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造影剂在磁共振成像的原理及应用

造影剂在磁共振成像的原理及应用

什么是造影剂
核磁共振成像(MRI)目前普遍应用于医学检测成像中,具有无辐射损伤的安全性,可任意方位断层扫描等技术灵活性,加以涵盖质子密度、弛豫、加权成像以及多参数特征的优势,已成为当代临床诊断中最有力的检测手段之一,然而临床发现某些不同组织或肿瘤组织的弛豫时间相互重叠,导致诊断困难。因此人们开始研究造影剂,增强信号对比度、提高图像分辨率。其作用主要是通过注射造影剂来改变组织局部弛豫特性,提高成像对比度,从而提高诊断的准确性。
造影剂是一类化学合成的其密度高于活体组织的物质,造影剂本身不产生信号,通过改变体内局部组织中水质子的弛豫效率,与周围组织形 成对比,从而达到造影目的。


造影剂的原理
带有磁性的物质如Fe、Mn、Gd等,具有多个不成对的电子,当这些物质接近共振中的氢原子时,能有效地改变质子所处的磁场,造成T1T2弛豫时间明显缩短。造影剂能改变体内局部组织中水质子的弛豫速率,提高正常与患病部位的成像对比度和分辨率,为病变定位和诊断提供更多的信息(图1和图2所示)。

MRI造影剂又为顺磁性或超顺磁性物质,能同氢核发生磁性的相互作用,他们进入动物体内,将引起纵向弛豫速率(1/T1)和横向弛豫速率(1/T2)的改变,在顺磁物质的作用下,其抗磁和顺磁贡献具有加和性,即:

(1/Ti)观察=(1/Ti)抗磁+(1/Ti)顺磁 , (其中i=1,2)

在不存在溶质之间相互作用的情况下,溶剂的弛豫速率与所加的顺磁物质的浓度(mol/L)成线性关系,即:
(1/Ti)观测=(1/Ti)抗磁+求和ri[C] , (其中i=1,2)
其中ri为顺磁物质的弛豫效率(Relaxivity,单位mmol/L·s),求和是针对溶液中造影剂的种类而言,T1类型造影剂,如Gd类配合物,成像时相关部位变亮,又称为阳性造影剂;T2类型造影剂,如基于Fe3O4离子的超顺磁性造影剂,成像时相关部位变暗,又称为阴性造影剂。

造影剂的应用
弛豫效率是MRI造影剂关键指标之一。弛豫效率高的样品,可以使用最少的量达到最好的效果;在造影剂研究领域,纽迈专门开发了小型的核磁共振成像分析仪,可测试方便的测试造影剂T1、T2弛豫时间,并可对试管样品进行成像,提供定量和定性评价数据,为造影剂产品的研发与改进提供快速可靠的检测手段。

造影剂在体内的作用评价:

造影剂在肾脏中的代谢过程监测,该造影剂在小鼠体内肾脏部位代谢时间超过250min,且作用顶峰时间约在注入后130min


在生物医药领域,低场核磁共振可为您提供以下科研方案

1)造影剂研究:弛豫率 效能评价 体内代谢评价;
2)
体表肿瘤研究:造影材料作用 药物靶向 肿瘤药效评估;
3)
原位肿瘤研究:位置排查 转移判断 尺寸测试;
4)
清醒动物体成分分析:瘦肉 脂肪 自由水含量 脂肪分布;
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