[发明专利]基于多核素磁共振成像定量检测肺癌23

说明书

本发明提出了一种基于多核素磁共振成像定量检测肺癌²³Na分布的方法，建立组织总钠浓度TSC定量模型，基于磁共振成像获得TSC定量曲线；建立细胞内钠浓度ISC定量模型，基于磁共振成像获得ISC定量曲线；建立动物模型，分别采用UTE‑SQF序列和UTE‑TQF序列对动物模型进行横断位扫描成像，获得23Na‑MR图像，然后利用T2WI序列对23Na‑MR图像进行肿瘤定位，勾画感兴趣区，根据TSC定量曲线定量组织总钠浓度以及ISC定量曲线定量细胞内钠浓度。本发明可不受心脏及呼吸运动影响，在体、无创、定量检测生物组织中钠离子浓度及其分布情况，为判断组织的生存能力、细胞的完整性及其功能提供直接、定量的生物化学信息。

技术领域

本发明涉及医用核磁共振成像领域领域，特别是指一种基于多核素磁共振成像定量检测肺癌²³Na分布的方法，尤其是超高场强下钠磁共振定量检测肺癌细胞内外²³Na分布的方法。

背景技术

恶性肿瘤严重危害人类健康，是医学领域的重大难题。其中肺癌发病率快速上升，目前已经成为我国发病率和死亡率双第一的癌症。核磁共振成像技术因其无创、分辨率高、多参数成像，并可以进行功能及分子成像等特点，成为多种疾病诊断的首选影像学检测方法。但是由于受呼吸运动及心脏和动脉搏动的影响，有关肺癌的磁共振成像研究及临床应用还很少。

离子紊乱，尤其钠(²³Na)与恶性肿瘤的增殖、侵袭、转移等生物学行为相关。钠离子是生物体内普遍存在的电解质之一，广泛参与机体的生理与病理活动。由钠-钾泵控制的细胞内-外钠浓度梯度对维持细胞结构和功能的完整性起重要作用。肿瘤细胞内钠浓度显著高于正常细胞，肿瘤细胞膜对钠离子的通透性增加，细胞内钠离子浓度比正常细胞增加70％～350％。当肿瘤区域出现大面积坏死或凋亡时，由于细胞外液的填充，坏死区域的钠离子浓度迅速上升至140～150mM。钠离子异常直接会导致肿瘤微环境的特征性改变，进一步导致肿瘤的恶性生物学行为加剧。传统的钠浓度检测无法做到无创、实时、多次重复，因此具有临床应用局限性。

磁共振成像技术(MRI)是目前医学成像领域中兼具扫描无损伤性和图像高分辨率两大优点的成像技术,是一门在生物医学基础研究和疾病相关应用研究中都具有广阔前景的交叉性技术。与传统的¹H磁共振技术提供解剖学信息不同，²³Na磁共振可以提供更多功能信息，可在体检测生物组织中钠离子浓度及其分布情况，为判断组织的生存能力、细胞的完整性及其功能提供直接、定量的生物化学信息，同时提供一些与组织代谢相关的重要信息，可用于诊断疾病和评估疾病的预后及治疗效果。

虽然钠离子是生物体内具有NMR活性第二强的元素(仅低于¹H)，但是，钠离子的NMR敏感度是氢的9.2％，在体密度比氢低2000倍，信噪比要比氢低3000～20000倍。并且存在电四极矩特性，表现为双弛豫特性，且横向弛豫时间(T₂)很短，因此，必须应用很短的回波时间(TE)值来避免T₂信号的丢失。

发明内容

本发明提出一种基于多核素磁共振成像定量检测肺癌²³Na分布的方法，可不受心脏及呼吸运动影响，在体、无创、定量检测生物组织中钠离子浓度及其分布情况，为判断组织的生存能力、细胞的完整性及其功能提供直接、定量的生物化学信息，同时提供一些与组织代谢相关的重要信息，可用于诊断疾病和评估疾病的预后及治疗效果。

本发明的技术方案是这样实现的：基于多核素磁共振成像定量检测肺癌²³Na分布的方法，包括以下步骤：

(1)建立组织总钠浓度TSC定量模型，采用超短回波脉冲序列中的单量子滤波UTE-SQF序列对TSC定量模型扫描成像，并采集图像中的信号强度，获得组织总钠浓度与图像中信号强度关系的TSC定量曲线；