تعيين نرخ تبادل شيميايي عامل‌هاي كنتراست CEST در تصويربرداري مولكولي تشديد مغناطيسي در شرايط حالت دائمي

تبادل شيميايي در اثر فرايند انتقال اشباع از طريق اعمال پالس اشباع كننده‌ي الكترومغناطيسي به رشته پالس تصويربرداري اسكنر تشديد مغناطيسي، اثر CEST ناميده مي شود. اثر CEST عمدتا به زمان هاي استراحت، نرخ تبادل شيميايي، غلظت عامل كنتراست و ويژگي هاي پالس اشباع كننده‌ي الكترومغناطيسي بستگي دارد. ميزان وابستگي نرخ تبادل شيميايي به برخي از شاخص هاي باليني از جمله pH، دما و مصرف گلوكز، امكان تشخيص غير تهاجمي و زودهنگام برخي از بيماري ها را فراهم مي كند. در اين مقاله براي تعيين و اندازه گيري نرخ تبادل شيميايي در قالب يك رابطه‌ي بسته‌ي رياضي، تحليل كمي از اثر CEST در قالب يك تابع هدف جديد ارائه شده است. اعمال روش هاي مبتني بر گراديان روي تابع هدف محدب‌گونه‌ي پيشنهادي، توصيف جديدي را از دامنه‌ي بهينه‌ي پالس اشباع كننده‌ي الكترومغناطيسي مستطيلي ارائه كرده است. معكوس گيري از اين توصيف، ضمن ارائه‌ي بيان تحليلي جديدي از نرخ تبادل، نمايش ساده تري براي عامل هاي كنتراست CEST داراي فركانس تشديد بالا در قالبي ناوابسته به ميزان غلظت عامل كنتراست را فراهم كرده است. ارزيابي تابع هدف و روابط پيشنهادي از طريق مقايسه با روش هاي معتبر برگرفته از حل معادلات بلاخ-مك‌كانل با استفاده از داده هاي پارامتري و واقعي انجام شده است. متوسط مجذور خطاي نسبي تابع هدف بر مبناي داده هاي پارامتري 7.25% بوده و براي روابط پيشنهادي دامنه‌ي بهينه‌ي پالس اشباع كننده‌ي الكترومغناطيسي و نرخ تبادل شيميايي با استفاده از داده هاي واقعي به ترتيب 6.3% و 4.2% است.