【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁共振波谱，具体涉及一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，还涉及一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振装置，适用于基于多核磁共振技术来进行血流相关的能量代谢精细测量。
技术介绍
1、大脑的能量产生主要依靠血液中的葡萄糖供应。当脑部能量代谢提升时，局域血流量会升高，葡萄糖消耗增加，对这两者进行检测可以获得脑能量代谢的信息。当前对于监测脑部能量代谢的方法主要有磁共振成像和氟代脱氧葡萄糖-正电子发射断层扫描（18-fluoro-deoxyglucose positron emission tomography, fdg-pet）。mri通过检测脑血流变化来间接测量脑能量代谢，活跃的脑区需要更多的能量，因此血流量增加，这种方法也被称为功能磁共振成像（functional mri, fmri）。此外，mri中的磁共振波谱成像技术（magnetic resonance spectroscopy imaging, mrsi）可以通过检测脑部乳酸、磷酸肌酸等代谢物的含量来评估脑部的能量代谢情况。但是，以1h为信号源的临床mri/mrsi中图像会受到强烈组织背景信号干扰。此外，由于氧消耗与血流增加在fmri中都表现为信号增强，因此这两者难以解耦。fdg-pet可以通过测量脑部fdg的摄取来评估大脑的能量代谢，但是pet具有放射性，难以作为患者脑部能量检测的常规手段。最重要的是，上述方法都不能进行血流与代谢产物的同时检测，而这两者均受到脑部能量代谢的影响。因此，对脑能量代谢产物和脑血流量进行同时测量，实现脑血流依赖的代谢产物
2、除了1h外，还有多种原子核能够用于磁共振成像，称为多核mri。其中，31p-mrsi可以非侵入性地提供有能量代谢相关的重要信息。人体内的多种高能代谢物，以及细胞膜上的磷脂均含有31p。31p-mrsi相较于1h-mrsi具有更大的代谢物化学位移范围（31p: 30 ppm，1h: 5 ppm），且没有背景信号干扰，因此相较于1h mri能够更好地对能量代谢产物进行检测。其中，基本的高能代谢物磷酸肌酸（phosphocreatine，pcr）是31p-mrsi中的主要信号，pcr是一种可以立即使用的能量储备，可以在消耗过程中生成三磷酸腺苷（adenosine tri-phosphate，atp）。
3、超极化129xe气体mri是近些年在临床快速推广的成像技术，129xe气体吸入肺内后，首先进入肺泡，然后穿过肺泡壁进入毛细血管并溶于血液（称为溶解态129xe），随血流运送到全身。由于129xe图像没有背景信号干扰，因此天然具有评估脑部灌注信息的优势，能够对脑部能量代谢相关的脑部血流改变进行有效检测。
4、综上，结合31p的能量代谢物检测优势与129xe血流灌注检测优势，实现代谢物，血流改变的同时测量，对于获得脑血流依赖的代谢产物改变，准确评估脑部能量代谢具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，提供一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振装置。
2、本专利技术的上述目的通过以下技术手段来实现：
3、一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，包括以下步骤：
4、步骤1、采集n组受试者的待测区域的31p化学位移波谱成像数据；采集n组受试者的待测区域的129xe化学位移波谱成像数据；
5、步骤2、基于31p化学位移波谱成像数据和129xe化学位移波谱成像数据计算磷酸肌酸的平均化学位移波谱图像与血红细胞的血流灌注效率图像；
6、步骤3、对受试者进行刺激后，重复步骤1~2，获得刺激后的受试者的待测区域的磷酸肌酸的平均化学位移波谱图像与刺激后的待测区域的血红细胞的血流灌注效率图像；
7、步骤4、基于刺激前后的磷酸肌酸的平均化学位移波谱图像和血流灌注效率图像计算受试者的待测区域的血流依赖的能量代谢参数图ien-rbc。
8、如上所述步骤1中31p化学位移波谱成像数据和129xe化学位移波谱成像数据的采集包括以下步骤：
9、步骤1.1、受试者俯卧于磁共振检查床上并连接至129xe气体传输系统；
10、步骤1.2、受试者通过129xe气体传输系统持续呼吸超极化129xe气体与氧气的混合气，并进行31p同步化学位移波谱成像序列和129xe同步化学位移波谱成像序列扫描，获得31p化学位移波谱成像数据和129xe化学位移波谱成像数据。
11、如上所述步骤1.1中受试者佩戴31p同步收发射频线圈和129xe同步收发射频线圈，31p同步收发射频线圈和129xe同步收发射频线圈部分重叠且均位于线圈衬底上，129xe同步收发射频线圈通过31p陷波电路、129xe发射接收切换开关与129xe信号滤波器连接，129xe信号滤波器和129xe前置放大器连接，31p同步收发射频线圈通过129xe陷波电路、31p发射接收切换开关与31p信号滤波器连接，31p信号滤波器和31p前置放大器连接。
12、如上所述步骤1.2中31p同步化学位移波谱成像序列和129xe同步化学位移波谱成像序列均包含周期处理部分，周期处理部分包括预损毁部分与数据采集部分，预损毁部分内，31p同步收发射频线圈和129xe同步收发射频线圈同时发射90°脉冲，之后立刻施加损毁梯度gsp将待测区域的原有的129xe磁共振信号与31p磁共振信号饱和，数据采集部分内，31p同步化学位移波谱成像序列和129xe同步化学位移波谱成像序列分别通过31p同步收发射频线圈和129xe同步收发射频线圈同时发射90°脉冲与小角度脉冲；经编码梯度genc后，分别进行31p 磁共振信号与129xe磁共振信号的采集。
13、如上所述编码梯度genc= bw/(γ(31p)×fov)，bw是采样带宽，fov是成像视野，γ(31p)为31p的旋磁比。
14、如上所述步骤2和3中，磷酸肌酸的平均化学位移波谱图像与血流灌注效率图像基于以下步骤计算：
15、步骤2.1、根据31p化学位移波谱成像数据sp (i)与129xe化学位移波谱成像数据sxe(i)，获得31p化学位移波谱图像ip(i)与129xe化学位移波谱图像ixe(i)，再通过对31p化学位移波谱图像ip(i)与129xe化学位移波谱图像ixe(i)的每个像素内的波谱进行分峰拟合，获得磷酸肌酸的化学位移波谱图像ipcr(i)与血红细胞的化学位移波谱图像irbc(i)，i = 1, 2,… n ，
16、步骤2.2、将磷酸肌酸的化学位移波谱图像ipcr(i)进行平均，获得磷酸肌酸的平均化学位移波谱图像；将待测区域的血红细胞的化学位移波谱图像irbc(i)根据如下公式进行逐点拟合，得到血流灌注效率v与信号常数因子s0，
17、，
18、其中，tr是数据采集部分的重复时间，s(itr本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述步骤1中31P化学位移波谱成像数据和129Xe化学位移波谱成像数据的采集包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述步骤1.1中受试者佩戴31P同步收发射频线圈和129Xe同步收发射频线圈，31P同步收发射频线圈和129Xe同步收发射频线圈部分重叠且均位于线圈衬底上，129Xe同步收发射频线圈通过31P陷波电路、129Xe发射接收切换开关与129Xe信号滤波器连接，129Xe信号滤波器和129Xe前置放大器连接，31P同步收发射频线圈通过129Xe陷波电路、31P发射接收切换开关与31P信号滤波器连接，31P信号滤波器和31P前置放大器连接。
4.根据权利要求2所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述步骤1.2中31P同步化学位移波谱成像序列和129Xe同步化学位移波谱成像序列均包含周期处理部分，周期处理
5.根据权利要求4所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述编码梯度Genc= BW/(γ(31P)×FOV)，BW是采样带宽，FOV是成像视野，γ(31P)为31P的旋磁比。
6.根据权利要求4所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述步骤2和3中，磷酸肌酸的平均化学位移波谱图像与血流灌注效率图像基于以下步骤计算：
7.根据权利要求1所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述步骤4刺激前的磷酸肌酸的平均化学位移波谱图像和血流灌注效率图像分别记为IPCr1和IRBC_V1，刺激后的磷酸肌酸的平均化学位移波谱图像和血流灌注效率图像分别记为IPCr2和IRBC_V2，
8.一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振装置，其特征在于，所述波谱图像计算模块中，
10.根据权利要求9所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振装置，其特征在于，所述能量代谢参数图计算模块中，
...【技术特征摘要】
1.一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述步骤1中31p化学位移波谱成像数据和129xe化学位移波谱成像数据的采集包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述步骤1.1中受试者佩戴31p同步收发射频线圈和129xe同步收发射频线圈，31p同步收发射频线圈和129xe同步收发射频线圈部分重叠且均位于线圈衬底上，129xe同步收发射频线圈通过31p陷波电路、129xe发射接收切换开关与129xe信号滤波器连接，129xe信号滤波器和129xe前置放大器连接，31p同步收发射频线圈通过129xe陷波电路、31p发射接收切换开关与31p信号滤波器连接，31p信号滤波器和31p前置放大器连接。
4.根据权利要求2所述一种用于评估血流依赖能量代谢的多核磁共振方法，其特征在于，所述步骤1.2中31p同步化学位移波谱成像序列和129xe同步化学位移波谱成像序列均包含周期处理部分，周期处理部分包括预损毁部分与数据采集部分，预损毁部分内，31p同步收发射频线圈和129xe同步收发射频线圈同时发射90°脉冲，之后立刻施加损毁梯度gsp将待测区域的原有的129xe磁共振信号与31p磁共振信号饱和，数据采集部分内，31p同步化...
【专利技术属性】
技术研发人员：周欣，张鸣，张闻达，李海东，韩叶清，孙献平，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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