تعیین نرخ تبادل شیمیایی در پدیده انتقال اشباع به واسطه تبادل شیمیایی در تصویربرداری تشدید مغناطیسی از طریق حل تحلیلی معادلات بلاخ-مک کانل

تصویربرداری به روش تشدید مغناطیسی (MRI) با اندازه گیری غیرتهاجمی برخی از علایم فیزیولوژی امکان مطالعه وضعیت مولکولها و ردیابی آنها که متعاقب آن تشخیص زود هنگام بیماری را فراهم میکند. انتقال اشباع به واسطه تبادل شیمیایی (CEST) به عنوان یک کنتراست جدید در تشدید مغناطیسی برای مطالعات مولکولی محسوب می شود. این کنتراست یه پارامترهای متعددی از جمله زمانهای استراحت، نرخ تبادل شیمیایی بین مولکولهای آب و عامل کنتراست، غلظت عامل کنتراست و ویژگی های پالس الکترومغناطیسی (RF) بستگی دارد. نرخ تبادل شیمیایی از پارامترهای بسیار مهمی است که با برخی از شاخصه های بالینی از جمله PH، دما و غلظت متابولیسم ها وابستگی خوبی دارد که در عین حال اندازه گیری آن چندان ساده نیست. در این مقاله راهکاری برای اندازه گیری آن با استفاده از عرض پالس RF پیشنهاد می شود. برای این منظور ابتدا اثر CEST در غالب یک رابطه تحلیلی بیان می شود. نشان داده می شود که این کنتراست به ازاء یک عرض پالس مشخص ماکزیمم خواهد شد. این رابطه اثر انتقال مغناطیسی ناشی از ماکرومولکولهای بافت بدن را به عنوان یک اثر مخرب را از خود اثر CEST متمایز می کند. با فرض یک غلظت کنتراست معلوم، می توان از طریق یک رابطه تحلیلی، نرخ تبادل را با استفاده از عرض پالسی که منجر به ماکزیمم شدن اثر CEST می شود را تعیین کرد. صحت این رابطه تحلیلی از طریق مقایسه با تعریف غالب و عمومی برای این اثر مطابقت داده شده است. ضمنا با اعمال سری تیلور بر روی رابطه تحلیلی به فرمول های مرتبط با آن در مقالات معتبر، دست یافته شده است. در این مقاله از داده معتبر و منطبق با ساختار بدن که از یک ساختار سه حوضچه ای اخذ شده مورد استناد در مراجع معتبر، استفاده شده است. پیشنهاد می گردد نتیجه این بررسی به صورت عملی بر روی اسکنرهای تشدید مغناطیسی پیاده سازی گردد.

کلیدواژه ها:

معادلات بلاخ-مک کانل ، انتقال اشباع به روش شیمیایی ، نرخ تبادل شیمیایی ، انتقال مغناطیس شوندگی ، پالس الکترومغناطیسی ، طیف .Z