[发明专利]一种气体波谱的角度和弛豫时间常数T1同时测量方法

说明书

本发明公开了一种基于超极化气体波谱的角度和T₁同时测量方法，首先收集超极化气体；研究对象获得超极化气体；在一次屏气内，固定射频脉冲的激发角度θ，采集研究对象的超极化气体的磁共振波谱，得到研究对象在可变重复时间TR1下的超极化气体的自由感应衰减信号FID1，以及在固定重复时间TR2下的超极化气体的自由感应衰减信号FID2；将FID1、FID2进行处理，得到实际的射频脉冲的激发角度θ_r和研究对象的超极化气体的自旋‑晶格弛豫时间常数T₁。本发明可以同时获得角度和T₁的解析解，并缩短采样时间，降低对硬件的要求，工程实现和数据处理简单易行。

技术领域

本发明涉及磁共振波谱技术领域，具体涉及一种气体波谱的角度和弛豫时间常数T₁同时测量方法。适用于以超极化气体为造影剂的射频脉冲激发角度精确控制、T₁测量等。

背景技术

磁共振波谱(Magnetic Resonance Spectroscopy,MRS)根据样品中的观测核在磁场中受到射频(radiofrequency,RF)脉冲的激励而发生核磁共振的现象，利用电子系统接收到样品产生的磁共振信号，将所得数字信号进行频谱变换，可以重建出磁共振波谱。常规的MRS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泵的方法，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。H₂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。但是，这时超极化气体处于非稳态，由于自旋-晶格弛豫(T₁弛豫)及射频脉冲激发，其非热平衡极化度会迅速衰减，且不可恢复。这导致超极化气体MRS不同于常规的质子MRS。

在超极化气体磁共振实验中，RF脉冲模块需要输出特定的电压值以实现对观测核的可控翻转角度激发，并且样品的T₁测量中也需要精确的电压控制。此外，一方面，受仪器硬件限制，实验中只能设置有限个数不同激发角度的RF脉冲；另一方面，在人体和动物肺部超极化实验中，通常需要屏气采集数据，这需要短的采集时间。目前常用的测量RF脉冲角度θ的方法易受T₁弛豫影响，采样时间过长，拟合误差较大，需要设置多个激发角度，对硬件要求较高。

此外，还有利用磁共振成像方法进行超极化气体的激发角度测量，但是这些方法需要多次屏气，导致采集时间较长并且容易受到不同屏气下气体量不同的影响。因此，针对上述问题，需要发展一种用于超极化气体波谱的角度和T₁快速测量方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种气体波谱的角度和弛豫时间常数T₁同时测量方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种气体波谱的角度和弛豫时间常数T₁同时测量方法，包括以下步骤：

步骤1、收集超极化气体；

步骤2、研究对象获得超极化气体；

步骤3、在一次屏气内，固定射频脉冲的激发角度θ，采集研究对象的超极化气体的磁共振波谱，得到研究对象在可变重复时间TR1下的超极化气体的自由感应衰减信号FID1，以及在固定重复时间TR2下的超极化气体的自由感应衰减信号FID2，

其中，定义可变重复时间TR1为TR1(i)，TR1(i)＝a(i-1)+b，i＝1，2，…，N， N≥2，a>0，b>0，且i、N、a、b均为实数，N为射频脉冲激发次数，

定义固定重复时间TR2为TR2(j)，TR2(j)＝b，j＝1，2，…，N+1，且j为实数；