扩散张量成像和扩散谱成像技术在难治性癫痫的研究进展

癫痫是多种病因引起的脑功能障碍,可反复发作,难治性癫痫患者需要手术评估和干预。白质结构的改变对于癫痫外科手术定位和指导非常重要。基于扩散的白质成像技术是测绘神经纤维通路非常有价值的方法,可为癫痫病灶的精准定位提供重要信息。磁共振纤维束成像技术目前主要基于两种模型,即张量模型框架和概率密度函数框架。本文就扩散成像技术及其在难治性癫痫的研究进展进行综述。

利用近红外扩散相关谱同时测量生物样品光学特性和动态特性

由于近红外光对于大多数生物样品具有较高的穿透深度,因此近红外光谱技术广泛用于生物医学、化工、食品安全以及农产品等领域的无损检测,但是多局限于生物样品的光学性质测量,即光吸收测量.利用最新研制的近红外光扩散相关谱系统和采用脂肪乳作为生物样品的替代物,同时测量了国产30%脂肪乳的光学特性和动态特性,约化散射系数约为303 cm^-1 ,吸收系数约为0. 037 cm^-1 ,30%脂肪乳稀释为0. 85%(体积比)浓度后的布朗扩散系数约为8. 40 × 10^- 9 cm^2 /s,根据Stokes-Einstein 关系可推算出脂肪乳的颗粒半径约为253 nm;研究了脂肪乳随时间演化特性,在七天时间内约化散射系数上升106%,布朗扩散系数下降到63%,研究表明利用近红外扩散相关谱系统的光强衰减可以获得生物样品的光学特性(约化散射系数和吸收系数),利用光强随时间的波动可以获得生物样品的动态特性(布朗扩散系数),因此能够更加准确的测量生物样品的性质变化,为生物样品检测提供一种新的技术手段.

基于核磁共振氟核的扩散排序谱 (^(19)F DOSY NMR)的实验设计

设计了一种基于核磁共振氟核测定4-三氟甲基吡啶和全氟丁基磺酸钾的扩散排序谱(19 F DOSY NMR)实验。在实验中分别观察到两组扩散序数,在高场的4个峰处于同一水平位置,即具有相同的扩散系数,则证明这4个峰属于同一化合物;低场的一个峰则属于另一化合物,确证了样品中存在两种成分。结果表明,19 F DOSY NMR技术可用于含氟化合物高效、快速的常规分析,亦可测定含氟分子在溶液中的扩散系数,根据扩散系数变化表征分子间是否存在相互作用。

基于时间扩散谱的定量MRI技术研究进展

基于时间扩散谱(TDS)的成像技术是一种新的MR扩散加权成像方法,具有无创、稳定、非增强的成像优势,联合采集振荡梯度自旋回波和脉冲梯度自旋回波两类序列并与相应模型拟合,可获得细胞大小、细胞密度、细胞内体积分数及不同扩散系数等组织特征参数,能从细胞和亚细胞水平间接反映组织内微结构变化,具有很大的临床应用潜力。该文旨在对TDS定量MR成像技术的发展及原理、常用模型、应用价值及优势、面临的挑战与展望方面进行综述。

两种单扫描极谱扩散电流方程及其统一性

在理论上推导了滴汞电极面积Ａ与滴汞流速ｍ和滴汞生成时间ｔｐ的关系，推导并计算出极谱方程常数项数值．校正了单扫描极谱扩散电流方程式，使两种一直有争议的极谱扩散电流方程得以统一．

Laplace NMR谱图重建——从经典正则化到深度学习

拉普拉斯核磁共振(Laplace NMR)可以提供待测样品的扩散系数或弛豫时间等物理参数信息,是用于研究分子化学结构、动力学和相互作用的强大工具.Laplace NMR的适用性很大程度上取决于拉普拉斯逆变换相关的信号处理算法的性能.在本文中,我们首先讨论了Laplace NMR谱图重建问题的不适定性,接着回顾了经典的基于正则化约束的重建算法,并介绍了目前前沿的深度学习算法在处理Laplace反演问题方面的应用,最后总结了这些算法的优缺点,并对Laplace NMR信号处理方法未来改进方向进行了展望.

扩散序谱(DOSY)实验测定缓冲体系中蛋白质表观分子量

液体核磁共振扩散序谱(DOSY)可以通过测定溶质分子的自扩散系数(D_t)来研究该分子在溶液中的表观分子量(M).Dt与测试体系和分子本身性质相关,蛋白质体系较为复杂,从而增加了蛋白质自扩散系数(D_(t-protein))测定的难度.本文以3-(三甲基硅基)丙磺酸钠(DSS)为内标,以蛋白质分子与DSS自扩散系数的比值(D_r)来表征蛋白质分子在溶液中的表观分子量(M_(protein)),该方法降低了缓冲体系对M_(protein)的影响,使得M_(protein)主要由分子本身的性质决定.在此基础上,测定了不同分子量蛋白质分子相对于DSS的D_r,拟合得到了D_r与M_(protein)的相关关系:lgM_(protein)=-2.6488 lgD_r-0.7863,相关系数(R^2)为0.997.最后测定了通过大肠杆菌表达纯化得到的SARS冠状病毒主蛋白酶C端结构域(M^(pro)-C)分子相对于DSS的D_r,并计算出与文献结果一致的M_(protein),进一步验证了拟合公式的准确性和实用性.

核磁共振扩散序谱的研究及应用进展

核磁共振(NMR)是确定分子结构最常用的分析方法之一,扩散序谱(DOSY)拓展了核磁共振波谱分析复杂混合物的能力。DOSY可以通过测量混合物的自扩散系数,"虚拟分离"多组分系统中的各化学实体。而自扩散系数反映了分子的有效大小和形状,因此DOSY也能提供分子尺寸、分子量、分子间相互作用及聚集状态的具体信息。该文综述了DOSY实验的基本原理、脉冲序列发展及相关研究领域的应用进展。首先简述了脉冲场梯度、脉冲序列的发展及应用特点,然后详细介绍了DOSY在鉴别混合物组分、测量分子尺寸、分子量分布、表征分子间作用力等方面的研究进展。通过实例展示了DOSY在化学、药学、食品、生物等领域的广泛应用。

扩散序谱(DOSY)实验中扩散系数维数字分辨率的影响

核磁共振二维扩散序谱(DOSY)实验测定溶液中分子自扩散系数时,扩散系数维的数据点及其数字分辨率直接影响了测定值的精度.在较系统地确定了DOSY实验本身偏差范围的基础上,本文研究了扩散系数维不同的数字分辨率对测定值的影响,包括其引入偏差的来源以及形成偏差的大小.由于不同的溶液条件下分子扩散系数的改变可直接用于表征分子结构或状态的变化,本文提出的相对数字分辨率与扩散系数相对变化值的直接比较,可直观地表明数字分辨率对扩散系数测定值的影响.

基于扩散的MR成像技术在前列腺癌诊断中的应用进展

前列腺癌(prostate cancer,PCa)的发病率居全球男性恶性肿瘤第二位,致死率居第五位,对老年男性健康构成极大威胁。多参数磁共振成像结合形态、功能学信息,在PCa的诊断中发挥关键作用。在不同成像技术中,扩散加权成像能够在活体细胞水平提供水分子扩散信息,在PCa的检出中显示出很高的精确度,由此衍生的表观扩散系数与肿瘤侵袭性高度相关,显著提高了前列腺癌诊断的敏感性和特异性。与此同时,基于扩散原理的新技术的发展,使MR在PCa诊断、侵袭性评估中发挥更大作用。

扩散加权的核磁共振方法在高血脂症血清快速识别中的应用

研究了扩散加权的NMR在区分冠心病患者和正常人的血清中的可能应用,证明了扩散加权的NMR与主成分分析(PCA)相结合是将冠心病血清从正常血清中识别出来的有效方法。分子自扩散运动加权的NMR能够有效抑制小分子代谢物的共振信号强度,从而使血脂和血蛋白的NMR特征更为明显。最佳的扩散权重因子(b)约为0.85×107s/cm2,增加或降低扩散权重因子都会影响识别效率。研究结果表明,分子量极小的代谢物(乳酸等)及相对较大的脂蛋白(VLDL)对区分两类血清的贡献较小。在最佳的b值条件下,高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)对区分两类血清的贡献得以提高,从而获得更好的区分效果。

有限元仿真分析不同核磁共振测井仪器探头对扩散测量的影响

讨论3家油服公司核磁共振测井仪器中探头的磁场分布和共振区域,重点分析共振区域中磁场梯度的分布情况。通过正演的方法,将梯度分布代入回波计算公式,再将正演生成的回波组以平均梯度代入至变换核反演得到扩散谱。比较不同探头的扩散谱可以发现,梯度分布对扩散谱的形态是有影响的,即梯度分布范围越大,扩散谱分辨率越差。实验室条件下进行流体的扩散实验,证实扩散分析的意义,建议测量扩散系数的核磁共振仪器应具备较窄的梯度分布范围。

正常成人脑区水平胼胝体纤维分支概率图谱的构建及连接模式分析

目的基于扩散谱成像(DSI)技术,利用广义Q空间采样(GQI)重建技术构建正常成人脑区水平的胼胝体纤维分支概率图谱,并研究胼胝体纤维分支在脑区之间的连接模式。方法随机选取人类脑连接组计划(HCP)数据库(https://www.humanconnectome.org)的100名健康成年人的影像资料,男女各50名,平均年龄(25.1±2.3)岁。对DSI数据进行标准化处理后,利用GQI重建技术以胼胝体为种子点进行确定性纤维示踪,基于自动解剖标记图谱(AAL)提取双侧大脑半球间任意2个脑区之间胼胝体纤维束分支,构建脑区水平胼胝体纤维分支概率图谱。采用Bonferroni校正的配对t检验,比较各脑区同源连接及异源连接强度的差异。结果构建的胼胝体纤维分支概率图谱(https://gitee.com/yaojia01/CC)共包括156条胼胝体纤维束分支,主要分布于额、顶、枕叶共50个(25对)脑区中。同源连接18条,异源连接138条;其中双侧的尾状核、前扣带皮质、中扣带皮质、额下回岛盖部、顶下小叶、缘上回只有异源连接。50个脑区中有48个脑区的同源连接少于异源连接(P<0.05,Bonferroni校正),另外2个脑区中,右侧直回脑区的同源连接多于异源连接(P<0.05,Bonferroni校正),而右侧旁中央小叶的同源连接和异源连接差异无统计学意义(P>0.05)。结论根据构建的正常成人脑区水平胼胝体纤维分支概率图谱发现各脑区的胼胝体纤维连接以异源连接为主。

水驱油过程的核磁共振二维谱研究

岩心水驱油过程中油水分布状况是岩心多孔介质的重要性质.水驱油过程的研究是进一步进行提高采收率研究的基础.核磁共振扩散-弛豫二维谱提供了岩心中流体性质的多方面信息,与核磁共振一维弛豫谱相比极大地提高了区分油水的能力.该文通过2组岩心水驱油实验,从不同含油饱和度的扩散-弛豫二维谱中提取出水的一维弛豫谱,在原油粘度比较高的情况下获得了驱替过程中油水在不同孔隙中的分布状况以及润湿性等信息,解决了单独用一维弛豫谱方法难以区分油水的问题.该文的研究方法对油田提高采收率的研究有比较大的参考价值.

扩散排序核磁共振技术研究混合物组分、结构和相互作用

中药的化学成分较复杂 ,且在煎煮、泡制过程中可能发生水解、络合等反应而产生新成分。采用先分离再表征的传统研究模式难以科学地阐明其药效的化学物质基础以及这些组分与临床疗效之间的关系。本文利用分子的扩散系数与其分子量、分子构型等因素相关这一物理性质 ,并结合核磁共振脉冲梯度场技术和数学方法所发展起来的二维和三维扩散排序核磁共振谱新技术原位研究中药混合物化学组分和结构。我们研究了在无须复杂理化分离和不破坏中药混合物条件下能直接、快速分析中药药效物质组成的扩散排序核磁共振谱新方法 ,并对中药丹参的两种主要有效成分丹参素纳和丹参酮

基质辅助NMR中色谱技术的研究进展

被誉为"NMR中色谱技术"的二维扩散排序NMR谱(DOSY)技术是检测混合物溶液中不同分子组分的一种有效手段.但是当面对自扩散系数差别较小的不同分子时,DOSY技术便无法对上述混合物进行基线分离.在NMR魔角旋转转子或NMR样品管中添加一些色谱填料或高分子等基质(或称为虚拟"色谱固定相")是一种行之有效的手段.这些虚拟"色谱固定相"与混合物组分发生相互作用并改变其自扩散系数,从而对混合物实现基线分离.该文综述了近年来基质辅助NMR中色谱技术的研究进展.

扩散排序核磁共振法研究丹参混合液中的药效物质

混合物溶液中各组分的扩散系数与其分子量、分子构型等因素相关。根据这些特点 ,利用脉冲梯度场技术的二维和三维扩散排序核磁共振技术 ,研究了中药丹参混合物中的有效成分 (丹参素钠和丹参酮ⅡA)及一些杂质。实验结果表明 ,该方法能够在不破坏中药成分的条件下 ,直接、快速分析中药混合物中药效物质的组成和成分。

缺血性脑卒中的神经影像学进展

当一个人不幸中风时,必须明确发病机制、病理生理学改变以及评估中风的恢复潜力。临床技术进步让卒中的多个阶段,包括预防、急性中风和中风后恢复,都得到了更好的监测和治疗。神经影像学技术的飞速发展可量化组织功能和评估预后,从而分类患者以进行预防性和个性化治疗。本综述将重点陈述目前评估缺血性卒中的高级磁共振技术,如磁共振扩散谱成像(diffusion spectrum imaging,DSI)和血氧水平依赖性功能核磁共振成像(blood oxygen level-dependent functional magnetic resonance imaging,BOLD-fMRI),并对其优缺点进行总结。

核磁共振测井评价水淹层方法的研究及应用

针对常规测井方法在评价水淹层方面存在的问题 ,分析研究了油层、水层、水淹层在核磁共振测井的标准T2 谱、移谱、差谱上响应特征的差异 ,提出了利用核磁共振测井水淹层响应特征定性识别水淹层的方法 ;在对不同类型的水淹层综合分析的基础上提出了不同的定量评价方法 ,对于中等粘度油的水淹层 ,采用加强扩散移谱法定量确定水淹层的剩余油饱和度 ;对于稠油水淹层 ,采用加强扩散移谱差分谱法定量确定水淹层可动水饱和度。通过定性、定量方法在实际生产中的应用总结出了优化的水淹层核磁共振测井观测模式 ,强调了加强移谱测井是水淹层核磁共振测井中一个必不可少的观测模式。实例分析说明了该方法在实际应用中的有效性和实用性。