化学交换饱和转移（Chemical exchange saturation transfer,CEST）成像的临床研究目前主要集中于脑部疾病,如卒中的评估、脑部肿瘤的诊断、肿瘤治疗反应的监控以及神经退行性疾病的评估等。随着该技术在头部疾病中展示了巨大的应用潜力,越来越多的研究将其应用于体部器官,如乳腺和前列腺肿瘤的诊断、肝脏糖原的测量等。然而,体部器官大多含有较多的脂肪组织,而脂肪信号会在体部CEST成像中产生较强的脂肪伪影,这阻碍了CEST成像在体部的广泛应用。因此,本文围绕体部CEST成像中脂肪伪影的消除开展了三项研究。在第一项研究中,我们对传统的二项式脉冲技术的抑脂效率进行了观测。结果表明,在主磁场偏移量较大的情况下,该技术不能充分地抑制脂肪伪影。因此,在第二项研究中,我们提出了一种基于自适应多峰脂肪模型的水脂分离方法。该方法在主磁场存在较大的偏移的情况下仍能有效地去除脂肪伪影。前两项研究揭示,传统CEST成像中脂肪伪影的产生依赖于用于定量化学交换作用的非对称性分析。因此,在第三项研究中,我们进一步发展了一种不依赖于非对称性分析的化学交换成像方法。1.基于二项式脉冲的水选择性激发在体部CEST成像中的脂肪抑制效率的研究基于二项式射频脉冲的水激发方法着重于抑制脂肪主峰的信号,而未抑制脂肪其他副峰的信号,这会导致这些副峰信号在CEST成像中产生脂肪伪影。此外,该抑脂技术对主磁场的空间不均匀性比较敏感。本项研究旨在探究CEST成像中主磁场存在偏移时脂肪伪影的形成机制以及这些伪影对常见的化学交换位点的影响。首先,我们通过数值仿真对二项式射频脉冲的激发轮廓进行了研究。然后,我们利用自主开发的序列在体观测了脂肪各个谱峰对脂肪伪影的贡献,该序列包含一个CEST射频饱和模块和波谱信号采集模块,在体测试则是基于健康被试的腰椎椎体。数值仿真和人体实验的结果表明,1-3-3-1型水激发脉冲能提供较宽的信号抑制带宽。该抑制技术能在一定程度上抵抗主磁场的不均匀性,但是这种对抗性是有限的。研究结果还进一步表明,当1-3-3-1型脉冲用于体部CEST成像时,氨基CEST成像和羟基CEST成像无法避开脂肪伪影的影响。对于酰胺键CEST成像,只有当主磁场偏移被限定在一定范围内时,它才能避免受到脂肪伪影的影响。2.基于自适应多峰脂肪模型的水脂重建用于CEST成像中脂肪伪影的消除本研究的目的是开发一种基于多回波Dixon的水脂重建算法,以去除CEST成像中的脂肪伪影。在体部CEST成像中,饱和射频照射会对脂肪的各个谱峰产生不同程度的饱和作用,因此它会改变脂肪峰的相对幅值。这导致水脂分离算法中脂肪模型的构建变得异常困难。为此,本研究提出了一种基于多峰脂肪信号模型的自适应算法。该算法通过Bloch方程的数值积分,能计算出饱和射频脉冲对脂肪各个谱峰产生的直接饱和效应,并逐个体素地更新饱和射频照射后脂肪谱峰的相对幅值。在更新脂肪谱峰的相对幅值后,我们利用最小二乘拟合和IDEAL法算法,重建出水图、脂肪图以及B₀场图。最后,基于重建的水图,我们便能构建出CEST成像所需的Z-谱。我们在水脂仿体和人体乳腺上对该方法进行了验证。实验结果表明,该方法能很好地去除CEST成像中的脂肪伪影,并提高CEST成像的准确性。3.基于受激回波的化学交换磁共振成像中脂肪伪影的研究在传统的CEST成像中,化学交换效应表现为水信号的细微下降,我们需要利用非对称性分析来提取出CEST信号。脂肪信号在Z谱中具有相对于水峰的非对称性,因此它会在非分析性分析中产生脂肪伪影。在本研究中,我们发展了一种基于受激回波的化学交换成像方法。该方法所采集的图像信号全部来自于CEST效应,因此我们无需借助非对称性分析对化学交换作用进行提取,这使得该方法能不受脂肪伪影的影响。在本研究中,我们利用水杨酸水溶液和脂肪仿体对该方法进行了验证。实验结果显示,该方法的影像信号完全来源于化学交换作用,脂肪不会在该方法的图像中产生可观测的信号。因此,本文所提出的基于受激回波的化学交换成像方法可消除脂肪伪影的影响。