[發(fā)明專利]一種用于人體糖原磁共振成像的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310190337.2
• 申請日: 2023-02-22
• 公開（公告）號: CN116338543A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周洋;馬雨軒;鄒超;鄭海榮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: G01R33/485
• 分類號: G01R33/485;G01R33/56;G01R33/48;G01R33/46;G01R33/465;G01R33/385;G01R33/383;G01R33/32;A61B5/055
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 張桂平

本發(fā)明涉及磁共振成像領(lǐng)域，具體涉及一種用于人體糖原磁共振成像的方法及系統(tǒng)。該方法及系統(tǒng)包括：制備不同濃度的糖原溶液樣品，對糖原溶液樣品進行MRI掃描，建立糖原信號與糖原濃度的線性關(guān)系；采集CEST實驗數(shù)據(jù)；分析CEST實驗數(shù)據(jù)，從Z譜中提取并定量糖原信號，并利用糖原信號與糖原濃度的線性關(guān)系得到糖原在特定圖像位置的濃度分布。本發(fā)明借助于糖原的中繼核Overhauser效應(yīng)，利用糖原和水的磁耦合對糖原進行特異性高靈敏度成像，實現(xiàn)對人體組織中糖原的無創(chuàng)定量與高時空分辨率成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁共振成像領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于人體糖原磁共振成像的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

糖原作為哺乳動物細胞中儲存葡萄糖的主要形式，在維持血漿葡萄糖水平和為細胞活動以及運動功能提供燃料方面發(fā)揮著重要作用。在人類中，大部分(高達90％)吸收的葡萄糖以肌肉糖原的形式沉積，正常濃度約為80mM(葡萄糖單位)，而更高濃度(200～500mM)的糖原儲存在肝臟中。眾所周知，人類的糖原代謝與動物有很大不同。為了詳細了解人類糖原代謝，以及對相關(guān)疾病進行潛在的臨床評估，需要一種非侵入性的方法來直接觀察人類糖原代謝。

雖然血糖水平可以容易地測量并用作診斷生物標志物，但組織糖原濃度的精確非侵入性測量本身具有挑戰(zhàn)性，但對于基礎(chǔ)科學(xué)和臨床應(yīng)用具有相當大的興趣。由于糖原被限制在細胞內(nèi)的位置，肝糖原含量的可靠測量一直是有問題的。組織活檢后糖原的生化測定是最古老的測量方法，但其侵入性以及肝臟內(nèi)區(qū)域差異的可能性，限制了這種方法的臨床應(yīng)用。

對于人體糖原成像方法，最常用的是使用¹³C磁共振波譜(MRS)檢測體內(nèi)糖原的方法，極大地促進了對動物和人類的糖原代謝的定量了解。大約25年前就證明了用¹³C?NMR光譜非侵入性測量肝臟和肌肉中糖原的能力。對I型和II型糖尿病患者的大量后續(xù)研究對糖尿病狀態(tài)下肌肉和肝糖原代謝的失調(diào)產(chǎn)生了有價值的見解。盡管取得了這些進展，但由于¹³C核的低天然豐度和低回旋磁比，以及通常需要的¹³C標記同位素的成本，體內(nèi)¹³C?NMR光譜學(xué)仍然受到其固有的低信噪比(SNR)的阻礙。此外，絕大多數(shù)臨床MRI掃描儀缺乏¹³C檢測能力，該技術(shù)的臨床應(yīng)用可能僅限于研究領(lǐng)域。

一方面，由于¹³C?MRS的檢測靈敏度較低，總糖原水平的測量通常在自然豐度(1.1％)下以低時間和空間分辨率或在大體積中進行。¹³C測量的額外硬件要求也進一步限制了廣泛的應(yīng)用。因此，仍然需要一種靈敏度更高、能夠快速和局部檢測人體內(nèi)糖原的方法。

另一方面，飽和轉(zhuǎn)移(ST)或化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移(CEST)MRI作為一種新興方法出現(xiàn)，成功實現(xiàn)對幾種代謝物的高分辨率檢測，包括糖原、肌酸(Cr)和磷酸肌酸(PCr)。在CESTMRI中，Z譜(類似于¹H?MR譜)顯示了不同來源的分子的增強，包括與水交換質(zhì)子的分子(例如，-NH,-NH₂,-OH利用通過羥基質(zhì)子與水交換的信號增強，糖原CEST(glycoCEST)實驗以前已經(jīng)被探索過，但羥基質(zhì)子的快速交換性質(zhì)給在頻譜中正確提取糖原CEST信號帶來了巨大挑戰(zhàn)。在ST實驗中提出了一種通過rNOE機制(glycoNOE)的糖原成像方法，并成功應(yīng)用于小鼠肝臟糖原的體內(nèi)測繪。然而，使用glycoNOE?MRI探測肌肉糖原(濃度低得多)在人類中仍然缺乏驗證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種用于人體糖原磁共振成像的方法及系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中無人體組織中糖原的無創(chuàng)定量與高時空分辨率成像的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供了一種用于人體糖原磁共振成像的方法，包括以下步驟：

S101:制備不同濃度的糖原溶液樣品，對糖原溶液樣品進行MRI掃描，建立糖原信號與糖原濃度的線性關(guān)系；

S102:采集CEST實驗數(shù)據(jù)；