【摘 要】
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目前,人们对高信噪比、高空间分辨率和高成像速度的追求推动了高场MRI的发展。然而,高场强与场不均匀性、T2*衰减的加速和化学位移的增加有关,对传统脂肪定量方法在复杂组织上的脂肪量化提出了挑战,如骨髓脂肪（marrow adipose tissue,MAT）和棕色脂肪（brown adipose tissue,BAT）。作为一种新的脂肪定量成像技术,磁共振Z谱（Z-spectral magnetic
【基金项目】
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国家自然科学基金（61671228和81871349）； 广东省科技支撑计划项目（2017B090912006）；
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目前,人们对高信噪比、高空间分辨率和高成像速度的追求推动了高场MRI的发展。然而,高场强与场不均匀性、T2*衰减的加速和化学位移的增加有关,对传统脂肪定量方法在复杂组织上的脂肪量化提出了挑战,如骨髓脂肪（marrow adipose tissue,MAT）和棕色脂肪（brown adipose tissue,BAT）。作为一种新的脂肪定量成像技术,磁共振Z谱（Z-spectral magnetic resonance imaging,ZS-MRI）不受T2*衰减和场不均匀性的影响,能通过获取相同TE下脂肪和水的直接饱和图像来实现脂肪量化。与常用的脂肪定量成像技术相比,ZS-MRI有着比磁共振波谱成像技术（1H-magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS）更高的空间分辨率和采集效率,比Dixon水脂分离方法更高的频谱分辨力。本文主要在超高场磁共振的基础上,围绕ZS-MRI的脂肪定量技术验证、ZS-MRI的大鼠腰椎MAT定量与ZS-MRI的大鼠BAT定量展开了以下三个方面的工作:（1）基于ZS-MRI的脂肪定量技术验证。为探究ZS-MRI在脂肪量化中的准确性和可重复性,本文进行了 13种不同脂肪含量体模的对照实验。结果显示,与实际脂肪含量相比,ZS-MRI能得到与Dixon水脂分离相近的脂肪定量结果,且具有较好的一致性（斜率≥0.88,R2>0.98）和可重复性（斜率≥0.92,R2>0.99）。（2）基于ZS-MRI的大鼠腰椎MAT定量。MAT作为骨完整性受损的相关标志,其含量与骨密度、骨质疏松症和骨折风险有关。由于骨髓腔内的MAT是填充于小梁骨之间的,骨与MAT的交界面存在着明显的局部磁场不均匀性,影响了 Dixon水脂分离对MAT含量量化的准确性。为实现超高场上MAT的精确量化,并纵向观察MAT与年龄间的关系。本文分别采集了 7只雌性大鼠在13、17和21周龄时腰椎部位1H-MRS、Dixon水脂分离和ZS-MRI的MR数据,并进行了组织病理学验证。实验结果显示,与1H-MRS的脂肪定量结果相比,ZS-MRI比Dixon水脂分离表现出更高的MAT量化一致性（Dixon水脂分离:R2=0.105,斜率=0.49;ZS-MRI:R2=0.776,斜率=0.78）;ZS-MRI 能得到与组织病理结果相一致的MAT量化结果,能很好地反映由年龄增长引起的MAT含量增加趋势。（3）基于ZS-MRI的大鼠BAT定量。BAT作为哺乳动物体内非颤抖产热的主要来源,对维持体温和能量平衡起着重要作用。因为BAT是由交感神经紧密支配的,且具有血管密集、富含含铁线粒体等特点,所以BAT组织的活性会改变局部磁场的均匀性,从而对Dixon水脂分离的脂肪定量结果产生影响。为实现超高场上BAT的精确量化,本文同时采集了1H-MRS、Dixon水脂分离和ZS-MRI的MR数据,分别比较了 ZS-MRI和Dixon水脂分离在BAT量化上的特点。实验结果显示,在BAT的量化上,Dixon水脂分离偶尔会出现水脂互换伪影,而ZS-MRI不受场不均匀性以及T2*因素的影响,在结构比较复杂的组织区域同样能生成无伪影的脂肪分布图。
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