Развитие методов магнитно-резонансной томографии в исследовании самодиффузиии температурных полей в живых системах

• Автор: Ильясов, Камиль Ахатович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 280 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Современное состояние МРТ томографии
2. Методы МРТ визуализации
2.1. Обзор основных принципов получения МРТ изображения
2.2. Оригинальная часть
2.3. Выводы и перспективы
3. Количественное измерение диффузии in vivo методом магнитно резонансной томографии
3.1. Введение
3.2. Обзор основ теория и-техники измерений
3:3. Развитие методики измерения диффузии в МРТ
3.4. Медицинские приложения количественного измерения диффузия
3:5. Интерпретация измеряемых параметров диффузии ..;
3.6. Выводы к главе «Количественное измерение диффузии in vivo методом МРТ»
4. Трактография - метод локализации проводящих путей в головном мозге
4.1. Суть метода и обзор состояния проблемы
4.2. Фантом для верификации данных
4:3. Мультитензорное моделирование пересечений
4.4. Усовершенствованный метод случайного блуждания
4.5. «Безмодельный» метод глобальной оптимизации
4.6. Выводы по результатам разработок новых методов трактографии
5. Развитие методов МРТ для измерения температурных полей
5.1. Обзор состояния МР томографии для неинвазивного определения температуры и визуализации температурных полей
5.2. Развитие МР методов измерения температурных полей

5.3. Расширение возможностей метода для контроля процессов термотерапии
6. Парамагнитные термочувствительные липосомы для МРТ мониторинга температуры при термометрии
6.1. Введение
6.2. Принцип действия
6.3. Механизм релаксации
6.4. Результаты испытаний in vitro
6.5. Проверка на перфундированных органах и на in vivo моделях
6.6. Достоинства и сложности мониторинга температурных полей с использованием термочувствительных липосом
6.7. Выводы и перспективы
7. Заключение
8. Благодарности
9. Приложение: Программа DTI&FiberTools:
10. Список основных научных трудов автора по теме диссертации
11. Список цитируемой литературы

Введение
Магнитно-резонансная томография (МРТ), основана на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР), позволяет проводить интроскопию непрозрачных для видимой области света объектов на основе измерений пространственной локализации сигналов ЯМР. Теория магнитного резонанса и его широкие методические приложения были развиты еще в 60-х годах XX
в. Создание импульсного ЯМР и многомерной спектроскопии существенно--расширили возможности метода. Основополагающая концепция магнитно-резонансной томографии была разработана П. Лаутербуром [1] с использованием, с одной стороны, идей импульсного и многомерного ЯМР, а с другой стороны, принципов работы рентгеновских компьютерных томографов. Существенный вклад в становление МРТ был сделан П. Мансфельдом [2]. Развитие началось с внедрения и адаптации уже известных методов ЯМР. Примером этому могут служить методы сканирования с использованием последовательности1 стимулированного-эхо или мультиспин-эхо [3], в основе которых лежали классические импульсные ЯМР последовательности.
Однако уже с первой половины 80-х годов стало ясно, что прямое использование известных идей из ЯМР недостаточно: задачи МРТ и специфика реализации, особенно для исследования живых систем, требуют новых подходов, а некоторые задачи, ранее сформулированные и решенные в приложение к ЯМР, требуют рассмотрения при других условиях. В частности, для многоимпульсной последовательности турбо-спин-эхо (RARE - rapid acquisition with relaxation enhancement) [4] было показано, что, за исключением частных случаев, анализ получаемых результатов становится настолько
1 Следует отметить, что под последовательностью в МРТ подразумевают последовательность радиочастотных и градиентных импульсов строго определенных амплитуд и длительностей (далее по тексту -«МРТ последовательность»)

2.1.3. Изображения с контрастом по протонной плотности и по временам релаксации Т1 и Т
Явление спин-решеточной и спин-спиновой релаксации используется в МРТ для получения изображений с различным контрастом. При измерении сигнала со временем TR порядка и меньше времени Т1 возникает эффект насыщения, ткани с наибольшим Т1 насыщаются больше, в результате интенсивность сигнала падает. Ткани с более коротким Т1 насыщаются в меньшей мере, в итоге интенсивность сигнала уменьшается меньше. Такое изображение называется Т1-взвешенным (или с контрастом по Т1) и оно имеет один из типичных контрастов используемых для клинических МРТ изображений.
За время ТЕ сигнал спадает как
Амплитуда сигнала тканей с более длинным Т2 падает медленнее, чем для тканей с более коротким временем спин-спиновой релаксации. При отсутствии эффектов насыщения (т.е. эффектов Т1-взвешивания), интенсивности сигналов от тканей с различными временами Т2 будут иметь разные интенсивности. Такие изображения принято называть Т2-взвешанными, или изображениями с контрастом по Т2.
Если эффекты Т1- и Т2- взвешивания отсутствуют, интенсивность изображения зависит только от локальной протонной плотности. Такие изображения называют изображениями по протонной плотности.
На практике интенсивность сигнала может зависеть как и от Т1- так и от Т2-взвешивания. Контраст таких изображений называют смешанным. Для двух тканей с фиксированными Т1 и Т2 соотношение интенсивностей может инвертироваться при изменении времен ТЕ и ТЯ, поэтому такой контраст изображений не используется для клинического анализа.
(2.15)