[发明专利]一种通过制备多个核自旋单态和/或单态序，对多个基团和/或分子同时选择性检测的方法

说明书

本发明公开了一种通过同时制备多个基团和/或分子的核自旋单态和/或单态序，实现对多个基团和/或分子选择性检测的脉冲序列方法。本发明以AGG分子为例，提出将AGG分子的两对非耦合的基团信号同时制备成核自旋单态和/或单态序，利用脉冲梯度场消除核自旋单态和/或单态序以外的其他磁共振信号，进而实现AGG分子中多个基团信号的同时选择性观测。本发明还公开了同时检测AGG分子中基团AGG‑A和Tau分子中基团Tau‑C与基团Tau‑D的方法。本方法首次实现了自旋体系多个核自旋单态和/或单态序同时制备和信号选择。与以往方法相比，本发明所述的方法具有更高的灵敏度和更好的选择性，能够进一步拓展磁共振的应用范围。

技术领域

本发明属于磁共振技术领域，具体涉及一种通过同时制备多个基团和/或分子的核自旋单态和/或单态序，实现对多个基团和/或分子的选择性检测的脉冲序列方法。

背景技术

核自旋单态和/或单态序是一种特殊的量子态，其制备过程与分子结构特点密切相关。同时，核自旋单态和/或单态序不受外加梯度脉冲的影响。基于以上特点，核自旋单态和/或单态序可作为一种分子选择性滤波技术：通过其制备过程实现分子信号的选择，而通过在合适的时间施加梯度场脉冲以消除体系中非核自旋单态和/或单态序的磁共振信号，进而实现对某一基团或者分子磁共振信号的选择性观测。不过，现有的方法仅适用于对体系中单个基团和/或分子进行核自旋单态和/或单态序的制备。因此，基于现有方法，仅可实现对体系中单个基团和/或分子信号的选择性观测。同时制备多个基团和/或分子的核自旋单态和/或单态序，实现对多个基团和/或分子的选择性检测的脉冲序列方法还未有报道。

发明内容

不同于以往核自旋单态和/或单态序制备技术，本发明创新性地实现了多个基团和/或分子的核自旋单态和/或单态序的同时制备，进而实现了对多个基团和/或分子磁共振信号的同时选择性检测。由于现有核自旋单态和/或单态序制备技术在对多个核自旋体系进行同时多频率精准激发方面存在局限，因此现有技术无法直接用于多个基团和/或分子的核自旋单态和/或单态序的同时制备。为了解决这一问题，本发明设置合理的脉冲宽度和初始功率，通过GRAPE数值计算方法，计算得到效率高于99％的数值脉冲，数值脉冲可以包含N个小脉冲单元，每个脉冲单元的幅度和相位值不同。解决了对多个基团和/或分子同时进行核自旋单态制备的脉冲序列设计难题。

对于实际应用中由多种复杂分子组成的研究体系，本发明提出的方法实现了对多个基团和/或分子磁共振信号的同时选择性检测。在磁共振波谱应用中，本发明提出的方法可以实现对存在相互作用的分子/基团的同时选择性检测。这对研究基团间和分子间相互作用具有重要意义。在磁共振成像应用中，基于对多个基团和/或分子信号的同时激发和选择能显著提高了待测磁共振信号的强度。

本发明提出的方法基于磁共振技术，具有快速、无创、无辐射等特点，能精确、灵敏地测量生物体中多个特定基团和/或分子的信号。在生物学、医学等领域具有重要的应用价值，是一种新的独创技术。其具体技术方案如下：

本发明提供了一种同时制备并选择性检测多个基团和/或分子的核自旋单态和/或单态序的方法，所述方法通过利用优化控制方法实现多频率磁共振信号的同时精准激发，同时制备多个基团和/或分子的核自旋单态和/或单态序，实现对多个基团和/或分子磁共振信号的同时选择性检测，所述方法包括以下核心步骤：

步骤i：通过脉冲将多个基团和/或分子同时从热平衡态转化为单态和/或单态序；

步骤ii：通过施加梯度场消除体系中非单态和/或单态序信号；

步骤iii：同时将多个基团和/或分子的核自旋单态转化为可观测态，采集磁共振信号，实现对多个基团和/或分子信号的同时选择性观测。

本发明所述方法能够实现对多个基团和/或分子磁共振信号的同时选择性检测。

所述基团选自丙氨酸-甘氨酸-甘氨酸(AGG)分子的基团AGG-A和基团AGG-B、牛磺酸(Tau)分子的基团Tau-C和基团Tau-D等。