【正文】 I 的成像基礎 [15]。當前臨床所用超導 磁鐵 ， 磁場強度 有 到 (特徐州醫(yī)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 斯拉 )，常見的為 和 ；動物實驗用的小型 MRI 則有 、 與 等多種主磁場強度。 梯度場：用來產(chǎn)生并控制 磁場 中的梯度，以實現(xiàn) NMR 信號的空間編碼。 （ 2） 射頻 系統(tǒng) 射頻 （ RF）發(fā)生器：產(chǎn)生短而強的射頻場，以脈沖方式加到樣品上，使樣品中的氫核產(chǎn)生 NMR 現(xiàn)象。 （ 3） 計算機圖像重建系統(tǒng) 由 射頻 接收器送來的信號經(jīng) A/D 轉換器 ，把模擬信號轉換成數(shù) 學信號，根據(jù)與觀察層面各體素的對應關系，經(jīng)計算機處理，得出層面圖像數(shù)據(jù)，再經(jīng) D/A 轉換器 ，加到圖像顯示器上，按 NMR 的大小，用不同的灰度等級顯示出欲觀察層面的圖像。 MRH 對于流速 緩慢或停止的液體（如腦脊液、膽汁、尿液靜脈血等）非常靈敏，成高信號，而使實質性器官和流動液體（如動脈血）成低信號，從而達到水成像效果。目前，隨著快速成像技術的采用，大大縮短了掃描時間，圖像質量進一步優(yōu)良，從而使 MRH的應用更加廣泛 [17]。 磁共振血管成像 （ MRA） MRA 技術包括多薄層塊重疊采集技術、動態(tài)對比增強 MRA、對比增強 MRA伴磁化傳遞技術和螺旋 MRA 等 [18]，明顯提高了 MRA 質量，已應用于腹主動脈、腎動脈、四肢及肺動脈，用對比劑團跟蹤，可做動態(tài)及全身 MRA。 MRA 正逐漸替代常規(guī)的腦、胸、腹部大血管和四肢的 X 射線血管對比，預計今后常規(guī)的 X 射線血管對比將僅用于某些介入治療的導引和外科手術前。它包含磁共振彌散加權成像、磁共振灌注成像、血樣水平依賴性成像、皮層定位徐州醫(yī)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 成像和動脈學標記技術，這些新技術都基于回波平面技術的發(fā)展 [19]。綜合應用上述技術，即可對發(fā)病時間 6h 的超急性腦梗做出早期診斷，這對及時實施溶栓治療至關重要 [20]。 MRI 有良好的組織對比分辨率，無射線人工偽影，能清楚顯示病灶位置與相鄰器官（尤其是血管）的空間關系，又無離子輻射，減少了放射科醫(yī)生和患者受 X 射線損傷的危險。磁共振導引介入技術尚處于開發(fā)和初步臨床應用階段，如開發(fā)能快速成像且具有良好圖像的掃描參數(shù)和 脈沖序列，實施 MRI 導引可實時監(jiān)控穿刺針方向和導管行徑；研制MR 使用的導絲和導管，以便開展磁共振導引血管介入技術等。對比劑是用來縮短成像時間、提高成像對比度和清晰度的一種成像增強對比劑 ,它能改變體內(nèi)局部組織中水質子的弛豫速率 ,提高正常與患病部位的成像對比度 ,從而顯示體內(nèi)器官的功能狀態(tài) [21]。 T1 對比 劑 近幾年來，納米結構 T1對比 劑因其較好的穩(wěn)定性、生物相容性、藥 代 動力學，以及較長的體內(nèi)循環(huán)時間這些特點而漸受歡迎。 離子型納米結構 T1對比 劑是通過連接、包裹等方式將小分子 對比 劑負載到大分子 (如線性低聚物和聚合體等 )或者剛性無機納米結構中形成納米尺寸的 對比劑。 另一種由過渡金屬和鑭系金屬形 成的無機納米粒子型 T1對比劑，其表面有大量的金屬離子，會產(chǎn)生較大的磁矩，并且它們有相對較小的 r2/r1值。 另外，氧化錳納米粒子作為 T1對比劑也越來越受研究中青睞。 Lee 課題組也合成了中空的氧化錳納米粒子作為T1對比劑，不 僅提高了成像靈敏度，同時還具有熒光成像、藥物運輸、腫瘤靶向等功能 [29]。 超順磁性氧化鐵 (SPIO，粒徑小于 30nm)納米粒子網(wǎng)狀內(nèi)皮組織吸收，在肝、脾、骨髓等組織會器官處富集會大大縮短 T2弛豫時間，SPIO 作為 T2對比 劑的典型代表，已經(jīng)臨床多年，如 Feridex IV Resovist Lumirem進行肝臟 對比 、追蹤成像等 [30]。如鐵酸鹽。 此外，一些金屬合金 (如 FeCo[32]， FePt[33,34]， FeNi[35]等 )納米粒子也有較高T2弛豫率，但是它們在體內(nèi)不易降解會導致慢性中毒，限制了 其在生物醫(yī)藥領域的應用。例如 ， Yang 小組制備出了釓配合物標記的四氧化三鐵 T1/T2 雙模式對比劑。通過 T2 成像模式對裸鼠肝部進行觀察，再以 T1 成像模式輔助糾錯，提高了診斷的準確性 [36]。 Cheon 小 組 制 備 的MnFe2O4SiO2Gd2O(CO3)2核殼結構的雙模式對比劑，可通過改變二氧化硅的厚度調整 T1和 T2弛豫率 [38]。 GdDTPA 的作用原理： GdDTPA 是一種順磁性物質， Gd3+具有 7 個不成對電子，其不成對電子與質子一樣為偶極子，具有磁距。在無徐州醫(yī)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 順磁性物質的情況下，組織的 T T2 弛豫是由質子之間的偶極子 偶極子相互作用，形成局部磁場波動所引起的。此時，大 部分電子的運動頻率與 Larmor 頻率相近，而使鄰近質子的 T T2弛豫時間縮短，即形成所謂質子偶極子 電子偶極子之間的偶極子 偶極子相互作用，引起所謂質子磁豫增強，其結果造成 T1和 T2弛豫時間縮短。然而，隨著 GdDTPA 濃度增加， T2 縮短效應漸趨明顯，當 GdDTPA 濃度大大高于臨床劑量， T2 縮短甚著，以致 T2 的增強作用掩蓋了 T1 增強作用，此時如采用 T2 或T2*加權成象，含對比劑部分組織則顯示為低信號，這 種情況稱為陰性 對比 。由此可見， MRI 對比劑對組織信號強度的影響與其在組織中的濃度有非常密切的關系。 GdDTPA 的臨床應用常規(guī)劑量為每千克體重 ， FDA 最大允許劑量為每千克體重 。增強掃描有助于發(fā)現(xiàn)病變和病變的鑒別診斷； （ 2）垂體腺瘤或微腺瘤的檢查； （ 3）腦灌注加權成像，主要用于急性腦缺血的檢查，也可用于腫瘤等病變的檢查和研究； （ 4）腹部臟器如肝膽胰脾及腎臟的動態(tài)增強掃描； （ 5）心臟灌注加權成像，可顯示心肌缺血，延時掃描還可評價心肌活性； （ 6）對比增強 MRA（ CEMRA）； （ 7）全身其他部位病變的檢查，特別是腫瘤病變的檢出、診斷及鑒別診斷； （ 8）可用于部分碘過敏病人的腎動脈 X 線 對比 或腎排泄性 對比 。 GdDTPA 的副作用發(fā)生率很低，文獻報道為 ％ ~％，多表現(xiàn)為頭暈、一過性頭痛、惡心嘔吐、皮疹等。出現(xiàn)嚴重反應者多原有呼吸系統(tǒng)疾病或過敏病史 [39]。目前，大多數(shù)作者認為主要與徐州醫(yī)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 釓劑本身的化學毒性有關。 Fe 3O4 磁共振成像： 磁共振對比 (MRI)屬于標準的醫(yī)學檢測方法。肝、脾網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中的Kupffer 氏細胞將 Fe3O4納米粒子作為血液中的異物進行吞噬而進入肝、脾組織，而異常組織 (如腫瘤 )中網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)較少，因而較少吞噬 Fe3O4 納米粒子，由此形成 Fe3O4 納米粒子在正 常組織和異常組織的分布差別，能顯著增加對比成像效果。 磁分離： 磁性納米粒子在分離癌細胞和正常細胞方面經(jīng)動物臨床試驗已獲成功，顯示出了引人注目的應用前景。利用磁性納米粒子分離癌細胞的技術主要使用約 50nm 的 Fe3O4 納米粒子。這種聚合物便可在外加磁場的作用下用來分離細胞 、 DNA 或細菌。 靶向藥物載體： 磁性納米粒子表面包覆高分子，在外部再與蛋白相結合可以注入生物體中，這種技術目前尚在實驗階段，已通過了動物臨床實驗。韓濤等 [41]進行了納米磁性藥物載體的阿霉素吸附脫附實驗，研究表明，磁性載藥微球在水中可以緩慢地釋放藥物，并保持了亞微米級的粒 徑。如果將磁流體放置在一功率足夠大、頻率足夠高的交變磁場中，給予一些特殊的物理效應，如磁滯效應、弛豫效應等，磁流體將交變磁場能量轉變?yōu)闊崮?，使周圍介質升溫，這種現(xiàn)象稱為磁流體的熱效應 (MFH)。其具體方法是：將磁流體與親合劑充分混合后注入到靶細胞中，由于細胞的吞噬和融合作用，磁流體會進入到細胞中，再將靶細胞置于功率足夠大、頻率足夠高的交變磁場中。東南大學對用于這種磁過熱治療的磁性納米材料進行了研究[42]。 MnO 磁性納米粒子 (magic nanoparticles)作為一種納米晶體，以其優(yōu)越的物理特性（順磁性、比表面積大、寬頻帶強吸收等）在傳感器及電極材料 [4345]、磁記錄[4647]、磁性光學器件 [48]、催化 [4950]、磁性顏料以及吸波材料等方面顯示出巨大的應用價值 [51]。目前，順磁性納米粒子引起了廣泛關注，特別是在分子細胞水平上作為特效的生物標記。 氧化錳納米材料在催化、電化學、吸附和磁性質等方面顯示了許多特殊的物理和化學性質，因而常被用做離子篩、分子篩、催化材料、鏗離子二次電池的正極材料和新型磁性材料等。錳元素是常見的變價金屬元素，其氧化數(shù)可以從 +2 到十 7。氧化錳 納米粒子作為電極材料 [6061]，催化劑 [6260]，磁性材料 [64]等有廣泛的應用，而在生物醫(yī)學方面也扮演著越來越重要的角色。 徐州醫(yī)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁 4 氧化錳納米粒子的制備 油酸錳復合物的制備 實驗試劑 所用化學試劑均是分析純； 四水合氯化錳（ MnCl2?4H2O，滬試，國藥集團化學試劑有限 公司）； 油酸鈉（ C18H33NaO2，滬試， 國藥集團化學試劑有限 公 司）； 乙醇（ C2H6O，滬試， 國藥集團化學試劑有限 公司 ）； 正己烷（ C6H14，滬試， 國藥集團化學試劑有限 公司）。 實驗步驟 稱取 的四水合氯化錳和 的油酸鈉加入由 30mL 的乙醇， 40mL的水和 70mL 的正己烷組成的混合溶液中；將燒杯中混合溶液充分溶解后，轉移到 250mL 的三頸燒瓶中；將混合溶液加熱攪拌到 70℃，在此溫度下保持過夜。 徐州醫(yī)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁 實驗結果 按照實驗步驟一步步做下來，得到桃紅色的油酸錳復合物，如圖 41 所 示。 實驗器材 電子天平（上海精密科學儀器有限公司）； 舒美超聲波清洗器，型號： KQ218（ 昆山市超聲儀器有限公司）； 智能恒溫磁力攪拌器，型號： ZNCLS（上海司樂儀器有限公司）； 電熱恒溫鼓風干燥箱，型號： DHG9023A（上海精宏實驗設備有限責任公司）； XHC 旋渦混合器（金壇市白塔新寶儀器廠）； 高速冷凍離心機（ MicRocl2R）； 高速臺式離心機（上海安亭科學儀器廠），型號： TGL16C，輸入功率 250VA，電源電壓： 220V，頻率： 50HZ，最大容量： 56mL，最高轉速： 16000r/min。在溶液溫度到 300℃時，溶液顏色變?yōu)榛揖G色，表明 MnO 納米粒子核形成，繼續(xù)加熱 1h；冷卻至室溫后，加入 20mL 的水洗分液，干燥后 徐州醫(yī)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 正己烷， 利用 舒美超聲波清洗器分散粒子，加入 80mL 的丙酮，沉淀粒子；用丙酮洗幾次，以每管 30mL 的量裝入 2 個 50mL 的離心管，每管 25mL 裝入 2 個 50mL的離心管，分兩次利用高速臺式離心機進行離心處理，離心方式調到 4000r/min，時間為 15min；離心后，去掉上層液，再 加 30mL 的丙酮后，利用 XHC 旋渦混合器充分混勻后，再 進行離心，重復兩次； 每支加入二氯甲烷 1mL 混勻后，分為5 支離心管，每支 1mL；利用高速冷凍離心機進行離心，轉速為 12021r/min，時間為 15min；離心后取出，再加 1mL 二氯甲烷混勻后離心，重復 2 次； 將離心后的沉淀放入電熱恒溫鼓風干燥箱進行干燥，得到 油溶性 MnO NPsOA， 實驗結果 圖 42 是油性氧化錳納米粒子，是一種黑色的固體顆粒，如圖 42 所示。 實驗器材 電子天平（上海精密科學儀器有限公司）； 舒美超聲波清洗器，型號： KQ218（昆山市超聲儀器有限公司）； 智能恒溫磁力攪拌器，型號： ZNCLS（上海司樂儀器有限公司）； 電熱恒溫鼓風干燥箱，型號： DHG9023A（上海精宏實驗設備有限責任公司）； XHC 旋渦混合器（金壇市白塔新寶儀器廠）； 高速臺式離心機（上海安亭科學儀器廠），型號： TGL16C，輸入功率 250VA，電源電壓： 220V，頻率： 50HZ，最大容量： 56mL，最高轉速： 16000r/min； 全身磁共振成像設備 （ 美國 GE 公司 ）。 徐州醫(yī)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁 磁共振響應表征 為了考察合成的 MnO NPsCA 在磁共振中的成像結果，我們進行了 MRI 的掃描。 MR 掃描參數(shù)為：重復時間 （ Repetition time, TR） 4500 ms, 回波時間 （ Echo time , TE） ms，矩陣 384224，視野 （ Field of view, FOV） 14 cm14 cm，層厚 mm，層距 mm。其中 1 mg/mLMnOCA NPs 由 MnOCA NPs 溶解于 1mL 水中 而