Магнитно-резонансная томография тепловых эффектов в модельных средах
Диссертация посвящена проблеме регистрации температурных полей внутри биоорганических сред методом магнитно-резонансной томографии. Тема актуальна своей медицинской направленностью. Магнитно-резонансная томография (МРТ) сегодня массово внедряется в медицинскую практику и становится все более доступным и эффективным диагностическим методом. Временным недостатком остается дороговизна… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Проблема применения МРТ в гипертермии. Обзор литературы
- Часть 1. Основные принципы магнитно-резонансной томографии
- 1. 1. 1. МРТ-метод
- 1. 1. 2. ЯМР-сигнал
- 1. 1. 3. Спад свободной индукции
- 1. 1. 4. ЯМР-релаксация
- 1. 1. 5. Импульсные последовательности
- 1. 1. 6. Пространственное детектирование избранных спинов
- 1. 1. 7. Построение изображения
- Часть 2. МРТ как неинвазивный способ регистрации температурных полей
- 1. 2. 1. Современное состояние термотерапии (гипертермии)
- 1. 2. 2. Работа с температурными полями в термотерапии
- 1. 2. 3. Проблема контроля температуры в термотерапии
- 1. 2. 4. МРТ как инструмент мониторинга температурных полей
- 1. 2. 5. МРТ-методы регистрации температурных полей
- Часть 3. Проблема регистрации спиновых изомеров воды
- Глава 2. МРТ-термометрия модельных образцов с использованием традиционных методов нагрева
- Часть 1. Анализ термочувствительных параметров МРТ-метода на базе литературных данных
- 2. 1. 1. Метод химического сдвига (Р-метод)
- 2. 1. 2. Диффузионный метод (D-метод)
- 2. 1. 3. Метод Т]-релаксации
- Часть 2. Описание экспериментальной установки
- 2. 2. 1. Конфигурация МРТ аппаратуры
- 2. 2. 2. Описание импульсных последовательностей
- 2. 2. 3. Особенности МРТ-реализации фазового кодирования
- 2. 2. 4. Определение Тг и Т2-релаксационных характеристик
- 2. 2. 5. Установка для создания и регистрации квазистационарного температурного градиента
- 2. 2. 6. Установка для создания и регистрации стационарных температурных полей различной интенсивности
- 2. 2. 7. Установка для исследования артефактов МР-изображений
- 2. 2. 8. Технические требования к устройствам на совместимость с МРТ-аппаратурой
- 2. 2. 9. Артефакты МРТ-изображений от металосодержащих материалов
- Часть 3. МРТ-термометрия модельных образцов Тг и Р-методами
- 2. 3. 1. Термометрия стационарных температурных полей различных интенсивностей
- 2. 3. 2. МРТ-регистрация стационарного температурного градиента
- Глава 3. Регистрация температурного поля в условиях лазерной гипертермии
- 3. 1. 1. Установка для создания и регистрации температурного поля на основе медицинского лазера и пироприемника
- 3. 1. 2. Выбор образцов
- Часть 2. Теоретическая модель диффузии тепла
- Часть 3. МРТ мониторинг лазерного нагрева
- Глава 4. Поиск ЯМР-сигнала от спиновых изомеров воды в смеси Н
- Часть 1. Фазовая диаграмма раствора Н20Л
- Часть 2. Описание эксперимента
- 4. 2. 1. Приготовление образцов
- 4. 2. 2. Эксперимент
- 4. 2. 3. Результаты
Магнитно-резонансная томография тепловых эффектов в модельных средах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Диссертация посвящена проблеме регистрации температурных полей внутри биоорганических сред методом магнитно-резонансной томографии. Тема актуальна своей медицинской направленностью. Магнитно-резонансная томография (МРТ) сегодня массово внедряется в медицинскую практику и становится все более доступным и эффективным диагностическим методом. Временным недостатком остается дороговизна МРТ-оборудования и сложность его обслуживания. Потенциальные возможности МРТ в медицине обширны и далеко не все реализованы. В частности, в отличие от других томографических методов (акустического и рентгеновского), метод МРТ на принципиальном уровне чувствителен к температуре и допускает наблюдение наряду с плотностным контрастом тканей их теплового контраста. Обогащение МРТ-диагностики бесконтактными методами визуализации температурных полей внутри исследуемых объектов позволило бы многократно сократить временные, трудовые и финансовые затраты МРТ-исследований. Попытки решить эту задачу проводятся во всем мире. По той причине, что MP-томографы наполняют, в основном, медицинские учреждения и приспособлены для медицинских целей, МРТ-исследования тепловых процессов проводятся в лечебных условиях на таких сложнейших объектах, как человеческие органы. Установление общих закономерностей проявления температурных полей в МРТ-изображениях происходит в рамках биомедицинских исследований путем медленного накопления опытных фактов, регистрируемых на разных томографах в разных условиях. Получаемые экспериментальные данные при этом специфичны и трудно сопоставимы. Несмотря на многолетнее успешное использование ядер 'Н в качестве ЯМР-активных зондов, до сих пор не вполне ясен механизм ЯМР-отклика водосодержащих сред, каковыми в подавляющем большинстве являются биоорганические ткани.
В настоящей работе предпринята попытка на базе MP-томографов с магнитными полями 0.5 и 7 Тл лаборатории магнитной томографии и спектроскопии факультета фундаментальной медицины МГУ имени М. В. Ломоносова осуществить целенаправленное МРТ-термометрическое исследование физическими методами на модельных объектах и получить экспериментальный материал, доступный для количественного анализа.
Цели и задачи исследования.
— Создание аппаратуры и методик для проведения модельных МРТ-экспериментов в области термометрии.
— Оптимизация МРТ-методов аппаратных и компьютерных для наблюдения температурных полей.
— Разработка моделей описания наблюдаемых МРТ-методом тепловых полей.
— Наблюдение ЯМР-отклика водосодержащего раствора и оценка парциального вклада в ЯМР-сигнал молекул воды.
Защищаемые положения.
Проведение физических модельных экспериментов является необходимой составляющей работ по продвижению МРТ-методов контроля температурных полей в гипертермию.
В модельных гипертермических экспериментах на MP-томографах возможно применение традиционных методов производства тепла с помощью металлосодержащих электронагревателей.
Подбор параметров импульсных последовательностей и конфигурацией эксперимента позволяет осуществлять радикальное подавление и полное устранение артефактов.
— Наиболее удобными параметрами МРТ-контроля температурных полей на ядрах 'Н в области комнатных температур являются линейно зависящие от температуры время релаксации Т] и химический сдвиг.
— Вклад в величину ЯМР-сигнала водосодержащих объектов вносят продукты автоионизации молекул Н20 — ионы Н30+ и ОН" .
Новизна и практическая значимость результатов.
Все результаты диссертации по постановке и реализации модельных МР-термометрических экспериментов, разработке методов наблюдения артефактов и созданию МРТ-совместимых тепловых устройств, модельному описанию МРТ-наблюдаемых температурных полей и выяснению природы ЯМР-отклика протонов в воде являются новыми. Практическая значимость работы состоит в возможности использовать результаты проведенных экспериментов в качестве ориентиров при разработке медицинских гипертермических методов для практических применений.
Личный вклад автора.
Автору принадлежат полностью разработка и включение в эксперимент оборудования для модельных МРТ-опытов по термометрии. Им лично выполнены все томографические эксперименты представленной работы, проведена обработка результатов измерений и в коллективе соавторов, представленных вместе с диссертантом в публикациях, выработаны модели адекватного описания наблюдаемых тепловых процессов.
Апробация.
Результаты диссертационных исследований докладывались на всероссийских и международных конференциях: 3-ем Евразийском конгрессе по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика — 2010» (г. Москва, 21−25 июня 2010 г.) — международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2010», «Ломоносов-2011» и «Ломоносов-2012» (г. Москва) — 8-ой Всероссийской школе-семинаре «Физика и применение микроволн», (г. Звенигород, 23−28 мая 2011 г.) — научно-практической конференции «Инновационный проект 2011» (г. Москва, 11 октября 2011 г.) и прошли апробацию на семинарах Института общей физики имени A.M. Прохорова в 2010;2011 г., на научном семинаре в томографическом центре университета штата Вашингтон (Сиэтл, 2008).
Публикации.
Результаты диссертации отражены в 12 публикациях — 5 — в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК, и 7 тезисах и трудах конференций.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 130 страницах, содержит 80 рисунков. Список цитируемой литературы включает 110 наименований.
Выводы.
1. Аппаратурно реализованы режимы внутреннего нагрева модельных образцов (яичного белка, растительного масла и воды) лазерным излучением с А,=1.07 мкм при одновременном пирометрическом контроле температуры поверхности. Сравнением Tj-взвешенных МРТ-изображений температурных полей с данными пирометрических измерений в рамках диффузионной модели распространения тепла найдена общая закономерность роста времени релаксации Ti с характерным значением 6,5 мс/°С, совпадающим с литературными данными. Обнаружен нелинейный характер нагрева в центре зоны. Высказано предположение о возможности возникновения в таких условиях опасных для медицинского применения неконтролируемых температурных выбросов.
2. Из сравнительных измерений Тгрелаксометрических карт модельных образцов в магнитных полях 0.5 и 7 Тл установлено десятикратное увеличение быстродействия МРТ-методик в сильном поле для достижения одинаковых по качеству контрастов.
3. Показана возможность использования в условиях сильных магнитных полей металлосодержащих проводников в качестве элементов электронагревателей. Разработаны и опробованы в магнитных полях 0.5 и 7 Тл устройства для создания и регистрации тепловых полей, приспособленные для работы в оптимальных для МРТ-сканирования режимах.
4. Выявлены пространственно-временные закономерности формирования артефактов MP-изображений, исходящих от металлических проводников в условиях протекания в них токов (0.1 — 2 А). Реализованы методики уменьшения артефактов за счет компенсации индуцируемого токами магнитного поля путем бинарной намотки проволоки. Предложен способ нагрева подачей тока синфазно со считывающим импульсом РЧ катушки MP-томографа. Предложены и реализованы программные методы улучшения качества MP-изображений и увеличения точности измерений с помощью оптимизации импульсных последовательностей RARESE, true FISP и PVM PRESS.
5. Впервые температурные зависимости химического сдвига исследованы в модельных экспериментах. В магнитном поле 7 Тл для растительного масла на фоне артефактов выделена линейная температурная зависимость резонансной частоты протонов с разрешением 0.02 ррт/°С, близким к результатам идеальных МРТ-измерений.
6. Предложен и реализован эксперимент по установлению источника ЯМР-сигнала в жидкой воде. Методом сравнительных измерений интегральной амплитуды ЯМР-сигнала от чистой воды и 50/50 ее смеси с тяжелой водой в магнитном поле 0.5 Тл в томографическом и спектроскопическом режимах с погрешностью 5% проявлений спиновой изомерии не зарегистрировано. Высказано предположение о том, что источниками сигнала ЯМР в воде являются продукты самоионизации молекулы Н20 — ионы Н30+ и ОН", обладающие неспаренными протонами.
Заключение
.
С учетом полученного в диссертации экспериментального материала, ответ на вопрос о возможности мониторинга результатов гипертермии непосредственно в процессе МРТ-иселедований — положительный. Несмотря на большое количество ограничений, представляется возможным методом МРГ возможно регистрировать реальную температуру внутри биоорганичеких тканей. Главную трудность для МРТ-мониторипга температуры, как выяснилось, составляет не столько аппаратная часть, сколько условия реальной медицинской практики — неоднородность тканей, кроссрслаксация, перфузия на кровеносных сосудах, нсстационарность теплового поля. Перспективным для развития технологии MP-термометрии представляется модельный физический подход, позволяющий выделять вклад в МР'1-изображение температурного контраста. Возможным вариантом системы МРТ-термометрии может быть техника, основанная на традиционных методах нагрева с помощью электронагревателей. Этим способом можно создавать температурные поля различных форм и интенсивностей. а также в реальном времени изменять граничные условия, используемой термодинамической модели. Целый ряд контролируемых параметров системы — мощность источника тепла и охлаждающего элемента (при температурном градиенте), геометрическая конфигурация среды, и т. п. а также возможность использования термоконтрастирующих веществ, даст возможность детально исследовать базовые принципы температурного МРТ-мониторинга.
Новые возможности для МРТ-термометрии могут открыться при решении пока неясного вопроса о происхождении ЯМР-сигнала в жидкой воде — важном поставщике протонов в биоорганичеких тканях.
Список литературы
- R.A. Jones, К Kvaerness, P.A. Rinck, Т.Е. Southon, Магнитный резонанс в медицине, под ред. П. А. Ринка, издание 3, 1996.
- С.А. Дзюба, Основы магнитного резонанса спектры магнитного резонанса, НГУ, Новосибирск, 1994.
- М.Я. Марусина, А. О. Казначеева, Современные виды томографии, учебное пособие СПб: СПбГУИТМО, 2006, 132 с.
- J.P. Hornak, The basics ofMRI, Rochester Inst, of Tech., Virginia, 1997.
- H.B. Анисимов, Ю. А. Пирогов, JI.B. Губский, B.B. Гладун, Управление контрастом и информационные технологии в магнитно-резонансной томографии, ред. Ю. А. Пирогов, Физический факультет МГУ, М., 2005, 144 с.
- H. Heshemi, Ed. Ray, W. Bradely, C. Lasanti, MRI: The Basics, Lippincott Williams & Wilkins Ed, 2004.
- A.H. Коновалов, В.H. Корниенко, H.H. Пронин, Магнитно-резонансная томография в нейрохирургии, М.: Видар, 1997.
- С. Grossman, Magnetic resonance imaging and computed tomography of the head and spine, Williams & Wilkins Ed, 1996.
- T.A. Ахадов, В. О. Панов, У. Айххофф, Магнитно-резонансная томография спинного мозга и позвоночника, М., 2000.
- N. Tsafnat, Numerical modeling of ferromagnetic embolization hyperthermia in the treatment of liver cancer, Int. J. Hyperthermia 2001, 17, 72−88, 2005.
- F.C. Henriques, The predictability and the significance of thermally induced rate processes leading to irreversible epidermal injury, Arch. Pathol., 43, 489−502, 1947.
- G.M. Hahn, Hyperthermia for engineer: a short biological primer, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 31(1), 1984.
- V. Rieke, K.B. Pauly, MR Thermometry, J. Magn. Reson. Imaging. 2008. V. 27(2). P.376−390.
- Dahl O, Interaction of hyperthermia and chemotherapy, Rec Res. Cancer Res., 1988- 107: 157−69.
- P.C. Levendag, Reirradiation of recurrent head and neck cancers external and/or interstitial radiation therapy, Radiother Oncol., 1992. Vol. 23, 1: 6−15.
- M. Eisenberger, M. Jacobs, Simultaneous treatment with single-agent chemotherapy and radiation for locally advanced cancer of head and neck, Semin Oncol., 1992. Vol. 19, 4: 41−46.
- K.A. Ильясов, Развитие методов магнитно-резонансной томографии в исследовании самодиффузии и температурных полей в живых системах, Диссертация д.ф.м.н., Казань: Каз. ФТИ РАН, 2011, 280 с.
- М. Urano, М. Kuroda, Y. Nishimura, For the clinical application of thermo chemotherapy given at mild temperatures, Int. J. Hyperthermia, 1999, 15, 79−107.
- И.А. Шикунова, Сапфировые капиллярные системы доставки лазерного излучения к биологическим тканям, Автореферат кандидатской диссертации, 2010, Москва, ИОФАН, 22 с.
- R. Suto, Р.А. Srivastava, A mechanism for the specific immunogenicity of heat-shock protein chaperoned peptides, Science, 1995, 269, 1585—88.
- Y. Sakaguchi, L. Stephens, M. Makino, Apoptosis in tumors and normal tissues induced by whole body hyperthermia in rats, Cancer Res., 1995, 55.
- P. Wust, B. Hildebrandt, G. Sreenivasa, B. Rau, J. Gellermann, H. Riess, R. Felix, P. Schlag, Hyperthermia in combined treatment of cancer, The Lancet Oncology, Vol. 3, August 2002, 3, 487−497.
- W. Tilly, P. Wust, C. Harder, Temperature data and specific absorption rates in pelvic tumors: predictive factors and correlations, Int. J. Hyperthermia 2001, 17, 172−88.
- P. Wust, H. Fahling, W. Wlodarczyk, Antenna arrays in the SIGMA-Eye applicator: interactions and transforming networks, Med. Phys. 2001, 28, 1793— 805.
- Д-В. Сивухин, Общий курс физики: электричество, т. З, п. 38, Физматлит, 2006.
- JI.J1. Декабрун, ЯМР- и ЭПР- спектроскопия, изд. Мир, М., 1964.
- N. McDannold, Quantitative MR.-based temperature mapping based on the proton resonant frequency shift: Review of validation studies, Int. J. Hyperthermia, September 2005, 21(6), 533−546.
- D. Carter, J. MacFall, S. Clegg, Magnetic resonance thermometry during hyperthermia for human high-grade sarcoma, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 1998, 40, 815−22.
- J.C. Hindman, Proton resonance shift of water in gas and liquid states, Journal of Chemical Physics, 1966, 44, 4582^1592.
- Y. Ishihara, A. Calderon, H. Watanabe, K. Okamoto, Y. Suzuki, K. Kuroda, Y. Suzuki, A precise and fast temperature mapping using water proton chemical shift, Magn. Reson. Med. 1995, 34, 814−823.
- J. De Poorter, C. De Wagter, Y. De Deene, C. Thomsen, F. Stahlberg, E. Achten, Noninvasive MRI thermometry with the proton resonance frequency (PRF) method: in vivo results in human muscle, Magn. Reson. Med. 1995, 33, 74−81.
- J. De Poorter, Noninvasive MRI thermometry with the proton resonance frequency method: study of susceptibility effects, Magn. Reson. Med. 1995, 34, 359−367.
- N. McDannold, Quantitative MRI-based temperature mapping based on the proton resonant frequency shift: Review of validation studies, Int. J. Hyperthermia, September 2005, 21(6), 533−546.
- K.P. Nott, L.D. Hall, J. R Bows., M. Hale, M.L. Patrick, MRI phase mapping of temperature distributions induced in food by microwave heating, Magnetic Resonance Imaging 2000, 18, 69−79.
- Delannoy J., Chen C.N., Turner R., Levin R.L., Le Bihan D., Noninvasive temperature imaging using diffusion MRI, Magnetic Resonance Medicine 1991, 19, 333−339.
- Le Bihan D., Breton E., Lallemand D., Aubin M.L., Vignaud J., Laval-Jeantet M., Separation of diffusion and perfusion in intravoxel incoherent motion MR imaging, Radiology 1988, 168, 497−505.
- Peller M., Kurze V., Loeffler R., Pahernik S., Dellian M., Goetz A.E., Issels R., Reiser M., Hyperthermia induces T relaxation and blood flow changes in tumors. A MRI thermometry study in vivo, Magnetic Resonance Imaging 2003, 21, 545−551.
- Dr J. Gellermann, W. Wlodarczyk a, A. Feussner, et. al., Methods and potentials of magnetic resonance imaging for monitoring radiofrequency hyperthermia in a hybrid system, Int. J. Hyperthermia, September 2005, 21(6), 497 513.
- K. Kupfer, Eectromagnetic Aquametry, Springer-Verlag, 2005, (1), 529.
- Ч. Таунс, А. Шавлов, Радиоспектроскопия, M., Ин. Лит., 1959, с. 756.
- N. Bloembergen, Е.М. Purcell, R.V. Pound, Relaxation Effects in Nuclear Magnetic Resonance Absorption, Phys. Rev. V. 73, N 7:679, 1948.
- А. Абрагам, Ядерный магнетизм, M., Ин. Лит., 1963, с. 552.
- Тихонов А.Н., Самарский А. А., Уравнения математической физики, Наука, М., 1966.
- I. Marshall, В. Karaszewski, J.M. Wardlaw, et. al., Measurement of regional brain temperature using proton spectroscopic imaging: validation and application to acute ischemic stroke, Magn Reson Imaging 2006, 24, 699 706.
- K. Kuroda, R.V. Mulkern, K. Oshio, et. al., Temperature mapping using the water proton chemical shift: self-referenced method with echo-planar spectroscopic imaging, Magn. Reson. Med. 2000, 43, 220−225.
- K. Kuroda, Non-invasive MR thermography using the water proton chemical shift, Int J Hyperthermia 2005, 21, 547−560.
- R.D. Peters, P. S. Hinks, R.M. Henkelman, Ex vivo tissue-type independence in proton-resonance frequency shift MR thermometry, Magn. Reson. Med. 1998, 40, 454−459.
- K. Kuroda, K. Oshio, R.V. Mulkern, F.A. Jolesz, Optimization of chemical shift selective suppression of fat, Magn. Reson. Med. 1998, 40, 505−510.
- N. McDannold, Quantitative MRl-based temperature mapping based on the proton resonant frequency shift: review of validation studies, Int. J. Hyperthermia 2005,21,533−546.
- C. Weidensteiner, B. Quesson, B. Caire-Gana, et. al., Realtime MR temperature mapping of rabbit liver in vivo during thermal ablation, Magn. Reson. Med. 2003, 50, 322−330.
- J.A. Zwart, F.C. Vimeux, C. Delalande, P. Canioni, C.T. Moonen, Fast lipid-suppressed MR temperature mapping with echo-shifted gradient-echo imaging and spectral-spatial excitation, Magn. Reson. Med. 1999, 42, 53−59.
- J.F. Schenck, The role of magnetic susceptibility in magnetic resonance imaging: MRI magnetic compatibility of the first and second kinds, Med. Phys. 1996, 23,815−850.
- R. Stollberger, P.W. Ascher, D. Huber, W. Renhart, H. Radner, F. Ebner, Temperature monitoring of interstitial thermal tissue coagulation using MR phase images, J. Magn. Reson. Imaging 1998, 8, 188−196.
- I.R. Young, J.V. Hajnal, I.G. Roberts, et. al., An evaluation of the effects of susceptibility changes on the water chemical shift method of temperature measurement in human peripheral muscle, Magn. Reson. Med. 1996, 36, 366—374.
- R.D. Peters, R.S. Hinks, R.M. Henkelman, Heat-source orientation and geometry dependence in protonresonance frequency shift magnetic resonance thermometry, Magn. Reson. Med. 1999, 41, 909—918.
- R.D. Peters, R.M. Henkelman, Proton-resonance frequency shift MR thermometry is affected by changes in the electrical conductivity of tissue, Magn. Reson. Med. 2000, 43, 62−71.
- P.A. Bottomley, E.R. Andrew, RF magnetic field penetration, phase shift and power dissipation in biological tissue: implications for NMR imaging, Phys. Med. Biol. 1978, 23, 630−643.
- J.R. MaeFall, D.M. Prescott, H.C. Charles, T.V. Samulski, .H MRI phase thermometry in vivo in canine brain, muscle, and tumor tissue, Med. Phys. 1996, 23,1775−1782.
- A.M. El-Sharkawy, M. Schar, P.A. Bottomley, E. Atalar, Monitoring and correcting spatio-temporal variations of the MR scanner’s static magnetic field, MAGMA 2006, 19, 223−236.
- S.K. Das, J. Macfall, R. McCauley, et. al., Improved magnetic resonance thermal imaging by combining proton resonance frequency shift (PRFS) and apparent diffusion coefficient (ADC) data, Int. J. Hyperthermia 2005, 21, 657−667.
- S.L. Fossheim, K.A. Il’yasov, J. Hennig, A. Bjornerud, Thermosensitive paramagnetic liposomes for temperature control during MR imaging-guided hyperthermia: in vitro feasibility studies, Acad. Radiol. 2000, 7, 1107−1115.
- L.H. Lindner, H.M. Reinl, M. Schlemmer, R. Stahl, M. Peller, Paramagnetic thermosensitive liposomes for MR-thermometry, Int. J. Hyperthermia 2005, 21, 575−588.
- L. Frich, A. Bjornerud, S. Fossheim, T. Tillung, I. Gladhaug, Experimental application of thermosensitive paramagnetic liposomes for monitoring magnetic resonance imaging guided thermal ablation, Magn. Reson. Med. 2004, 52, 13 021 309.
- N. McDannold, S.L. Fossheim, H. Rasmussen, H. Martin, N. Vykhodtseva, K. Hynynen, Heat-activated liposomal MR contrast agent: initial in vivo results in rabbit liver and kidney, Radiology 2004, 230, 743−752.
- S.K. Pakin, S.K. Hekmatyar, P. Hopewell, A. Babsky, N. Bansal, Noninvasive temperature imaging with thulium 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetramethyl-l, 4,7,10-tetraacetic acid (TmDOTMA-), NMR Biomed. 2006, 19,116−124.
- S.K. Hekmatyar, R.M. Kerkhoff, S.K. Pakin, P. Hopewell, N. Bansal, Noninvasive thermometry using hyper fine-shifted MR signals from paramagnetic lanthanide complexes, Int. J. Hyperthermia 2005, 21, 561−574.
- D.E. Woessner, S. Zhang, M.E. Merritt, A.D. Sherry, Numerical solution of the bloch equations provides insights into the optimum design of PARACEST agents for MRI, Magn. Reson. Med 2005, 53, 790−799.
- S. Zhang, C.R. Malloy, A.D. Sherry, MRI thermometry based on PARACEST agents, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17 572−17 573.
- R.N. Muller, L. Vander Elst, S. Laurent, Spin transition molecular materials: intelligent contrast agents for magnetic resonance imaging, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8405−8407.
- H. Jaimes, MR temperature measurement in liver tissue at 0.23 T with a steady-state free precession sequence, Magn. Reson. Med. 2002, 47, 940−947.
- C. Bohris, W.G. Schreiber, J. Jenne, I. Simiantonakis, R. Rastert, H.J. Zabel, P. Huber, R. Bader, G. Brix, Quantitative MR temperature monitoring of high-intensity focused ultrasound therapy, Magn. Reson. Imaging 1999, 17, 603−610.
- V. Rieke, K. Butts Pauly, Echo combination to reduce temperature measurement errors in the presence of fat, Proceedings 24th Annual Meeting ISMRM- Seattle, WA. 2006.
- N. McDannold, K. Hynynen, F. Jolesz, MRI monitoring of the thermal ablation of tissue: effects of long exposure times, J. Magn. Reson. Imaging 2001, 13, 421−427.
- C. Weidensteiner, N. Kerioui, B. Quesson, et. al., Stability of real-time MR temperature mapping in healthy and diseased human liver, J. Magn. Reson. Imaging 2004, 19, 43 8−446.
- J.Y. Guo, E.G. Kholmovski, L. Zhang, E.K. Jeong, D.L. Parker DL, k-space inherited parallel acquisition (KIPA): application on dynamic magnetic resonance imaging thermometry, Magn. Reson. Imaging 2006, 24, 903−915.
- J.A. Bankson, R.J. Stafford, J.D. Hazle, Partially parallel imaging with phase-sensitive data: Increased temporal resolution for magnetic resonance temperature imaging, Magn. Reson. Med. 2005, 53, 658−665.
- R.J. Stafford, J.D. Hazle, G.H. Glover, Monitoring of high-intensity focused ultrasound-induced temperature changes in vitro using an interleaved spiral acquisition, Magn. Reson. Med. 2000, 43, 909−912.
- K. Scheffler, Fast frequency mapping with balanced SSFP: theory and application to proton-resonance frequency shift thermometry, Magn. Reson. Med. 2004, 51, 1205−1211.
- V. Paliwal, A.M. El-Sharkawy, X. Du, X. Yang, E. Atalar, SSFP-based MR thermometry, Magn. Reson. Med 2004, 52, 704−708.
- V. Rieke, B. Hargreaves, K. Butts Pauly, PRE shift thermometry using multiple-acquisition phasecycled SSFP, Conf. Proc. 6th Interventional MRI Symposium- 2006.
- R. Salomir, B.D. de Senneville, C.T. Moonen, A fast calculation method for magnetic field inhomogeneity due to an arbitrary distribution of bulk susceptibility, Concepts in Magnetic Resonance Part B: Magnetic Resonance Engineering 2003, 19 B, 26−34.
- S. Morikawa, T. Inubushi, Y. Kurumi, S. Naka, K. Sato, K. Demura, T. Tani, H.A. Haque, Feasibility of respiratory triggering for MR-guided microwaveablation of liver tumors under general anesthesia, Cardiovasc Intervent. Radiol. 2004, 27, 370−373.
- M. Lepetit-Coiffe, B. Quesson, O. Seror, E. Dumont, B. Le Bail, C.T. Moonen, H. Trillaud, Real-time monitoring of radiofrequency ablation of rabbit liver by respiratory-gated quantitative temperature MRI, J. Magn. Reson. Imaging 2006,24,152−159.
- K.K. Vigen, B.L. Daniel, J.M. Pauly, K. Butts, Triggered, navigated, multi-baseline method for proton resonance frequency temperature mapping with respiratory motion, Magn. Reson. Med. 2003, 50, 1003−1010.
- A.V. Shmatukha, CJ.G. Bakker, Correction of proton resonance frequency shift temperature maps for magnetic field disturbances caused by breathing, Phys. Med. Biol. 2006, 51,4689−4705.
- J.H. Kim, E.W. Hahn, Clinical and biological studies of localized hyperthermia, Cancer Res. 1979, 39, 2258−2261.
- S. Thomsen, Pathologic analysis of photothermal and photomechanical effects of laser-tissue interactions, Photochem. Photobiol. 1991, 53, 825−835.
- S.A. Sapareto, W.C. Dewey, Thermal dose determination in cancer therapy, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1984, 10, 787−800.
- M.W. Dewhirst, B.L. Viglianti, M. Lora-Michiels, M. Hanson, P.J. Hoopes, Basic principles of thermal dosimetry and thermal thresholds for tissue damage from hyperthermia, Int. J. Hyperthermia 2003, 19, 267−294.
- M.G. Mack, R. Straub, K. Eichler, et. al., Percutaneous MR imaging-guided laser-induced thermotherapy of hepatic metastases, Abdom. Imaging 2001, 26, 369−374.
- S.L. Hokland, M. Pedersen, R. Salomir, B. Quesson, H. Stodkilde-Jorgensen, C.T. Moonen, MRI-guided focused ultrasound: methodology and applications, IEEE Trans. Med. Imaging 2006, 25, 723−731.
- C.J. Diederich, W.H. Nau, A.B. Ross, et. al., Catheter-based ultrasound applicators for selective thermal ablation: progress towards MRI-guided applications in prostate, Int. J. Hyperthermia 2004, 20, 739−756.
- K.K. Vigen, J. Jarrard, V. Rieke, J. Frisoli, B.L. Daniel, K. Butts Pauly, In vivo porcine liver radiofrequency ablation with simultaneous MR temperature imaging, J. Magn. Reson. Imaging 2006, 23, 578−584.
- Q. Zhang, Y.C. Chung, J.S. Lewin, J.L. Duerk, A method for simultaneous RF ablation and MRI, J. Magn. Reson. Imaging 1998, 8, 110−114.
- J.A. Moriarty, J.C. Chen, C.M. Purcell, et. al., MRI monitoring of interstitial microwave-induced heating and thermal lesions in rabbit brain in vivo, J. Magn. Reson. Imaging 1998, 8, 128−135.
- B. Quesson, J.A. de Zwart, C.T. Moonen, Magnetic resonance temperature imaging for guidance of ther mother ару, J. Magn. Reson. Imaging 2000, 12, 525 533.
- J.C. Duplan, L. Mahi, J.L. Brunet, Chem. Phys. Letters V. 413, N 4−6, 2005, P. 400.
- Эйзенберг, В. Кауцман, Структура и свойства воды, JL, Гидрометиздат, 1975.
- Ed. F. Franks, Water. A Comprehensive Treatise, Vol. 1−7, NY, Plenum Press, 1972.
- B.K. Погорелый, И. П. Грагеров, Исследование быстрого протонного обмена методом протонного резонанса, Успехи химии, т. 39, № 10, с. 18 561 885 (1970).
- Н.Д Сергеева, В. Н. Торочешников, Н. М. Сергеев, Медленный протонный обмен в воде в газовой фазе, Вестник МГУ, Сер. 2, Химия, т. 51, № 2, с. 123−127 (2010).
- Н. J. Bakker, Н.К. Nienhuys, Delocalization of Protons in Liquid Water, Science 297, p. 587−590 (2002).
- P.L. Geissler, C. Dellago, D. Chandler, J. Hutter, M. Parrinello, Autoionization in Liquid Water, Science 291, p. 2121−2124 (2001).