[發(fā)明專(zhuān)利]一種氣體波譜的角度和弛豫時(shí)間常數(shù)T1同時(shí)測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711405510.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108152769B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周欣;謝軍帥;李海東;孫獻(xiàn)平;葉朝輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01R33/44
• 分類(lèi)號(hào): G01R33/44;G01R33/46
• 代理公司: 武漢宇晨專(zhuān)利事務(wù)所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于超極化氣體波譜的角度和T₁同時(shí)測(cè)量方法，首先收集超極化氣體；研究對(duì)象獲得超極化氣體；在一次屏氣內(nèi)，固定射頻脈沖的激發(fā)角度θ，采集研究對(duì)象的超極化氣體的磁共振波譜，得到研究對(duì)象在可變重復(fù)時(shí)間TR1下的超極化氣體的自由感應(yīng)衰減信號(hào)FID1，以及在固定重復(fù)時(shí)間TR2下的超極化氣體的自由感應(yīng)衰減信號(hào)FID2；將FID1、FID2進(jìn)行處理，得到實(shí)際的射頻脈沖的激發(fā)角度θ_r和研究對(duì)象的超極化氣體的自旋?晶格弛豫時(shí)間常數(shù)T₁。本發(fā)明可以同時(shí)獲得角度和T₁的解析解，并縮短采樣時(shí)間，降低對(duì)硬件的要求，工程實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單易行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁共振波譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體波譜的角度和弛豫時(shí)間常數(shù)T₁同時(shí)測(cè)量方法。適用于以超極化氣體為造影劑的射頻脈沖激發(fā)角度精確控制、T₁測(cè)量等。

背景技術(shù)

磁共振波譜(Magnetic Resonance Spectroscopy,MRS)根據(jù)樣品中的觀(guān)測(cè)核在磁場(chǎng)中受到射頻(radiofrequency,RF)脈沖的激勵(lì)而發(fā)生核磁共振的現(xiàn)象，利用電子系統(tǒng)接收到樣品產(chǎn)生的磁共振信號(hào)，將所得數(shù)字信號(hào)進(jìn)行頻譜變換，可以重建出磁共振波譜。常規(guī)的MRS多用于水或脂質(zhì)中的H原子。對(duì)于惰性氣體原子，通常利用自旋交換光泵的方法，使得其非熱平衡時(shí)的磁化矢量遠(yuǎn)高于穩(wěn)態(tài)，即惰性氣體核獲得了較高的極化度，這種方法稱(chēng)為超極化氣體技術(shù)。H₂氣和惰性氣體在室溫條件下，核自旋極化度一般為10^-6量級(jí)，而超極化技術(shù)可將惰性氣體的核自旋極化度增加4-5個(gè)量級(jí)。但是，這時(shí)超極化氣體處于非穩(wěn)態(tài)，由于自旋-晶格弛豫(T₁弛豫)及射頻脈沖激發(fā)，其非熱平衡極化度會(huì)迅速衰減，且不可恢復(fù)。這導(dǎo)致超極化氣體MRS不同于常規(guī)的質(zhì)子MRS。

在超極化氣體磁共振實(shí)驗(yàn)中，RF脈沖模塊需要輸出特定的電壓值以實(shí)現(xiàn)對(duì)觀(guān)測(cè)核的可控翻轉(zhuǎn)角度激發(fā)，并且樣品的T₁測(cè)量中也需要精確的電壓控制。此外，一方面，受儀器硬件限制，實(shí)驗(yàn)中只能設(shè)置有限個(gè)數(shù)不同激發(fā)角度的RF脈沖；另一方面，在人體和動(dòng)物肺部超極化實(shí)驗(yàn)中，通常需要屏氣采集數(shù)據(jù)，這需要短的采集時(shí)間。目前常用的測(cè)量RF脈沖角度θ的方法易受T₁弛豫影響，采樣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，擬合誤差較大，需要設(shè)置多個(gè)激發(fā)角度，對(duì)硬件要求較高。

此外，還有利用磁共振成像方法進(jìn)行超極化氣體的激發(fā)角度測(cè)量，但是這些方法需要多次屏氣，導(dǎo)致采集時(shí)間較長(zhǎng)并且容易受到不同屏氣下氣體量不同的影響。因此，針對(duì)上述問(wèn)題，需要發(fā)展一種用于超極化氣體波譜的角度和T₁快速測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種氣體波譜的角度和弛豫時(shí)間常數(shù)T₁同時(shí)測(cè)量方法。

本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種氣體波譜的角度和弛豫時(shí)間常數(shù)T₁同時(shí)測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1、收集超極化氣體；

步驟2、研究對(duì)象獲得超極化氣體；

步驟3、在一次屏氣內(nèi)，固定射頻脈沖的激發(fā)角度θ，采集研究對(duì)象的超極化氣體的磁共振波譜，得到研究對(duì)象在可變重復(fù)時(shí)間TR1下的超極化氣體的自由感應(yīng)衰減信號(hào)FID1，以及在固定重復(fù)時(shí)間TR2下的超極化氣體的自由感應(yīng)衰減信號(hào)FID2，

其中，定義可變重復(fù)時(shí)間TR1為T(mén)R1(i)，TR1(i)＝a(i-1)+b，i＝1，2，…，N， N≥2，a>0，b>0，且i、N、a、b均為實(shí)數(shù)，N為射頻脈沖激發(fā)次數(shù)，

定義固定重復(fù)時(shí)間TR2為T(mén)R2(j)，TR2(j)＝b，j＝1，2，…，N+1，且j為實(shí)數(shù)；