磁共振频谱定量脑代谢物方法的研究

论文摘要

在临床诊断神经性疾病方面,磁共振频谱技术比其它传统磁的磁共振图像技术具有明显的优势。人脑的一些生化或基因方面的疾病与大脑的某些代谢物有关,磁共振频谱技术对脑代谢物的直接无创检测和测量能量代谢的神经元标记物、星形细胞标记物及相关测定技术,已逐渐为神经系统各种疾病的诊断与预防所应用。基于1HMRS(Magneticresonancespectroscopy,MRS)的脑代谢物定量的模型主要困难是代谢物数目多、谱线复杂、信噪比低、水峰突出及各代谢物信号之间具有互相重叠等问题。这些问题是当前国内外MRS界关注的难题,也是国内外磁共振专家迫切希望解决的问题。本文将以基于人脑的代谢物频谱先验知识的定量方法为研究对象,运用磁共振物理学,代谢物化学特征,信号处理等多学科知识,在现有的磁共振信号处理方法的基础上,研究先验知识的代谢物频谱定量方法,通过MRUI(Magnetic Resonance User Interface)软件包中的SCOPE软件模拟获得11种主要代谢物的频谱先验知识,结合QUEST算法分离1HMRS各种主要人脑代谢物,并定量检测活体脑代谢物浓度。本方法的实验结果与文献值进行对比,主要代谢物浓度值与文献值基本一致。可见,本方法为神经退行性疾病的发病机制、预测、诊断和对治疗效果的评估提供新的途径,对于开辟新的治疗脑神经性疾病的方法提供了理论的依据,具有较高的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国外研究现状和本人开展的工作
• 1.3 本文工作与章节安排
• 1.3.1 本文主要内容
• 1.3.2章 节安排
• 第2章 活体磁共振频谱的基本原理
• 2.1 核磁共振的产生
• 2.1.1 原子核的自旋与磁矩
• 2.1.2 核动量矩及磁矩的空间量子比
• 2.1.3 核磁共振的拉莫尔进动频率
• 2.1.4 核磁共振现象－弛豫过程
• 2.2 核磁共振参数
• 2.2.1 化学位移及其表示法
• 2.2.2 耦合作用与耦合常数
• 2.2.3 其它参数
• 2.3 磁共振频谱的获取
• 2.3.1 序列选择
• 2.3.2 PRESS序列与STEAM序列
• 2.3.3 STEAM与PRESS序列的比较
• 2.3.4 水信号的抑制技术
• 第3章 磁共振信号的数学描述
• 3.1 Bloch方程
• 3.2 信号的脉冲理论描述
• 3.3 FID信号的数学描述
• 3.4 信号的特征描述
• 第4章 磁共振的定量分析
• 4.1 磁共振信号的预处理
• 4.1.1 加窗函数
• 4.1.2 相位校正
• 4.1.3 填零
• 4.1.4 基线校正
• 4.2 磁共振信号的抑水处理
• 4.2.1 基于最大特征值的奇异值分解方法
• 4.2.2 基于奇异值分解的定量方法
• 1H磁共振频谱定量分析'>4.3 在体¹H磁共振频谱定量分析
• 4.3.1 磁共振的时域定量模型
• 4.3.2 定量模型
• 1HMRS 大脑代谢物先验知识集'>第5章¹HMRS 大脑代谢物先验知识集
• 5.1 QUEST的数学原理
• 5.2 几种主要代谢产物的谱线特征及其测定意义
• 5.3 试验分析与结果
• 5.3.1 模拟试验
• 5.3.2 实验分析及结果
• 5.4 结果与讨论
• 第6章 总结与展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 该研究需要进一步深入的问题
• 参考文献
• 发表文章目录及参加的会议情况
• 致谢
• 本人简历