用于磁共振化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像的cestr測(cè)量方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及醫(yī)學(xué)影像，尤其涉及一種用于磁共振化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像的CESTR 測(cè)量方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁共振化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移（Chemical Exchange Saturat ion Transfer，CEST)成 像是一種對(duì)分子內(nèi)部和外部組織特性很敏感的成像方法，因其可以對(duì)內(nèi)生和外生CEST組 織成像，該方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于腫瘤分子追蹤、PH分析等等?；瘜W(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像是一 種新的內(nèi)源性分子影像學(xué)成像方法，它使用全新的對(duì)比機(jī)制，通過(guò)選擇性飽和可交換的質(zhì) 子或分子，把飽和的能量通過(guò)化學(xué)交換轉(zhuǎn)移給水，通過(guò)測(cè)量水分子信號(hào)的變化間接獲得生 物體組織分子特性和環(huán)境特性?；瘜W(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像是一種相對(duì)較新的分子成像方法， 它的原理為：與水質(zhì)子共振頻率不同的可交換質(zhì)子，首先被射頻脈沖飽和。當(dāng)質(zhì)子和水進(jìn)行 化學(xué)交換的時(shí)候，飽和的能量也同時(shí)被轉(zhuǎn)移給水，引起水信號(hào)的降低。因?yàn)槿苜|(zhì)質(zhì)子的濃度 很低（微摩爾每升到毫摩爾每升），單單是飽和轉(zhuǎn)移還是不能夠產(chǎn)生可辨別的水信號(hào)的變 化的。如果溶質(zhì)質(zhì)子有足夠快的轉(zhuǎn)移頻率和充分長(zhǎng)的飽和時(shí)間，那么就會(huì)增強(qiáng)這種能量轉(zhuǎn) 移效果，最終可以在水信號(hào)中觀察出來(lái)，這使得低濃度的溶質(zhì)可以直接成像。這種飽和效果 通過(guò)沒(méi)有進(jìn)行飽和和進(jìn)行飽和的信號(hào)比來(lái)表示，一般稱之為Z譜或者CEST譜。然而這種譜 上是包含水頻率附近的的直接飽和效果的，會(huì)干擾CEST效果的檢測(cè)。因?yàn)橹苯语柡蜁r(shí)關(guān)于 水對(duì)稱的，所以通常使用不對(duì)稱的分析方法。這種方法把溶質(zhì)分子的飽和效果與其關(guān)于水 頻率對(duì)稱的化學(xué)位移的飽和效果相減。該方法假設(shè)水的直接飽和和質(zhì)子的轉(zhuǎn)移飽和時(shí)獨(dú)立 的，而且直接飽和是對(duì)稱的。
[0003] CEST成像常規(guī)全Z譜采集通常是非常耗時(shí)并且信噪比比較低，在臨床應(yīng)用中不夠 理想。Dopfert等提出了一種用梯度對(duì)化學(xué)偏移進(jìn)行編碼并且用一個(gè)飽和脈沖就能飽和所 有化學(xué)位移的方法，大幅降低了掃描時(shí)間，但是這要求成像物體在化學(xué)位移這個(gè)維度是均 勻的，這往往是不現(xiàn)實(shí)的，特別是在體實(shí)驗(yàn)。Zhou等提出了一種在氨基質(zhì)子及其對(duì)側(cè)采集 6個(gè)頻率點(diǎn)，重復(fù)8次得到高信噪比的方法，同時(shí)采集一個(gè)額外的全Z譜來(lái)校正磁場(chǎng)不均勻 性。常規(guī)Z譜采集都是使用等密度采集，但是采集到的一些數(shù)據(jù)能夠提供給CEST特性描 述的信息是有限的。實(shí)際上，CEST對(duì)比度可以用可交換質(zhì)子和對(duì)側(cè)化學(xué)位移決定。近期， Υ. K. Tee, A. A. Khrapitchev等提出了一種最優(yōu)化采集方法，使用迭代搜集算法選出對(duì)感興 趣參數(shù)（交換速率和濃度，水的位置）影響最大的化學(xué)位移，在這些化學(xué)位移進(jìn)行飽和成 像，對(duì)可交換質(zhì)子的化學(xué)交換熟慮和濃度進(jìn)行定量分析。雖然這種方法相對(duì)常規(guī)方法來(lái)說(shuō)， 對(duì)參數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確性都有很大的提高，但是該方法在搜索感興趣參數(shù)影響大的化學(xué)位移的 時(shí)候是需要相關(guān)參數(shù)大致范圍的先驗(yàn)知識(shí)的，而相關(guān)參數(shù)的先驗(yàn)是很難估計(jì)的，特別是在 體的情況下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于磁共振化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像的CESTR測(cè)量方法和系統(tǒng)。
[0005] 根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于磁共振化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像的 CESTR測(cè)量方法，包括：
[0006] 在圖像采集區(qū)域內(nèi)確定感興趣區(qū)域；
[0007] 在所述感興趣區(qū)域內(nèi)的進(jìn)行圖像的密集采集，對(duì)剩余區(qū)域進(jìn)行圖像的稀疏采集；
[0008] 獲取WASSR圖像和Z譜圖像；
[0009] 通過(guò)WASSR得到磁場(chǎng)偏移圖；
[0010] 對(duì)Z譜進(jìn)行BO校正后，進(jìn)行插值或擬合，再計(jì)算得到CESTR。
[0011] 上述方法，所述密集采集包括使用小步長(zhǎng)進(jìn)行采集，所述稀疏采集包括使用大步 長(zhǎng)進(jìn)行采集。
[0012] 上述方法，所述小步長(zhǎng)為小于常規(guī)等密度采集方法步長(zhǎng)，所述大步長(zhǎng)為大于常規(guī) 等密度采集方法步長(zhǎng)。
[0013] 上述方法，所述感興趣區(qū)域包括水分子、可交換質(zhì)子和對(duì)側(cè)化學(xué)位移。
[0014] 根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于磁共振化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像的 CESTR測(cè)量系統(tǒng)，包括采集模塊和處理模塊；
[0015] 所述采集模塊，用于在圖像采集區(qū)域內(nèi)確定感興趣區(qū)域，在所述感興趣區(qū)域進(jìn)行 圖像的密集采集，對(duì)剩余區(qū)域進(jìn)行圖像的稀疏采集；
[0016] 所述處理模塊，用于獲取圖像的WASSR序列和Z譜序列，通過(guò)所述WASSR序列得到 磁場(chǎng)偏移圖，對(duì)所述Z譜序列先進(jìn)行BO校正后，進(jìn)行插值或擬合，再計(jì)算得到CESTR。
[0017] 上述系統(tǒng)，所述采集模塊還用于使用小步長(zhǎng)進(jìn)行密集采集，使用大步長(zhǎng)進(jìn)行稀疏 米集。
[0018] 上述系統(tǒng)，所述小步長(zhǎng)為小于常規(guī)等密度采集方法步長(zhǎng)，所述大步長(zhǎng)為大于常規(guī) 等密度采集方法步長(zhǎng)。
[0019] 上述系統(tǒng)，在常規(guī)等密度采集方法步長(zhǎng)為0. 5ppm時(shí)，所述小步長(zhǎng)的取值范圍為 [0· lppm，0. 5ppm),所述大步長(zhǎng)的取值范圍為（0· 5ppm，2ppm]。
[0020] 上述系統(tǒng)，所述感興趣區(qū)域包括水分子、可交換質(zhì)子和對(duì)側(cè)化學(xué)位移。
[0021] 根據(jù)本申請(qǐng)的第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于磁共振化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像的 CESTR測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述 處理器用于根據(jù)所述計(jì)算機(jī)指令執(zhí)行以下步驟：
[0022] 在圖像采集區(qū)域內(nèi)確定感興趣區(qū)域；
[0023] 在所述感興趣區(qū)域內(nèi)的進(jìn)行圖像的密集采集，對(duì)剩余區(qū)域進(jìn)行圖像的稀疏采集；
[0024] 獲取WASSR圖像和Z譜圖像；
[0025] 通過(guò)WASSR得到磁場(chǎng)偏移圖；
[0026] 對(duì)Z譜進(jìn)行BO校正后，進(jìn)行插值或擬合，再計(jì)算得到CESTR。
[0027] 由于采用了以上技術(shù)方案，使本申請(qǐng)具備的有益效果在于：
[0028] 在本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】中，由于在感興趣區(qū)域進(jìn)行密集采集，而在其他區(qū)域稀 疏采集，使得Z譜中重要的信息得到更多的關(guān)注，從而提高CESTR估計(jì)的準(zhǔn)確性，可在相同 甚至更短的掃描時(shí)間內(nèi)，在不同的信噪比和存在磁場(chǎng)不均勻性的情況下，使得CESTR估計(jì) 的準(zhǔn)確性得到提高，同時(shí)，無(wú)需可交換質(zhì)子化學(xué)特性的先驗(yàn)，提供了一種直接且相對(duì)常規(guī)方 法來(lái)說(shuō)，能夠更準(zhǔn)確測(cè)量CESTR的方法和系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本申請(qǐng)的方法在一種實(shí)施方式中的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0031] 實(shí)施例一：
[0032] 如圖1所示，本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠糜诖殴舱窕瘜W(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移成像的CESTR測(cè)量方法， 其一種實(shí)施方式，包括以下步驟：
[0033] 步驟102 :在圖像采集區(qū)域內(nèi)確定感興趣區(qū)域。
[0034] 感興趣區(qū)域包括水分子、可交換質(zhì)子和對(duì)側(cè)化學(xué)位移。對(duì)側(cè)化學(xué)位移是關(guān)于水對(duì) 稱的化學(xué)位移，設(shè)水的頻率為Oppm的話，比如可交換質(zhì)子相對(duì)水的化學(xué)位移是3. 5ppm，那 么對(duì)側(cè)則為-3. 5ppm。
[0035] 步驟104 :在所述感興趣區(qū)域內(nèi)的進(jìn)行圖像的密集采集，對(duì)剩余區(qū)域進(jìn)行圖像的 稀疏采集。
[0036] 密集采集包括使用小步長(zhǎng)進(jìn)行采集，稀疏采集包括使用大步長(zhǎng)進(jìn)行采集。小步長(zhǎng) 和大步長(zhǎng)是相對(duì)而言的，一般來(lái)說(shuō)，Z譜采集的步長(zhǎng)為0. 5ppm，小步長(zhǎng)指的是小于0. 5ppm的 步長(zhǎng)，大步長(zhǎng)指的是大于0. 5ppm的步長(zhǎng)，所以小步長(zhǎng)是相對(duì)等密度采集的步長(zhǎng)來(lái)說(shuō)更小的 步長(zhǎng)，大步長(zhǎng)是相對(duì)等密度采集的步長(zhǎng)來(lái)說(shuō)更大的步長(zhǎng)。具體取值根據(jù)實(shí)際情況定，需要綜 合考慮采集時(shí)間。在一種實(shí)施方式中，在常規(guī)等密度采集方法步長(zhǎng)為〇. 5ppm時(shí)，小步長(zhǎng)的 取值范圍為[0· lppm，0.5ppm),大步長(zhǎng)的取值范圍為（0.5ppm，2ppm]。
[0037] 步驟106 :獲取圖像的WASSR序列和Z譜序列。
[0038] 圖像的WASSR序列和Z譜序列可通過(guò)如下公式計(jì)算得到：
[0040] 其中，Wl是射頻幅度，Δ ω是飽和脈沖的位移，Δ cos是可交換質(zhì)子的化學(xué)位移， I。是沒(méi)有施加射頻飽和脈沖時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度。具體可采用