نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسنده

• محمد رضا رضاییان

گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران.

چکیده

تبادل شیمیایی در اثر فرآیند انتقال اشباع از طریق اعمال پالس اشباع کننده الکترومغناطیسی به رشته پالس تصویربرداری اسکنر تشدید مغناطیسی اثر CEST نامیده می‌شود. اثر CEST عمدتا به زمان‌های استراحت، نرخ تبادل شیمیایی، غلظت عامل کنتراست و ویژگی‌های پالس اشباع‌کننده الکترومغناطیسی بستگی دارد. میزان وابستگی نرخ تبادل شیمیایی به برخی از شاخص‌‌های بالینی از جمله pH، دما و مصرف گلوکز امکان تشخیص غیر‌تهاجمی و زودهنگام برخی از بیماری‌ها را فراهم می‌کند. در این مقاله برای تعیین و اندازه‌گیری نرخ تبادل شیمیایی در قالب یک رابطه بسته ریاضی، تحلیل کمی از اثر CEST در قالب یک تابع هدف جدید ارایه می‌شود. اعمال روش‌های مبتنی برگرادیان بر روی تابع هدف محدب گونه پیشنهادی، توصیف جدیدی از دامنه بهینه پالس اشباع کننده الکترومغناطیسی مستطیلی ارائه می‌کند. معکوس-گیری از این توصیف، ضمن ارایه بیان تحلیلی جدیدی از نرخ تبادل، نمایش ساده‌تری برای عامل‌های کنتراست CEST دارای فرکانس تشدید بالا، در قالبی ناوابسته به میزان غلظت عامل کنتراست را فراهم می‌کند. ارزیابی تابع هدف و روابط پیشنهادی از طریق مقایسه با روش‌های معتبر برگرفته از حل معادلات بلاخ-مک کانل با استفاده از داده‌های پارامتری و واقعی انجام می-گیرد. متوسط مجذور خطای نسبی تابع هدف بر مبنای داده‌های پارامتری 25/7 درصد و برای روابط پیشنهادی دامنه بهینه پالس اشباع کننده الکترومغناطیسی و نرخ تبادل شیمیایی بااستفاده از داده‌های واقعی به ترتیب 3/6 و 2/4 درصد است.

کلیدواژه‌ها

• "؛ انتقال اشباع"؛ بهینه سازی"؛ عامل کنتراست CEST"؛
• "؛ پردازش طبف CEST"؛
• "؛ نرخ تبادل شیمیایی"؛ . "؛ مغناطیس شوندگی"

موضوعات

• پردازش تصاویر پزشکی

عنوان مقاله [English]

Determining chemical exchange rate of the CEST contrast agents in the molecular magnetic resonance imaging at the steady-state conditions

نویسنده [English]

• Mohamad reza Rezaeian

Biomedical engineering Department, Hamedan University of Technology, , Hamedan, Iran

چکیده [English]

The chemical exchange due to saturation transfer by applying an electromagnetic radio frequency (RF) pulse to a magnetic resonance scanner is called the CEST effect. The CEST effect depends mainly on relaxation times, chemical exchange rate, concentration of the contrast agent and RF pulse properties. Dependence of chemical exchange rate on some clinical indicators such as pH, temperature and glucose consumption, allows diagnosis diseases non-invasively. The chemical exchange rate is determined through presenting new objective function of the CEST effect in the mathematical closed form quantitatively. A new description of the optimal amplitude of the rectangular RF pulse is obtained by applying gradient-based methods on the proposed convex objective function. Chemical exchange rate is proposed at the simple representation form independent to contrast agent by reversing the optimal amplitude description for large shift frequency contrast agents. Evaluation of the objective function and the proposed relations are performed by comparing them with valid methods derived solving Bloch-McConnell equations through parametric and real data. The mean relative square error of the objective function based on the parametric data is 7.25% and for the proposed the optimal amplitude and chemical exchange rate based on the real data are 6.3% and 4.2%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

• "؛ Saturation transfer"؛ Optimization"؛ CEST Contrast agent"؛ CEST spectrum processing"؛
• "؛ Chemical exchange rate"؛ ."؛ Magnetization transfer"