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乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤,我国乳腺癌发病率近年来持续上升,而临床诊断病期偏晚,死亡率没有明显下降。乳腺癌和别的癌症一样,在病灶处普遍存在乏氧情况,乏氧问题被认为是癌症患者病情恶化、复发、局部蔓延、远端转移以及产生更强的放疗化疗抗性等主要原因之一。因此,对于肿瘤氧浓度的研究具有重要的意义。MRI在对肿瘤的研究中具有无创性、无放射性和可动态扫描等优势。相比于其它参数,T1值较少的受到磁场不均匀性等因素的干扰,故通过T1值研究氧浓度是一种具有独特潜力的新兴方法。故本论文通过对T1值的测量来研究癌症病灶处的氧浓度的变化,并研究了运动和流动两种常见伪影造成的干扰及解决办法。而对T1值测量方法的探索一直是磁共振成像(MRI)科学和技术问题中的重要问题。准确快速的测量T1值,不仅对测量氧浓度具有重要意义,而且在其它领域也有非常广泛的应用。
本论文以大鼠的walker256模型和兔的VX2模型为载体,分别使用了IR-FSE、Look-Locker-TrueFISP等方法测量了吸氧状态下与不吸氧状态下的肿瘤T1值的变化。本论文的主要贡献和创新点可以归纳为以下几点:
1)探索了在临床系统中使用IR-FSE、Look-Locker-TrueFISP等方法实现小动物的T1值测量的方法。成功观测到肿瘤的T1值在动物吸氧后有明显下降,且大肿瘤内部出现坏死,吸氧也不能改善坏死区域氧供应的现象。并且通过模拟分析了IR-FSE方法中聚相脉冲的角度和TR等参数对于测量结果的影响,推导了LL-TrueFISP方法的T1值表达公式。
2)首次通过测量全血、血浆、血清在通入氧气后的T1值变化来研究氧气降低T1值的机理。全血和血浆在通入氧气后的T1值有明显变化,而血清没有变化。故推测应是血浆中的纤维蛋白原或某些凝血因子对于T1值的变化有明显的贡献。
3)实现了三回波FSE(FRED)序列及其流动补偿。FTED序列可通过一次扫描实现水脂分离。本论文研究了一阶流动对于三个回波的影响,发现了三个回波的对称性导致了一阶相位误差的周期性,并针对回波中的自旋回波成分和受激回波成分提出了两种补偿方案。模型实验和志愿者实验都证实了这两种方案可以有效抑制流动伪影。
4)首次分析了临床乳腺动态压脂扫描中胸部常见的严重伪影的成因。本论文通过对比压脂前后的图像判断出脂肪抑制技术是伪影的成因。进而通过模拟计算,分析得出脂肪抑制技术破坏了快速梯度回波信号的稳态,形成了低通滤波效应。而运动伪影是高通滤波,在通常序列中只显示图像中的突变部分,而与压脂产生的低通效应结合后,运动伪影中增加了图像的平滑部分,故大大加重了伪影。