[发明专利]一种用于活体的化学交换饱和转移效应的定量方法

说明书

本发明公开了一种用于活体的化学交换饱和转移效应的定量方法，采样获得主磁场B0分布图；不施加梯度，通过饱和脉冲选择性饱和可交换质子的化学交换位点，采样获得第一信号强度；施加梯度，同时通过饱和脉冲选择性饱和可交换质子的化学交换位点，采样获得第二信号强度；不施加梯度也不施加饱和脉冲的情况下，采样获得初始信号强度；计算归一化的化学交换饱和转移效应。本发明方法具有重要的实用价值，能应用于动物和人体，且定量结果不受活体内磁化传递效应和核欧氏效应的影响。

技术领域

本发明属于磁共振成像方法领域，尤其是涉及一种用于活体的化学交换饱和转移效应的定量方法。该发明适用于活体磁共振成像中进行内源或外源性化学交换饱和转移效应的定量，且定量结果不受活体内磁化传递效应和核欧氏效应的影响。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是目前常用的临床医学影像方法，具有无侵入、无电离辐射、无组织穿透深度限制等优点，能提供丰富的对比信息。然而，磁共振分子影像技术的发展受到检测灵敏度和空间分辨率的限制。

化学交换饱和转移(Chemical Exchange Saturation Transfer，CEST)是一种新兴的磁共振分子影像技术。当存在与水质子发生化学交换的可交换质子时，可以通过射频脉冲选择性饱和可交换质子，从而将饱和效应转移到水质子上。化学交换饱和转移方法通过水质子信号的变化来间接探测可交换质子，将检测灵敏度提高三个量级以上，实现毫摩尔量级的磁共振分子影像。活体成像时，内源性的酰胺质子、肌酸、粘多糖以及葡萄糖等均能产生化学交换饱和转移效应。

在活体内，其他的极化转移效应也会引起水质子信号变化，从而影响化学交换饱和转移效应的定量。主要包括磁化传递(Magnetization Transfer，MT)效应和核欧氏(Nuclear Overhauser Enhancement，NOE)效应。内源性化学交换饱和转移效应主要分布在1至4ppm区间，核欧氏效应则主要分布在-2至-5ppm的区间内，磁化传递效应的谱宽很宽，覆盖化学交换饱和转移效应和核欧氏效应的化学位移范围。化学交换饱和转移效应在活体内的定量，要尽量减少磁化传递和核欧氏效应的干扰。

现有的化学交换饱和转移的定量方法，主要是基于非对称磁化转移率(Magnetization Transfer Asymmetry,MTR_asym)计算。V.Guivel-Scharen等人[Detectionof proton chemical exchange between metabolites and water in biologicaltissues.J.Magn.Reson.1998.133:p.36-45]假设磁化传递效应以及水的直接饱和效应沿水质子的共振频率中心对称，而化学交换饱和转移效应是非对称的。通过水质子两侧信号相减，可以定量化学交换饱和转移效应。然而，磁化传递效应实际上不完全沿水质子频率对称，两侧相减时也受到核欧氏效应的干扰，化学交换饱和转移效应定量并不准确。

M.Zaiss等人[Quantitative separation of CEST effect from magnetizationtransfer and spillover effects by Lorentzian-line-fit analysis of z-spectra.J.Magn.Reson.2011.211:p.149-155.]提出使用洛伦兹线型来拟合化学交换饱和转移效应。假设化学交换饱和转移效应以及水的直接饱和效应呈现洛伦兹线型分布。该方法需要采集较多的数据用于线型拟合，同时需要确定交换池数量及大概位点的信息用于设定拟合初值。