[发明专利]一种用于人体肺部的快速功能磁共振成像方法

说明书

本发明公开了一种用于人体肺部的快速功能磁共振成像方法，首先收集超极化气体，将其作为造影剂；获得人体肺部的位置信息；人体肺部获得超极化气体后，使用双向非对称多回波成像的方法对人体肺部进行超极化气体成像，获得多个回波时间的左右半回波；将左右半回波合并为相应回波时间的全回波数据；通过非线性共轭梯度算法获得溶解态信号的各个回波时间的回波图像和气态信号的各个回波时间的回波图像。其中利用气态信号的各个回波图像获得B₀场图。本发明降低了RF脉冲损耗超极化气体带来的图像伪影，且降低了溶解态信号的图像伪影。

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，具体涉及一种用于人体肺部的快速功能磁共振成像方法。适用于以超极化气体为造影剂的人体肺部的功能磁共振成像，如采样时间短的肺部气血交换功能成像、肺癌检测、分子影像等。

背景技术

传统的磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)根据样品中的观测核在磁场中受到射频脉冲(radio frequency pulse,RF pulse)的激励而发生核磁共振的现象，使用梯度线圈对样品进行空间编码，利用电子系统接收到样品产生的磁共振信号，将其进行频谱变换，重建出磁共振图像。常规的MRI多用于水或脂质中的H原子。对于惰性气体原子，通常利用自旋交换光抽运的方法，使得其非热平衡时的磁化矢量远高于稳态，即惰性气体核获得了较高的极化度，这种方法称为超极化气体技术。H气和惰性气体在室温条件下，核自旋极化度一般为10^-6量级，而超极化技术可将惰性气体的核自旋极化度增加4-5个量级，以弥补原子密度较低的因素，实现超极化气体磁共振成像。

在超极化气体磁共振成像常用的惰性气体核中，¹²⁹Xe具有良好的化学位移敏感性，且可溶解于肺组织/血浆(197ppm，相对于肺泡内的气态¹²⁹Xe，TP信号)和红细胞(217ppm，相对于肺泡内的气态¹²⁹Xe，RBC信号)中，成为溶解态¹²⁹Xe(DP信号)，溶解态¹²⁹Xe的表观自旋-自旋弛豫时间常数(T₂*)极短。由于溶解态¹²⁹Xe和肺泡内的气态¹²⁹Xe(0ppm，GP信号)进行动态交换，这可以用来模拟肺部氧气的气血交换过程。由于溶解态¹²⁹Xe中TP和RBC信号的化学位移相差约20ppm，在1.5特斯拉(1.5T)的磁场中约为350Hz，这使得传统的MRI无法有效分离TP和RBC信号。但这类似于传统MRI中水和脂肪内质子的频率差异，因此可以基于考虑B₀场不均匀性和T₂*衰减的质子的多点水脂分离方法(多点Dixon方法，SB Reeder等,J Magn Reson Imaging 2007；25:644-652)，通过溶解态¹²⁹Xe MRI分离TP和RBC信号。这使得基于多点Dixon方法的肺部气血交换功能MRI探测成为可能。