基于DANTE的小鼠血管壁磁共振成像研究

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脑卒中,特别是缺血性脑卒中,是全世界范围内患者发病及死亡的主导诱因。颈动脉粥样硬化病变的进展会增加患缺血性脑卒中的风险。为了深入理解动脉粥样硬化的病理机制及评估和监测动脉粥样硬化的进展,载脂蛋白E基因敲除(ApoE-/-)小鼠被广泛应用于动脉粥样硬化疾病的研究。磁共振血管壁成像技术通过抑制血管内的血流信号获取血管壁等静态组织的信息,能对动脉粥样硬化斑块的形态和成分进行有效的评估。弛豫增强快速采集序列(RARE)配合流入流出饱和带(IOSB)的二维血管壁成像技术(2D-IOSB-RARE)已被成功应用于小鼠颈动脉粥样硬化疾病的研究。与2D技术相比,三维(3D)技术具有高信噪比和灵活显示等优势,应用前景更广阔。然而,3D技术应用于血管壁成像的研究面临着扫描时间长及血流抑制效果差的挑战,目前小鼠颈动脉粥样硬化疾病的研究尚未涉及3D血管壁成像。本文围绕3D血管壁成像技术在评估ApoE-/-小鼠颈动脉粥样硬化病变中的应用,引入包含一系列非选择性脉冲及散相梯度的变延迟进动定制激发(DANTE)技术实现血流抑制效果,展开以下两方面工作:(1)变延迟进动定制激发及快速小角度激发序列(DANTE-FLASH)定量评估ApoE-/-小鼠颈动脉粥样硬化病变。为实现血流抑制,本文在7.0 T高场磁共振的FLASH序列中设计了 DANTE模块,同时调整FLASH的固有循环,实现数据的分段采集。通过数值仿真优化DANTE模块的成像参数,实现管腔-壁对比度的最大化。实验结果表明,DANTE能充分抑制小鼠颈动脉的血流信号;与2D-IOSB-RARE 相比,DANTE-FLASH 的对比噪声比(CNR)下降了 33%,但层分辨率提升4.2倍;DANTE-FLASH和2D-IOSB-RARE在面积测量中显示出良好的一致性。DANTE-FLASH实现了各向同性分辨率成像,有利于ApoE-/-小鼠颈动脉粥样硬化斑块的定量评估与灵活显示。(2)变延迟进动定制激发及可变翻转角弛豫增强快速采集序列(DANTE-VF-RARE)定量评估ApoE-/-小鼠颈动脉粥样硬化病变。DANTE-FLASH的信噪比较低,同为常用序列的RARE信噪比本质上高于FLASH。本文探究RARE序列在3D血管壁成像中的可行性。基于RARE序列,本文设计了 DANTE-VF-RARE序列:利用拓展相位图算法(EPG)实现可变翻转角;重新设计脉冲间隔以适应可变翻转角脉冲。根据VF-RARE的仿真实验结果,确定使血管壁成像更清晰的T1/T2值。与2D-IOSB-RARE相比,DANTE-VF-RARE显著改善了对比噪声比效率(P<0.001)。DANTE-VF-RARE与其他磁共振成像技术(MRI)的结果之间具有良好的一致性:其与2D-IOSB-RARE在面积测量中显示出极好的一致性;其与相应的3D亮血图像观察到的管腔狭窄程度高度一致。MRI与病理测量结果的强相关性进一步验证了基于MRI测量的准确性。DANTE-VF-RARE具有较高的空间分辨率和出色的黑血效果,可以将该技术用来辅助研究动脉粥样硬化疾病的治疗方案。
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