[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

摘要

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。

主权项

1.一种气体波谱的角度和弛豫时间常数T1同时测量方法，其特征在于，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；步骤4、将步骤3中获得的自由感应衰减信号FID1和自由感应衰减信号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，具体包括以下步骤：步骤4.1、将自由感应衰减信号FID1、自由感应衰减信号FID2组合排序，得到研究对象在变定重复时间TR3下的超极化气体的自由感应衰减信号FID3，定义变定重复时间TR3为TR3(k)，在1≤k≤N时，TR3(k)＝a(k‑1)+b，在N<k≤2N+1时，TR3(k)＝b，k＝1，2，…，2N+1，且k为实数，定义自由感应衰减信号FID3为FID3(k)，在1≤k≤N时，FID3(k)＝FID1，在N<k≤2N+1时，TR3(k)＝FID2；步骤4.2、将自由感应衰减信号FID3进行快速傅立叶变换得到研究对象在变定重复时间TR3下的超极化气体的波谱F1，并对超极化气体的波谱F1进行相位校正，得到研究对象在变定重复时间TR3下的超极化气体的相位校正后的波谱F2，计算波谱F2的实部积分值M，定义实部积分值M为M(p)，p＝1，2，…，2N+1，且P为实数；步骤4.3、对实部积分值M进行自归一化，得到研究对象在累加可变重复时间TR4下的超极化气体的信号S1；定义信号S1为S1(i)，S1(i)＝(M(i+1+N)×M(1))/(M(i+1)×M(N+1))，步骤4.4、对超极化气体的信号S1进行前向自归一化，得到研究对象在相减可变重复时间TR5下的超极化气体的弛豫信号S2，其中，定义弛豫信号S2为S2(i)，i＝1时，S2(1)＝S1(1)/S1(1)，2≤i≤N时，S2(i)＝S1(i)/S1(i‑1)，定义相减可变重复时间TR5为TR5(i)，TR5(i)＝TR1(i)‑TR2(i)；步骤4.5、对弛豫信号S2进行求自然对数计算，得到自然对数信号S3；步骤4.6、定义自然对数信号S3为S3(i)，对自然对数信号S3根据公式S3(i)＝(1/T₁)×TR5(i)进行最小二乘拟合，得到研究对象的超极化气体的自旋‑晶格弛豫时间常数T₁；步骤4.7、对实部积分值M的后N+1项进行自归一化，得到研究对象的超极化气体的射频脉冲衰减信号S4；其中，定义射频脉冲衰减信号S4为S4(j)，S4(j)＝M(j+N)/M(N+1)；步骤4.8、根据射频脉冲衰减信号S4，获得射频脉冲衰减信号S5，定义射频脉冲衰减信号S5为S5(i)，i＝1时，S5(1)＝S4(1)/S4(1)，2≤i≤N时，步骤4.9、对射频脉冲衰减信号S5根据公式S5(i)＝(cosθ_r)^i‑1进行最小二乘拟合，得到实际的射频脉冲的激发角度θ_r。