[發明專利]一種pH定量測量的飽和能量非均勻分布磁共振成像方法

有效

• 申請號: 202010364390.6
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111521629B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 周欣;蔣衛平;婁昕;郭茜旎;孫獻平;葉朝輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;A61B5/055
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了一種pH定量測量的飽和能量非均勻分布磁共振成像方法，包括以下步驟：配制一系列已知pH值的標準CEST造影劑溶液，測量不同pH值CEST造影劑溶液在間隔時間分別為t₁和t₂時的SEND效果；根據公式計算SEND效果比值，并繪制SEND效果比值與pH的關系曲線；對待測pH值CEST造影劑環境，測量間隔時間為t₁和t₂的SEND效果；根據公式計算不同間隔時間時的SEND效果比值；對比關系曲線，確定待測造影劑環境的pH值。本方法采用飽和能量非均勻分布磁共振方法，定量測量pH值。

技術領域

本發明屬于磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技術和分析測量領域，特別涉及基于飽和能量非均勻分布(Saturation Energy Nonuniform Distributed,SEND)效果比值的pH定量測量方法，該方法適用于磁共振成像測量造影劑環境(離體或活體環境)pH值。

背景技術

磁共振成像是診斷與評估疾病進展的重要臨床方法，具有無電離輻射、非侵入性、高空間分辨率、任意層面成像、組織對比度高等優點，在腫瘤、臟器以及軟組織病變等診斷方面具有不可替代的作用。

pH是生物體內重要的生理指標，是細胞內多種傳感器和調節器協同作用的結果。組織pH的改變直接反映生物體的代謝和病變情況，比如發生中風時，腦內代謝對氧的需求超過供給，pH穩態發生偏離，乳酸性酸中毒導致缺血組織不可逆的細胞損傷。因此，pH值是一種潛在重要和敏感的代謝狀態和疾病進展檢測指標，活體組織pH的準確檢測具有重要的臨床意義和實用價值。

目前，體內pH值的磁共振測量方法有：磷(³¹P)磁共振波譜法(³¹P-MRS)[J BiolChem,1973；248:7276–7278.]，通過檢測無機磷與磷酸肌酸之間的化學位移差，反映組織的pH值，但受限于³¹P-MRS的低信噪比，其空間和時間分辨率較低；酰胺質子轉移(APT)法[NatMed,2003；9:1085–1090.]，利用與流動肽和蛋白質相關的酰胺質子的化學交換飽和轉移(CEST)效應測量pH值，但APT對比度也受細胞含水量、酰胺含量、水T₁弛豫時間和NOE效應的影響，在蛋白質濃度或者組織水含量顯著變化時，pH測量容易出錯；內源性代謝物CEST法[JCereb Blood Flow Metab,2011；31:1743–1750.]，利用代謝物CEST效應對pH的敏感性，但是利用這些CEST效應定量pH值受濃度和T₁影響；基于CEST效應的比值方法，一種是利用具有不同化學位移和不同pH響應的可交換位點間的CEST效應比值[Contrast Media MolImaging 2013；8:301–302.]，克服了濃度和T₁的影響，但該方法要求組織環境中存在至少兩個可檢測CEST信號，限制了該方法的應用范圍；另一種是基于飽和照射功率的CEST比值方法[J Am Chem Soc,2014,136,14333-14336.]，該方法利用不同pH造影劑對飽和照射功率的不同響應定量pH，該方法只需一個pH敏感的CEST信號，但該方法在高飽和照射功率進行較長時間照射可能會導致溶液或組織的射頻能量沉積。這些方法在一定條件下可以實現對體內pH的定量檢測，但各自均存在缺點和不足。因此，需要開發新的pH定量檢測磁共振成像方法。

發明內容

為了克服現有磁共振技術對pH定量測量方法存在的缺點和不足，本發明提出一種pH定量測量的飽和能量非均勻分布(SEND)磁共振成像方法，一方面采用多次飽和照射-間隔模塊組成的飽和照射單元取代連續波飽和照射，減小飽和脈沖的占空比，從而減少被測物的SAR(Specific Absorption Rate)值；另一方面采用總能耗相同的不同間隔時間的飽和照射，CEST造影劑只需要一個pH敏感的CEST信號。

基于飽和能量非均勻分布(SEND)效果比值的pH定量測量方法，包含如下步驟：