基于穩(wěn)態(tài)前機械橫波成像模式的磁共振彈性圖術研究.pdf

1、傳統(tǒng)醫(yī)學磁共振成像技術對組織成像有三個參數(shù),即T1,T2,質子密度(proton density,PD).1995年Mayo Clinic的Dr.Muthupillai在Science上發(fā)表文章,提出磁共振彈性圖術(magnetic resonance elastography,MRE),給MRI成像提供另外一個參數(shù),即組織的生物力學性質--彈性模量.Mayo Clinic和其它MRE研究小組的實驗結果表明MRE在諸如軟組織病灶檢測等方

2、面具有很好的應用前景.MRE的實現(xiàn)過程是,首先在組織表面施加動態(tài)周期剪切外力,由此引起組織內部機械橫波的傳播；然后利用MRI技術進行成像,獲得外力作用下的機械橫波圖像,對此進行計算,從而獲得組織的彈性模量. 目前MRE中的橫波成像存在兩種模式,分別為穩(wěn)態(tài)橫波成像模式和瞬態(tài)橫波成像模式.本文詳細分析了這兩種橫波成像模式,指出穩(wěn)態(tài)橫波成像模式的不足之處是當機械橫波到達穩(wěn)態(tài)時,在組織邊界處會發(fā)生反射現(xiàn)象,干擾入射波,給彈性重建算法造

3、成困難.瞬態(tài)橫波成像模式不足之處是由于只有一個周期的外力施加,橫波隨著傳播距離的增加很容易被衰減,且由于是非受迫振動,在組織中傳播會出現(xiàn)非單一頻率成份的橫波,造成彈性計算誤差.針對這兩種成像模式的不足,本文完成了以下研究: 1)首次提出穩(wěn)態(tài)前橫波成像模式.在穩(wěn)態(tài)前橫波成像模式下,橫波一直處于穩(wěn)態(tài)前的狀態(tài),且可以通過控制機械振動和運動敏感梯度的周期個數(shù),來控制橫波傳播的距離,使得在橫波到達組織邊界之前完成成像,進而避免穩(wěn)態(tài)成像模式

4、下的橫波反射問題；另外,在穩(wěn)態(tài)前橫波成像模式下,組織在周期外力作用下受迫振動,且可為多個周期,可克服瞬態(tài)橫波成像模式的不足之處.2)首次在理論上推導了穩(wěn)態(tài)前橫波成像模式下的MRI相位累積公式.在此模式下得到的橫波圖像,其波向量和穩(wěn)態(tài)橫波成像模式下得到的波向量保持一致.設計并實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)前橫波MRI成像序列,此序列用于對穩(wěn)態(tài)前的橫波進行MRI成像.序列中的運動敏感梯度和機械振動同時施加,保持同步,并且可以通過控制運動敏感梯度的周期個數(shù)來保證在

5、橫波反射之前完成橫波成像. 3) 設計和制造由壓電陶瓷作為動力的機械振動器原型.此振動器原型和MRI掃描儀器保持電磁兼容,不會在MRI成像過程中引入偽影.將該振動器原型和MRI掃描儀集成,構建了MRE的實驗設備和軟件平臺.這是國內首次報道的磁共振彈性圖術研究平臺.4) 對瓊脂糖凝膠仿體進行MRE成像實驗,討論運動敏感梯度周期個數(shù)、瓊脂糖含量和機械振動頻率對橫波圖像的影響,以及橫波在凝膠仿體中的折射和反射現(xiàn)象,實驗表明穩(wěn)態(tài)前橫波成