST)技术有可能获得组织pH的高分辨空间分布信息。本研究的目的是通过修改MT序列激发三池模型,以获得pH依赖的化学交换饱和转移效应(CEST),探讨临床1.5 T场强下磁共振pH成像的可行性。本研究主要包括三方面内容:第一,探讨化学交换饱和转移理论,分析其与pH值之间的关系。主要探讨三池模型的布洛赫方程唯象理论,分析化学交换速率与pH值的关系,并综述了最新的APT pH成像技术。上述问题的的深入讨论将对序列设计工作具有理论指导意义。第二,脉冲序列设计原理及其实现。研究射频脉冲和梯度场脉冲成像原理,针对CEST pH成像遇到的困难,修改磁化传递脉冲并在EPIC平台上编程实现。第三,扫描模型实验。使用MT-SE序列扫描三池模型,验证三池模型化学交换饱和转移理论,并对比了MT SE序列与常规SE序列在检测pH值方面的差异。结果显示MT SE序列较常规SE序列具有更大的pH敏感性,认为在临床1.5 T场强具有磁共振pH成像的可行性。本课题属于前沿课题。国内未见“基于CEST的pH成像研究”方面的研究报道,国外仅有少数小组将其应用于pH成像方面,目前该研究仍处于探索阶段。本文在编译平台上成功地模拟了MT脉冲序列。本文对CEST的理论描述及MRI脉冲序列成像原理的研究可为后续工作者理解、开发新的pH特异的脉冲序列提供借鉴意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
符号表缩略语  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 论文工作的目的及意义  10-12
  1.2 国内外研究状况和进展  12-15
  1.3 论文的主要内容及章节安排  15-16
    1.3.1 主要内容  15
    1.3.2 章节安排  15-16
第2章磁共振理论基础  16-21
  2.1 Larmor 方程  16-17
  2.2 平衡态的自旋取向  17
  2.3 信号的激发与采集  17-18
  2.4 磁共振成像  18-19
  2.5 磁共振频谱  19-21
第3章化学交换饱和转移理论及其在pH 成像方面的应用  21-31
  3.1 布洛赫方程及解析解  21-22
  3.2 CEST 原理  22-27
    3.2.1 双池交换理论  23-25
    3.2.2 双池模型的解  25-27
    3.2.3 CEST 条件  27
  3.3 化学交换速率与pH 值的关系  27-28
  3.4 APT pH 成像  28-29
  3.5 pH 依赖的CEST 对比剂  29-31
第4章脉冲序列设计原理及其实现  31-48
  4.1 磁共振脉冲序列基本原理  31-39
    4.1.1 脉冲序列基本概念  31-33
    4.1.2 序列成像参数  33-34
    4.1.3 射频脉冲  34-36
    4.1.4 梯度场脉冲设计要点  36-39
  4.2 磁共振成像硬件导论  39-40
  4.3 序列编译软件平台  40-42
  4.4 序列程序实现  42-46
    4.4.1 磁化传递脉冲  42-44
    4.4.2 EPIC 编译序列与优化  44-46
  4.5 安全性考虑  46-48
第5章模型实验  48-51
  5.1 材料与方法  48
  5.2 MR 扫描参数  48-49
  5.3 实验结果与讨论  49-51
第6章研究总结与展望  51-52
  6.1 研究总结  51
  6.2 展望  51-52
参考文献  52-57
攻读硕士期间发表的学术论文  57-58
致谢  58-59

基于化学交换饱和转移机制的磁共振pH成像脉冲序列设计

内容摘要

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