镧系金属螯合物作为CEST磁共振造影剂的研究进展

化学交换饱和转移（CEST）成像是一种基于化学位移现象的新型磁共振成像（MRI）,通过检测水质子信号变化来间接测定可交换质子的信息,而镧系金属螯合物的顺磁化学位移大,质子共振位移更远离水的信号,可实现更多的选择性饱和,提高MRI的对比性,因此非常适合用作CEST造影剂.镧系金属螯合物CEST造影剂具有进一步扩展磁共振功能和分子成像的巨大潜力,文章主要介绍了此类物质的类型及应用.     

diaCEST MRI在肿瘤成像中的最新进展（英文）

化学交换饱和转移（CEST）磁共振成像（MRI）是一种先进的成像方法,用于探测自由水质子和可交换溶质质子之间的化学交换。这种化学交换降低了水质子的MR信号,并以高灵敏度和空间分辨率揭示了某些内源性生物分子或外源造影剂在生物体中的分布和浓度。CEST信号不仅取决于CEST造影剂的浓度和外部磁场,还取决于造影剂的周围环境,如pH和温度,从而使CEST MRI能够监测体内的pH、温度、代谢水平和酶活性。在这篇综述中,我们讨论了CEST MRI的原理,并主要总结了抗磁性CEST(diaCEST)造影剂在肿瘤成像、诊断和疗效评估方面的最新进展。     

磁共振成像中涡流效应的仿真

为研究涡流对磁共振(MRI)图像的影响,提出了MRI中涡流效应的仿真方法。在基于Bloch方程的仿真方法的基础上增加描述涡流的数学模型从而实现MRI中涡流效应的仿真。为验证仿真结果,首先在一台0.3T永磁MRI系统上测量了涡流模型的参数,然后在该系统上设计并实现了带有附加梯度的自旋回波(SE)序列用以显示零阶涡流的影响。仿真图像和实际图像均显示了和理论分析相符的混叠伪影,同时利用仿真程序补偿实际接收信号,可以明显地减小重建图像的伪影。以上实验结果验证了仿真程序的正确性。     

磁共振成像中涡流效应的仿真

为研究涡流对磁共振(MRI)图像的影响,提出了MRI中涡流效应的仿真方法。在基于Bloch方程的仿真方法的基础上增加描述涡流的数学模型从而实现MRI中涡流效应的仿真。为验证仿真结果,首先在一台0.3 T永磁MRI系统上测量涡流模型的参数,然后在该系统上设计并实现了带有附加梯度的自旋回波(SE)序列用以显示零阶涡流的影响。仿真图像和实际图像均显示了与理论分析相符的混叠伪影,同时利用仿真程序补偿实际接收信号,可以明显地减小重建图像的伪影。以上实验结果验证了仿真程序的正确性。     

3.0T MR磁化传递成像评价慢性乙型肝炎肝纤维化

目的:初步探讨3.0T MR磁化传递成像(MTI)技术评价肝纤维化程度的价值。方法:选取肝穿诊断肝纤维化者27例,代偿期肝硬化患者14例及健康人10例行磁化传递成像(MTI)检查,据肝纤维化程度分6组:S0(健康人,10例)、S1(5例)、S2(7例)、S3(8例)、S4(7例)、S5(代偿期肝硬化,14例),通过测量MR信号强度,计算获得各受试者肝脏磁化传递率(MTR),分析各组间MTR值差异及其与肝脏纤维化、炎症程度的相关性;采用受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析MTR值诊断肝纤维化、肝硬化程度的能力。结果:MTR值与肝纤维化程度及炎症程度均有正相关趋势(P≤0.001),S0、S1、S2组间及S3、S4、S5组间MTR值无统计学差异,S0与S3、S4、S5之间及S1+2与S3+4+5之间MTR值有统计学差异;ROC曲线显示MTR值评价中重度肝纤维化(S3+4+5)有统计学意义(P=0.000),以MTR≥0.077诊断S≥3的敏感性为69.0%、特异性为90.9%。结论:MTR尚不能诊断早期轻度肝纤维化,但对鉴别轻度肝纤维化与中重度肝纤维化及肝硬化有一定的临床价值,可与临床生化等检查结合作为诊断肝纤维化的补充手段。     

磁共振成像虚拟仿真实验平台建设

磁共振成像MRI是当前最为复杂的医学影像技术之一,也是生物医学工程专业本科生医学影像技术相关课程的教学重点和难点.针对华中科技大学生物医学工程专业在磁共振成像MRI教学中存在的一些问题,由任课教师根据自己的科研背景和授课体验,围绕学生应掌握的知识点,自主设计开发了一款适合生物医学工程专业教学的系统平台.该平台构建了包含...     

相位对比磁共振成像中的扰相射频脉冲分析

应用仿真实验研究了在基于梯度回波的2维相位对比磁共振序列中扰相射频脉冲的作用,应用模体和志愿者实验来确定在准确测量血流的前提下扰相射频脉冲对相位对比磁共振图像和血流测量结果的影响.相位对比磁共振对血流的测量结果显示:当扰相梯度充足时,是否使用扰相射频脉冲对测量结果无明显影响;但是当扰相梯度不充分时,使用扰相射频脉冲成像测量的血流更准确;并且使用扰相射频脉冲可以改善图像的对比度,更容易区分血流区域和静态组织.     

质子交换膜燃料电池的建模与仿真分析

针对当前燃料电池模型复杂、准确度不高、不利于控制策略研究等问题,对质子交换膜燃料电池工作原理进行研究,对燃料电池进行数学描述。通过分析电池工作过程中影响输出的几个主要因素即电化学电动势、活化极化过电压、欧姆极化过电压、浓度极化过电压与双层电荷层作用,建立燃料电池数学模型。用实验测试数据和参数优化方法确定模型参数,并利用Matlab/Simulink仿真平台对质子交换膜燃料电池模型进行仿真分析。仿真结果表明:模型输出结果与实验结果相吻合,模型具有良好的稳态性能;模型输出能快速响应负载变化,其动态性能良好;此模型能真实反映质子交换膜燃料电池工作特性,能有效地用于燃料电池控制策略研究。     

磁共振三维动态增强技术参数对血管成像质量的影响

目的:探讨三维动态增强血管成像(3D dynamic contrast enhancement magnetic resonance angiography,3D DCE MRA)技术参数对图像质量的影响.方法:106例行三维动态增强血管造影检查的病例,分为三组分别采用以下方法成像:①智能(smart)跟踪法;②test小剂量测试法;③经验法.同时将可变参数进行对比,采用SPSS 10.0统计软件,卡方检验和秩和检验对数据进行处理.结果:三组间图像质量差异具有显著性(P=0.038).测试法成像质量优率最高. K空间中心充填和K空间顺序充填对图像质量的影响差异具有显著性(P=0.015),K空间中心充填图像质量好于K空间顺序充填.结论:3种3D DCE MRA成像方法中,test小剂量团注测试法是3D-DCE MRA成像最佳的延时时间计算方法,其成像质量最佳.高质量的3D DCE MRA图像依赖于患者的配合、合理的扫描序列及参数选择、最佳扫描延迟时间的把握、合理的造影剂剂量和注射速度.     

基于范数优化的并行磁共振成像算法

研究了并行磁共振成像图像重建的范数优化问题.首先,通过分析目前常用的2种并行磁共振成像重建算法——GRAPPA算法和SENSE算法,归纳出它们在重建过程中所用的动态数学模型,描述成形如矩阵方程Ax=b的形式;然后,将范数优化引入到重建算法中的建模及模型参数估计中,通过采用不同矩阵范数意义下的目标函数,即在不同的范数空间中重建图像,提高优化的自由度和算法设计的灵活性;最后,通过仿真对范数优化后的重建图像质量进行分析,说明不同范数优化对重建图像的影响,并探讨了范数优化中相关参数及优化目标函数的选择问题.     

稀土纳米粒子作为磁共振成像造影剂的研究进展

镧系元素拥有独特的4f外层电子结构,从而使其具有独特的光学和磁学性质.利用具有磁学性质的镧系元素合成的稀土纳米粒子被广泛用作磁共振成像造影剂.主要总结了近年来磁性稀土纳米粒子的种类、合成方法及不同系列(T_1,T_2)的磁共振成像造影剂的应用现状,并展望了其前景.     

Research progress of magnetic resonance imaging contrast agents

Magnetic resonance imaging (MRI) is a clinical diagnostic modality, which has become popular in hospitals around the world. Approximately 30% of MRI exams include the use of contrast agents. The research progress of the paramagnetic resonance imaging contrast agents was described briefly. Three important approaches in the soluble paramagnetic resonance imaging contrast agents design including nonionic, tissue-specific and macromolecular contrast agents were investigated. In addition, the problems in the research and development in future were discussed.     

Amphiphilic dextran/magnetite nanocomposites as magnetic resonance imaging probes

Superparamagnetic iron oxide （SPIO） nanoparticles are effective contrast agents for enhancement of magnetic resonance imaging at the tissue, cellular or even molecular levels. High quality SPIO nanoparticles can be synthesized in the organic phase but need to be transferred into water before any biomedical applications. In this study, amphiphilic poly（ε-caprolactone） grafted dextran （Dex-g-PCL） was used as carriers for particle encapsulation and stabilization in the aqueous phase. Multiple SPIO nanoparticles were self-assembled together with the help of Dex-g-PCL during phase transfer from chloroform to water, and diameters of Dex-g-PCL/SPIO nanocomposites were （64 ± 22） nm through dynamic light scattering measurement. These nanocomposites were superparamagnetic at 300 K with saturated magnetization of 88 emu/g Fe. In the magnetic field of 1.5 T, Dex-g-PCL/SPIO nanocomposites had a T2 relaxivity of 363 Fe mL·mol-1·s-1. This unique nanocomposite brought significant mouse liver contrast with signal intensity changes of -60% at 5 min after intravenous administration. However, uptake of Dex-g-PCL/SPIO nanocomposites in liver reticuloendothelial cells （Kupffer cells） did not immediately happen at shorter time points （〈4 h） as verified by histology studies, and it was evident that more iron staining would be located in Kupffer cells 24 h after contrast agent administration. After 24 h and 10 d, the signal intensities （SI） gradually recovered, and SI changes were -44% and -31%, respectively. From our observation, the time window for enhanced-MRI could last at least 12 days and totally recovered after 16 days. This novel sensitive MRI contrast agent may find potential applications in discovering small liver lesions such as early tumor diagnosis.     

Functional magnetic resonance imaging of amphetamine craving

The aim of this study is to identify the brain activity associated with amphetamine craving for understanding the neurobiology of addiction by watching pictures of happy, sad or amphetamine. Brain activity was measured in 12 amphetamine addicts and 12 healthy subjects by fMRI while the subjects watched pictures designed to elicit happy feelings, sad feelings, or the desire to use amphetamine. The result demonstrated that amphetamine cues led to abnormally high cingulate and low frontal lobe activation in amphetamine addicts, who showed abnormalities in affect-related brain activation.     

Functional magnetic resonance imaging of amphetamine craving

The aim of this study is to identify the brain activity associated with amphetamine craving for understanding the neurobiology of addiction by watching pictures of happy, sad or amphetamine. Brain activity was measured in 12 amphetamine addicts and 12 healthy subjects by fMRI while the subjects watched pictures designed to elicit happy feelings, sad feelings, or the desire to use amphetamine. The result demonstrated that amphetamine cues led to abnormally high cingulate and low frontal lobe activation in amphetamine addicts, who showed abnormalities in affect-related brain activation.     

磁纳米分子影像探针研究热点与挑战

 近年来,磁纳米材料在分子影像领域的应用得到科研人员的广泛关注。常用的磁性纳米探针是超顺磁性氧化铁颗粒（SPION）,它具有较好的水质子横向弛豫时间（T₂）弥散加权核磁共振成像造影剂的性能。通过对SPION制备及表面修饰进行改进,使纳米颗粒具有磁共振造影功能和干细胞标记、药物/基因递送的功能。综述了SPION兼具影像探针和磁共振成像可视化治疗方面的功能。虽然已有多种磁纳米材料进入临床研究,但结合当前研究瓶颈以及纳米药物制备方法的发展,制备造影效果较好、药物生物相容性较高、具有靶向性及临床转换潜力较强的SPION是新一代磁纳米探针研究亟需解决的问题。     

稀土纳米粒子磁共振成像造影剂的研究进展

镧系元素(Ln)独特的磁学性质主要来源于其4f外层电子结构.利用Ln磁学性质合成的无机稀土纳米粒子被广泛用作磁共振成像(MRI)造影剂(CAs).总结了近年来磁性无机稀土纳米粒子在不同系列(T_1,T_2以及T_1-T_2) MRI CAs的应用现状及发展前景.     

基于正则化的SPACE-RIP并行磁共振成像重建算法

采用并行磁共振成像可以提高成像速度和图像分辨率,但这是以牺牲重建图像的信噪比为代价的。为此,该文提出了一种基于正则化的并行磁共振成像重建算法,降低由于阵列线圈的几何相关而造成的信噪比损失。以预扫描图像作为最后重建图像的先验信息,用L曲线方法求解最佳正则化参数。实验表明,该方法能较大限度地减弱噪声对重建结果的影响,当SPACE-RIP并行成像技术的加速因子达到4时,仍可得到高质量的高分辨率重建影像。重建后的图像质量良好,对临床诊断具有较高实用价值。     

稀土元素Gd、Ho和Dy在磁共振成像应用的研究进展

Gd、Ho和Dy因其独特的光学和磁学性质而在生物成像等方面有着广泛的应用.在镧系元素中,Gd~(3+)具有7个不成对的电子,可以提供高的弛豫度,已被广泛地用于磁共振成像(MRI)造影剂,而Ho~(3+)和Dy~(3+)具有最短的电子弛豫时间和最高的有效磁矩,因此有良好的高场T_2弛豫效果.介绍了基于这3种稀土元素的纳米材料在MRI方面的应用.