مدل سازی اثرCEST از طریق تشدید مغناطیسی برای تعیین همزمان نرخ تبادل شیمیایی و غلظت آمین و آمید در بدن انسان

انتقال اشباع منجر به جابجایی هیدروژن های آب و مولکول های بافت های بدن از طریق اعمال پالس اشباع الکترومغناطیسی به رشته پالس تصویربرداری اسکنر تشدید مغناطیسی می شود. اثر CEST حاصل از تبادل مابین عامل های کنتراست درونی یا بیرونی با آب موجود در بدن، یکی از زیربخش های فرآیندهای تبادل شیمیایی محسوب می شود. اثر CEST به عواملی همچون زمان های استراحت، نرخ تبادل شیمیایی، غلظت عامل کنتراست و ویژگی های پالس اشباع الکترومغناطیسی بستگی دارد. از این عوامل می توان به اطلاعاتی از نحوه تعامل شیمیایی، آنزیم ها، متابولیت ها، یون های فلزی، pH، مصرف گلوکز و دیگر شرایط بالینی دست یافت. این مقاله روابطی تحلیلی برای تعیین نرخ تبادل شیمیایی و غلظت عامل کنتراست از طریق مدل سازی اثر CEST به عنوان تابع هدف با استفاده از نمودار امگا تعیین می کند.علاوه بر آن با محاسبه دامنه بهینه پالس الکترومغناطیسی مستطیلی از طریق بیشینه سازی تابع هدف محدب گونه پیشنهادی اثرCEST، مجددا نرخ تبادل شیمیایی و غلظت عامل کنتراست مورد ارزیابی قرار می گیرد. ارزیابی نتایج دو راهکار پیشنهادی با استفاده از داده های پارامتری دوحوضچه ای آمید-آب و آمین-آب از طریق مقایسه با دو بیان دیگر از اثر CEST که مورد استناد مطالعات متعددی بوده نیز انجام گرفته است. نمودارهای امگا حاصله از مدل سازی پیشنهادی اثرCEST ، بهترین انطباق در تعیین نرخ تبادل و غلظت را برای ترکیب آب-آمین بر اساس کمترین درصد خطای نسبی، حدودا ۵/۰% و ۸/۴% به ترتیب بوده است. از طرفی بر مبنای روش تعیین دامنه بهینه، بهترین تطابق در تخمین نرخ تبادل و غلظت به ترتیب با دقت ۹۱% و ۱۰۰%، در آمیدها حاصل شده است.

کلیدواژه ها:

انتقال اشباع ، عامل کنتراست ، مدل سازی اثر CEST ، نرخ تبادل شیمیایی