骨骼肌特定磷代谢物分子的影像学方法研究

在与人体骨骼肌有关的生理机制研究和疾病诊断中，由于磷参与了组织与细胞的诸多代谢过程，所以对磷的监测具有重要意义。以磁共振波谱为主的获取磷代谢物分子在机体内分布信息的传统方法有局限性。本项目拟通过设计在超高场磁共振条件下具有短扫描时间和选择性的磷代谢物分子成像序列，研究肌肉疾病过程中磷代谢物的变化与意义，寻找与磷代谢物有关的诊断与疗效评价的影像学指标，建立评价肌肉功能和病变的影像学方法。研究内容包括：1）超高场条件下选择性磁共振磷代谢物分子成像序列设计；2）建立含磷代谢物的体模和肌肉疾病动物模型，对所设计的成像序列的性能进行验证，建立定量分析磷代谢物含量分布的方法；3）与磷谱结合，利用所设计的序列检测正常和疾病状态下骨骼肌中不同磷代谢物的浓度及其分布，从磷代谢角度对肌肉疾病的影像学特征作出分析，最终确定扫描方案并探讨磁共振磷分子成像序列在肌肉疾病临床应用中的价值。

本项基金资助期间，主要完成了以下几方面工作：（1）根据磷代谢物的磁共振频率分布特点，设计出在3T、7T场强下具备空间与频域双选择性的SPSP激励脉冲，该脉冲能选择性地激励磷代谢物中的PCr 产生信号而不受其它磷代谢分子的影响，获取了人体磷酸肌酸的图像；（2）根据Bloch方程，优化了利用驱动平衡进行补偿的技术，改善了磷成像中信噪比低和成像时间长等缺陷，显著地提高了磷成像单位时间信噪比；（3）在3T、7T 磁共振扫描机实现基于上述技术所设计的脉冲序列；（4）针对弥散磁共振波谱信号衰减的Mote Carlo仿真方法进行了改进，简化的边界处理过程，显著提高了计算效率；（5）采用了压缩感知技术改进磷成像图像重建方法，仿真工作说明对信噪比较低的图像该方法可以在确保信噪比情况下获得更快的成像速度。研究成果包括：一篇关于磁共振信号衰减的Mote Carlo仿真方法改进的研究论文被医学磁共振领域国际权威期刊Magnetic Resonance in Medicine (MRM)接受并在线发表；一篇关于磷成像脉冲序列设计的论文也已向Journal of Magnetic Resonance Imaging (JMRI)投稿，目前在处理中；一篇关于低信噪比情况下图像滤波的论文已被国内核心期刊所接受；关于压缩感知技术改进磷成像图像重建方法的论文撰写已基本完成。研究过程中提出的优化驱动平衡技术参数的方法已申请专利。

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