【摘 要】
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磁共振化学交换饱和转移(CEST)成像因可以探测到人体内多种低浓度代谢产物而被广泛应用于各类疾病的临床诊断。然而,CEST成像技术仍面临主磁场(B0场)频率漂移、饱和时间不足、饱和强度不均匀、饱和方案待优化等诸多技术挑战导致CEST成像的稳定性和敏感度仍不能满足临床需求。在本文中,我们旨在解决这些技术挑战,以提高CEST成像稳定性和敏感度。1.本文提出了基于梯度回波读出的频率稳定CEST序列用于B
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磁共振化学交换饱和转移(CEST)成像因可以探测到人体内多种低浓度代谢产物而被广泛应用于各类疾病的临床诊断。然而,CEST成像技术仍面临主磁场(B0场)频率漂移、饱和时间不足、饱和强度不均匀、饱和方案待优化等诸多技术挑战导致CEST成像的稳定性和敏感度仍不能满足临床需求。在本文中,我们旨在解决这些技术挑战,以提高CEST成像稳定性和敏感度。1.本文提出了基于梯度回波读出的频率稳定CEST序列用于B0场频率漂移的实时校正。通过在传统CEST序列前插入一个频率稳定模块,该频率稳定模块通过采集三行非相位编码梯度回波数据计算B0场频率漂移值,然后通过调整后续所有射频脉冲的中心频率实现对B0场频率漂移的实时校正,并保证脂肪抑制的有效性。水模和人体实验结果表明该序列可成功校正CEST图像中由于B0场频率漂移所引起的伪影。2.本文通过简化频率稳定模块提出了基于自由感应衰减读出的频率稳定CEST序列用于B0场频率漂移的实时校正。在频率稳定模块中,通过采集单行自由感应衰减数据取代之前的三行非相位编码梯度回波数据,降低了序列设计复杂度,缩短了频率稳定模块数据采集时间,并增加了频率漂移校正范围。简化后的频率稳定CEST序列分别在西门子以及飞利浦人体磁共振系统进行了跨平台的验证。跨平台的水模和人体实验结果表明该序列可以快速、有效地校正B0场频率漂移。3.本文提出了并行激发CEST序列用于延长饱和时间以及改善饱和不均匀性。该序列通过并行激发实现了100%饱和占空比条件下的超长饱和时间以提高CEST成像敏感度,所能达到的更长饱和时间实现了更高的肿瘤与正常组织CEST对比度。同时,该序列通过独立地控制双射频通道以及采用在水模实验中优化得到的幅值比和相位差有助于克服腹部成像介电效应,可降低CEST饱和不均匀性。4.本文在考虑B0场空间不均匀性的条件下优化了CEST饱和方案以保证B0场空间不均匀性校正的准确性。通过Bloch-Mc Connell仿真发现CEST谱线的振荡程度越高,B0场空间不均匀性校正的误差越大,采用非矩形脉冲、更长的脉宽与脉冲间扰相梯度的饱和方案可降低CEST谱线的振荡。水模和人体实验结果表明,基于Bloch-Mc Connell仿真优化得到的CEST饱和方案有助于消除由于B0场空间不均匀性校正的误差所引起的CEST图像伪影,可提高CEST成像稳定性。综上所述,本文的四项工作实现了B0场频率漂移的实时校正,延长了CEST饱和时间,改善了CEST饱和不均匀性,在考虑B0场空间不均匀性的条件下优化了CEST饱和方案,综合起来实现了更高稳定性和敏感度的CEST成像,有助于进一步推动CEST成像技术的临床应用。
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