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Imaging Microstructure: Ma ization Transfer Modelling
ISMRM 2015 educational program
John G. Sled, Ph.D. john.sled@utoronto.ca
Highlights
• Ma ization transfer is an MRI technique that generates contrast based on the exchange
of ma ization between macromolecules (proteins, lipids, cell-membranes) and water.
• Biophysical models of ma ization transfer enable intrinsic properties of tissue to be esti-
mated and improve the specificity of imaging methods based on these models.
Target Audience
• Imaging physicists with an interest in tative imaging of tissue microstructure.
Purpose
The goals of this syllabus contribution are: to provide an introduction to ma izaton transfer
contrast; to present a biophysical model that describes the signal behaviour in an MRI experiment;
and to compare different imaging strategies imating the parameters of this biophysical model.
What is ma ization transfer?
Ma ization transfer is an MRI technique that generates contrast based on the exchange of mag-
netization between macromolecules (proteins, lipids, cell-membranes) and water. First applied to
MRI in 1989 by Wolf & Balaban [27], this technique has been widely used to in research studies
to monitor changes in tissue structure that occur with development and disease. In the context of
MRI, ma ization transfer is narrowly defined a change of ma ization between the nuclei
of hydrogen atoms bound to macromolecules and those bound to water. This is distinguished from
chemical exchange saturation transfer (CEST) where the exchange is with hydroden nuclei from
compounds [25] or the nuclear overhauser effect which deals more generally with exchange
between dissimilar spin populations. Ma ization transfer can occur by physical (chemical) ex-
change of hydrogen atoms or by transfer of s
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