脑胶质瘤是最常见的恶性脑肿瘤,预后效果差、生存期短。医学影像技术在脑胶质瘤的术前诊断和疗效评估中发挥重要作用。磁共振成像(MRI)具有较好的软组织对比度、优异的空间分辨率、任意层面成像和多参数对比机制等特点,是脑胶质瘤临床诊断和评估的最佳影像学方法。与常规磁共振解剖结构成像方法相比,磁共振分子成像技术可以反映生物体组织分子/细胞水平的变化,对于疾病的诊断更加准确敏感。磁共振氨基质子转移成像(APT)是化学交换饱和转移成像(CEST)的一种特殊形式,可以将肿瘤富含的蛋白质和多肽中的不稳定氨基作为内源探针实施成像,为肿瘤无创检测提供新途径。APT效应与成像参数密切相关,在肿瘤性质区分和病理分级中发挥关键作用。本研究主要包括两方面的内容:第一,在技术开发方面,针对临床主流使用的3T磁共振成像系统,发展APT的快速采集和准确定量方法,包括:优化关键成像参数提高APT效应;优化Z谱采集方法提高成像效率;消除磁化转移MT和核极化效应NOE的干扰,有效分离APT效应。第二,在临床应用方面,针对脑胶质瘤疗效准确评估这一临床重大需求,基于脑胶质瘤大鼠模型,利用开发的APT成像方法开展疗效评估,结合病理分析结果,探索所开发的APT成像技术在脑胶质瘤疗效评估中的有效性。计算机仿真和仿体实验表明,在临床磁共振成像系统允许的脉冲式饱和脉冲占空比为0.5等条件下,脉冲持续时间为7ms,翻转角180°及平均脉冲能量为1.3μT时可获得最佳APT效应。在体成像实验表明,脉冲式饱和脉冲占空比为0.5以及脉冲持续时间为15ms、翻转角270°及平均脉冲能量为1μT的成像参数条件下可获得最佳APT效应。在成像效率改善方面,我们提出的变密度Z谱采集方法可以在相同成像时间内显著提高CEST效应的量化精度,例如在信噪比50及可交换质子与水的浓度比为1:2000时,平均相对误差百分比由常规等密度Z谱采集方法的12.6%降为8%,若获得相同精度,则成像时间将有效缩短,成像效率更高。在APT效应分析方面,我们利用双洛伦兹函数拟合Z谱,获取水的直接饱和以及磁化转移效应,相对于常规非对称分析方法,能够有效解决由于核极化和磁化转移效应对于APT定量的干扰。在脑胶质瘤研究方面,基于大鼠模型的实验证实,与常规磁共振成像方法(如T1、T2)等相比,所发展的优化APT成像方法和数据分析算法可以有效区分肿瘤实质以及放射性坏死,对脑胶质瘤的疗效评估更加敏感准确,为脑胶质瘤治疗方案的制定提供重要信息,具有良好的临床应用前景。