طراحی و بهینه‌سازی پالس‌های الکترومغناطیسی پیوسته برای مطالعه پدیده انتقال اشباع به واسطه تبادل شیمیایی در تصویربرداری تشدید مغناطیسی با حل عددی معادلات بلاخ-مک‌کانل

Abstract

ﭘﺪﻳﺪﻩ ﺍﻧﺘﻘﺎﻝ ﺍﺷﺒﺎﻉ ﺑﻪ ﻭﺍﺳﻄﻪ ﺗﺒﺎﺩﻝ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻰ (CEST) ﻛﺎﻧﺘﺮﺍﺳﺘﻰ ﺟﺪﻳﺪ ﺭﺍ ﺩﺭ ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی ﺑﻪ ﺭﻭﺵ ﺗﺸﺪﻳﺪ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ (MRI) ﻣﻄﺮﺡ ﻛﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﻦ ﻛﺎﻧﺘﺮﺍﺳﺖ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﭘﻴﭽﻴﺪﻩ ﺑﻪ ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﺘﻌﺪﺩی ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﻧﻮﻉ، ﺷﺪﺕ ﻭ ﺳﺎﻳﺮ ﻭﻳﮋﮔﻰﻫﺎی ﭘﺎﻟﺲ ﺍﻟﻜﺘﺮﻭﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ (RF) ﺑﺴﺘﮕﻰ ﺩﺍﺭﺩ. ﻋﻤﻮﻣﺎً ﺩﻭ ﻧﻮﻉ ﭘﺎﻟﺲ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﻭ ﻳﺎ ﮔﺴﺴﺘﻪ ﺑﺮﺍی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻓﺮﺍﻳﻨﺪ ﺍﺷﺒﺎﻉ ﺑﻜﺎﺭ ﻣﻰﺭﻭﺩ. ﻃﺮﺍﺣﻰ ﭘﺎﻟﺲ RF ﺑﺮ ﺍﺳﺎﺱ ﺣﻞ ﻣﻌﺎﺩﻻﺕ ﺑﻼﺥ- ﻣﮏ ﻛﺎﻧﻞ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﻫﺪﻑ ﺍﺻﻠﻰ ﺍﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺍﺳﺘﺨﺮﺍﺝ ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮﻫﺎی ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ RF ﺑﻪ ﻧﺤﻮی ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﺍﺭﺗﻘﺎی ﺍﻳﻦ ﻛﺎﻧﺘﺮﺍﺳﺖ ﺷﻮﺩ. ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﮔﺴﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﺩﻟﻴﻞ ﺿﺮﻳﺐ ﺟﺬﺏ ﻭﻳﮋﻩ ﺍﻣﻮﺍﺝ (SAR) ﺍﺯ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻴﺸﺘﺮی ﺑﺮﺧﻮﺭﺩﺍﺭﻧﺪ؛ ﻭﻟﻰ ﺍﺯ ﺁﻧﺠﺎﻳﻰ ﻛﻪ ﮔﺴﺴﺘﻪﺳﺎﺯی ﺑﺮ ﺍﺳﺎﺱ ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻰﺷﻮﺩ، ﺑﻬﻴﻨﻪﺳﺎﺯی ﭘﺎﻟﺲ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ، ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﭘﺎﻟﺲ ﮔﺴﺴﺘﻪ ﺑﻬﺘﺮی ﺧﻮﺍﻫﺪ ﺷﺪ.. ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﻋﻠﺖ ﻭ ﺍﺯ ﻃﺮﻓﻰ ﺑﺪﻟﻴﻞ ﻣﺮﺳﻮﻡ ﺑﻮﺩﻥ ﺑﻜﺎﺭﮔﻴﺮی ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی RF ﺑﺎ ﭘﻮﺵ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻰ، ﮔﻮﺳﻰ ﻭ ﻓﺮﻣﻰ ﺩﺭ ،MRI ﺗﻤﺮﻛﺰ ﺍﺻﻠﻰ ﺍﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺑﺮ ﺍﻳﮕﻮﻧﻪ ﭘﺎﻟﺲﻫﺎ ﺑﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺑﺮﺭﺳﻰ ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮ ﺗﺨﺼﻴﺺ ﻋﺮﺽ ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺤﺪﻭﺩ ﺑﻪ ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﮔﻮﺳﻰ ﻭ ﻓﺮﻣﻰ ﺑﺮ ﺍﺳﺎﺱ ﺗﻘﺮﻳﺐ 60dB، ﺑﻪ ﻣﻘﺪﺍﺭ SAR ﻧﻴﺰ ﺗﻮﺟﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﺑﺮﺍی ﺁﻧﻜﻪ ﻣﻌﻴﺎﺭ ﺩﺭﺳﺘﻰ ﺍﺯ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﭘﺎﻟﺲﻫﺎ ﻭ ﺍﻣﻜﺎﻥ ﻗﻴﺎﺱ ﺁﻧﻬﺎ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﻮﺩ، ﻣﻘﺪﺍﺭ ﺯﺍﻭﻳﻪ ﭼﺮﺧﺶ (ﺯﺍﻭﻳﻪ ﺍﻧﺤﺮﺍﻑ) ﻫﻤﻪ ﺁﻧﻬﺎ ﻳﻜﺴﺎﻥ ﺗﻨﻈﻴﻢ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎﻥ ﻣﻰﺩﻫﺪ ﻛﻪ ﺍﺯ ﻟﺤﺎﻅ ﺍﺛﺮ CEST ﻭ SAR ﺑﺘﺮﺗﻴﺐ ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻰ، ﻓﺮﻣﻰ ﻭ ﮔﻮﺳﻰ ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﻋﻤﻜﺮﺩ ﺭﺍ ﺩﺍﺭﻧﺪ. ﺑﻮﺍﺳﻄﻪ ﻣﺸﻜﻼﺕ ﻣﻮﺟﻮﺩ ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺖ ﻭ ﺍﺟﺮﺍی ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻰ ﻭ ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﻣﺤﺪﻭﺩﻳﺖﻫﺎﻳﻰ ﻛﻪ ﺑﻮﺍﺳﻄﻪ ﺍﻟﮕﻮی ﻣﻜﺎﻧﻰ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺳﻴﻨﮏ ﮔﻮﻧﻪ ﻭﺟﻮﺩ ﺩﺍﺭﻧﺪ، ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﮔﻮﺳﻰ ﻭ ﻓﺮﻣﻰ ﻫﻤﭽﻨﺎﻥ ﻣﻮﺭﺩ ﺗﻮﺟﻪ ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﺩﺭ ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻰ ﺑﻪ ﺍﺯﺍی ﺩﺍﻣﻨﻪ 7/5 ﻣﻴﻜﺮﻭﺗﺴﻼ، ﭘﺎﻟﺲ ﮔﻮﺳﻰ ﺑﻪ ﺍﺯﺍی ﺍﻧﺤﺮﺍﻑ ﻣﻌﻴﺎﺭ 7/0 ﺛﺎﻧﻴﻪ ﻭ ﭘﺎﻟﺲ ﻓﺮﻣﻰ ﺑﻪ ﺍﺯﺍی ﺿﺮﻳﺐ D ، 3/0 ﺛﺎﻧﻴﻪ ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﻋﻤﻠﻜﺮﺩ ﺭﺍ ﺩﺍﺭﺍ ﺑﻮﺩﻧﺪ؛ ﺍﻳﻦ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺎ ﻓﺮﻣﻮﻝ ﺗﺠﺮﺑﻰ ﻧﻴﺰ ﺗﻄﺎﺑﻖ ﺩﺍﺷﺖ.