تعیین کنتراست CEST به روش تحلیلی در تصویربرداری مولکولی تشدید مغناطیسی

تصویربرداری مولکولی به روش تشدید مغناطیسی با ردیابی عامل های کنتراست، امکان تشخیص زود هنگام بیماری ها به شیوه ای غیر تهاجمی را فراهم کرده است. درهمین اواخر با طراحی رشته پالس تصویربرداری مناسب بر روی پویش گر تشدید مغناطیسی، امکان اندازه گیری میزان تبادل شیمیایی بین عامل کنتراست و آب که به پدیده انتقال اشباع به واسطه تبادل شیمیایی (CEST) مشهور است، امکان پذیر شده است. اثر CEST منجر به کاهش تعداد هیدروژن های آب و پایین آمدن شدت روشنایی تصویر تشدید مغناطیسی می شود؛ لذا به این اثر کنتراست منفی CEST هم گفته می شود. وجود رابطه ای تحلیلی بین نرخ تبادل شیمیایی و شاخص های بالینی (دما، مصرف گلوکز، pH و موارد دیگر)، علاقه مندی به اندازه گیری و کمی سازی کنتراست CEST را افزایش داده است. این پژوهش یک فرمول ریاضی بسته دقیق از کنتراست CEST در حالت های گذرا و دایمی ارایه می دهد. در این مطالعه با شناسایی عوامل تخریبی مزاحم، مانند انتقال مغناطیس شوندگی توسط ماکرومولکول ها (MT) و اثر اشباع مستقیم آب، کنتراست CEST در مدل های دو و سه حوضچه ای با استفاده از داده های پارامتری برگرفته از بافت بدن و داده های ناشی از مشاهدات تجربی، مدل سازی می شود. تطابق کنتراست CEST پیشنهادی با روش اندازه گیری غیر متقارن که مورد استناد بسیاری از پژوهش گران است، برای عامل های کنتراست پارامگنتیک در یک مدل سه حوضچه ای بررسی شده است. میزان خطای نسبی برازش به طور متوسط بر روی سه دسته داده تجربی از چهار درصد کمتر بود؛ علاوه بر آن سازگاری مقبولی بین کنتراست CEST پیشنهادی با یک فرمول تجربی بر اساس داده های مبتنی بر عامل های دیامگنتیک در مدل دو حوضچه ای هم دیده می شود. با دست یابی به این رابطه تحلیلی از کنتراست CEST، امکان بهینه سازی و درک نحوه وابستگی آن به پارامترهای اثرگذاری مانند میزان غلظت عامل کنتراست، نرخ تبادل شیمیایی و ویژگی های پالس الکترومغناطیسی (مانند دامنه و عرض پالس در پالس های مستطیلی) فراهم می شود.