[发明专利]一种多核素同步及谱成像一体化磁共振成像系统和方法

说明书

本发明提出了一种多核素同步及谱成像一体化磁共振成像系统和方法，系统包括谱成像模块、多核素同步成像模块和谱图重建与图像融合模块；谱成像模块：用于获得核素Nuc的谱图；多核素同步成像模块：用于核素Nuc1…Nucn的同步成像，n＝1时，Nuc1为supgt;1/supgt;H，n1时，Nucn为非supgt;1/supgt;H核素；谱图重建与图像融合模块：接收核素Nuc的谱图和核素Nuc1…Nucn的图像，并融合获得核素Nuc的化合物以及非supgt;1/supgt;H核素的空间分布信息。本发明能够同步采集不同核素的磁共振信号，重建并融合非质子核素图像，提高了采样时间效率，缩短了多核素同步成像的时间。

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是指一种多核素同步及谱成像一体化磁共振成像系统和方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)已广泛应用于临床前研究和医学诊疗。传统的磁共振成像针对质子(¹H)成像，可提供功能和形态学信息。生物体内源性的磷(³¹P)、钠(²³Na)也是磁共振敏感核素，可提供仅靠质子成像无法获得的信息；同时氟(¹⁹F)因在生物体内无背景信号、磁旋比高且其化合物的化学位移分布范围宽，有助于采用化学位移选择性激发技术进行成像，因而含¹⁹F探针常被用作靶向试剂、示踪剂、药物载体等进行在体研究。

生物体内含磷物质参与机体的能量代谢，在肿瘤的发生发展过程中，不同磷物质的比例随着各种分子事件的发生发展而动态变化。含磷物质种类多，含量的相对变化可提供丰富的生理信息，且化学位移分布宽，但距离近，难于进行单个物质的选择性激发，不能直接进行磷成像，采集目标区的磷谱是广泛采用的在体分析技术。²³Na离子广泛存在于生物体内，参与机体的生理活动，与肿瘤能量代谢、增殖、侵袭、pH值调节等众多分子事件密切相关，细胞内外钠离子浓度梯度对维持细胞的结构和功能起着重要作用。²³Na MRI可在体无创检测组织中钠离子浓度及其分布情况，为直接研究组织活力提供了窗口和机会；并且，钠是生物体内源性磁共振信号第二强的核素，因此，已成为研究生物体生理活动和代谢过程广泛选用的核素。然而，含磷物质、钠离子和外源性¹⁹F探针在生物体内部分区域富集，分布不连续，难于获得它们的空间分布信息，必须借助¹H的图像进行空间定位，即非¹H的成像通常需要与¹H MRI联合应用。

通常，非¹H与¹H MRI先后采集两种核素的图像，总的扫描时间长，长时间成像过程，运动会引入伪影，这类数据采集办法导致扫描时间增加和潜在的图像配准困难。针对这类问题，研究人员已提出了双核同步激发和同步采集的成像方法，大多是同步采集两种核素的图像，比如¹H/¹⁹F、¹H/²³Na同步成像，同步进行谱成像和多核磁共振成像的方法尚未报道。

专利CN202111190983.6中提出了一种四核素同步磁共振成像和图像重建方法，是针对四种核素结构进行同步成像的一种方法，适用于成像对象中四种核素均是单峰的场景，但不能对生物体或样本中含有多个谱峰的核素成像，比如生物体内的磷核素，不能获得多种含磷化合物的空间分布图。

发明内容

针对临床前研究、临床应用需求和现有技术存在的上述问题，本发明提出一种多核素同步及谱成像一体化磁共振成像系统和方法，系统由谱成像模块、多核素同步成像模块和谱图重建与图像融合模块构成，获得不同化合物和不同核素的空间分布信息。

本发明的技术方案是这样实现的：一种多核素同步及谱成像一体化磁共振成像系统，包括谱成像模块、多核素同步成像模块和谱图重建与图像融合模块；

谱成像模块：用于获得核素Nuc的谱图；