[發(fā)明專利]一種基于核磁共振系統(tǒng)的物質(zhì)測量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010611176.6
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111721795B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 吳子岳;羅海;王偉謙;陳瀟;葉洋
• 申請（專利權）人: 無錫鳴石峻致醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 王偉

本發(fā)明實施例涉及一種基于核磁共振系統(tǒng)的物質(zhì)測量方法及系統(tǒng)，用以解決或改善現(xiàn)有技術處理數(shù)據(jù)量大的技術問題；其方法包括：向被測物質(zhì)采集幾組具有不同回波間隔的核磁共振脈沖序列回波信號并處理得到幾組帶有橫向弛豫及擴散衰減的信號；結(jié)合先驗知識對所述帶有橫向弛豫及擴散衰減的信號進行擬合得到被測物質(zhì)中成分的擴散系數(shù)、橫向弛豫時間或/和含量權重；其系統(tǒng)包括控制臺、磁體模塊以及核磁共振系統(tǒng)；本發(fā)明實施例通過采集幾組具有不同回波間隔的核磁共振脈沖序列回波信號進行擬合處理，不需采集大量數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)對被測物質(zhì)中成分的擴散系數(shù)、橫向弛豫時間或/和含量的測量。

技術領域

本發(fā)明實施例涉及一種基于核磁共振系統(tǒng)的物質(zhì)測量方法及系統(tǒng)。

背景技術

在核磁共振現(xiàn)象中，弛豫是指原子核發(fā)生共振且處在高能狀態(tài)時，當射頻脈沖停止后，將迅速恢復到原來低能狀態(tài)的現(xiàn)象。恢復的過程即稱為弛豫過程，它是一個能量轉(zhuǎn)換過程，需要一定的時間反映了質(zhì)子系統(tǒng)中質(zhì)子之間和質(zhì)子周圍環(huán)境之間的相互作用。在射頻脈沖的作用下，所有質(zhì)子的相位都相同，它們都沿相同的方向排列，以相同的角速度(或角頻率)繞外磁場進動。當射頻脈沖停止后，同相位的質(zhì)子彼此之間將逐漸出現(xiàn)相位差，即失相位。

質(zhì)子由同相位逐漸分散最終均勻分布，其宏觀表現(xiàn)為其橫向磁化強度矢量M_xy的變化。從物理學的觀點看，橫向弛豫過程是同種核相互交換能量的過程，故又稱為自旋-自旋弛豫過程。由于質(zhì)子自旋間的相互作用，其橫向磁化強度M_xy隨時間衰減。而在90°脈沖作用后，有如下關系：

M_xy(t)＝M_xymaxe-t/T₂ (1)

式(1)中，M_xy(t)為時間t時橫向磁化強度，M_xymax為時間0時的橫向磁化強度，t為從橫向磁化強度為M_xymax時開始計算的時間；

上式(1)中的T₂稱為橫向弛豫時間(transverse relaxation time)又稱自旋-自旋弛豫時間。

生物組織內(nèi)的水分子因受周圍介質(zhì)的約束，核磁共振信號被激發(fā)后，水分子在梯度磁場方向上的擴散運動將造成核磁共振信號的衰減，如果水分子在梯度磁場方向上擴散越自由，則在梯度磁場施加期間擴散距離越大，經(jīng)歷的磁場變化也越大，組織信號衰減越明顯。類似于T₂衰減，擴散導致的衰減可由下式(2)描述：

S(t)＝S_maxe^-Dbt (2)

由于在核磁共振中，采集到的信號強弱與橫向磁化矢量成正比關系，綜合考慮T₂與擴散衰減，則信號強弱與時間關系為：

S(t)＝S_maxe^-Dbt·e-t/T₂ (3)

式(2)和(3)中，S(t)為時間為t時采集到的信號強度，S_max為時間t＝0時的信號強度，D為物質(zhì)擴散系數(shù)，b通常稱為b值，是擴散加權成像和擴散張量成像描述擴散梯度強度、持續(xù)時間以及施加間隔的綜合因素所決定的系數(shù)，b值越大，對擴散越敏感。

因此，采用核磁共振系統(tǒng)通過測量每種物質(zhì)成分對應的T2時間常數(shù)和擴散系數(shù)，可實現(xiàn)對物質(zhì)的多種成分含量的測量，可用于分析物質(zhì)的特殊性質(zhì)或者應用于臨床診斷。