[发明专利]一种非磁共振造影剂依赖的定量测量血管内外水分子交换速度的方法

说明书

本发明公开了一种非磁共振造影剂依赖的定量测量血管内外水分交换速度的方法：基于二维扩散交换DEXSY的交换过滤成像FEXI磁共振成像序列采集图象；根据采集的图象计算出图像上每个像素点的显著交换速率AXR，显著扩散系数ADC以及过滤系数σ；采集多扩散加权强度b值扩散加权磁共振图象；根据采集的多b值扩散加权磁共振图象经拟合得到图象上每个像素点的血管密度f_IVIM；根据显著交换速率AXR和血管密度f_IVIM对血管内外水分子交换速率进行校正，得到血管内水分子流出速率k_bo。本发明提供的方法可以实现对血管内外水分子交换过程的特异性检测、分析出表观血管内外水分子交换速率和得到准确的血管内外水分子交换速率常数。

技术领域

本发明涉及磁共振成像的技术领域，特别涉及一种测量血管内外水分子交换速度的磁共振成像方法。

背景技术

血管内外水分子交换速率，可以反映血管通透性、神经血管耦合等生物信息(Dickie et al.，2019)(Rooney et al.，2015)，是一种潜在的医学影像技术。血管内外水分子交换速率的测量目前只能依赖于磁共振成像技术，目前共有两种主流方法：(1)基于磁共振造影剂的方法。该方法通过在血管内(静脉)注射磁共振造影剂(如公开号为CN110391016A的中国专利申请)，从而标记血管内水分子，实现血管内外水分子交换速率测量。该方法的主要弊端在于需要使用磁共振造影剂，一方面增加了患者的经济负担，另一方面，该造影剂不适用于肾脏功能损伤人群(Beam AS et al.，2017)。(2)基于动脉自旋标记的磁共振方法。该方法通过对动脉信号进行标记从而实现对血管内外水分子交换的测量，但该方法依赖于对动脉信号标记的有效性，且成像及信号分析复杂，目前在生物体中应用的鲁棒性较差。

因此，如何实现鲁棒性较好的非磁共振造影剂依赖的定量测量血管内外水分子交换速度，是目前本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非磁共振造影剂依赖的定量测量血管内外水分子交换速度的方法。本发明提供的方法可以实现对血管内外水分子交换过程的特异性检测、分析出表观血管内外水分子交换速率和得到准确的血管内外水分子交换速率常数。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

(1)基于二维扩散交换DEXSY的交换过滤成像FEXI磁共振成像序列采集图象；

(2)根据步骤(1)采集的图象计算出图像上每个像素点的显著交换速率AXR，显著扩散系数ADC以及过滤系数σ；

(3)采集多扩散加权强度b值扩散加权磁共振图象；；

(4)根据步骤(3)采集的多b值扩散加权磁共振图象经拟合得到图象上每个像素点的血管密度f_IVIM；

(5)根据步骤(2)中的显著交换速率AXR和步骤(4)中的血管密度f_IVIM对血管内外水分子交换速率进行校正，得到血管内水分子流出速率k_bo。

本发明提供的方法包括磁共振成像数据采集(步骤1和3)，数据分析方法(步骤2)，以及误差校正方法(步骤4和5)三个部分。

在步骤(1)中，所述FEXI磁共振成像序列包括过滤模块、交换模块和检测模块；在过滤模块和检测模块中均是单个PGSE序列；在过滤模块中设置合适的扩散加权b值；在交换模块中设置交换时间t_m；在检测模块中检测到经过交换时间t_m后的磁共振信号。

其中，过滤模块通过设置合适的扩散加权b值可以消除血管中水分子随血液流动的运动对磁共振信号带来的影响；在交换模块中，设置交换时间tm，在该交换时间内，血管内外的水分子将进行交换，进而引起水分子磁化矢量的交换；在检测模块可以检测到经过交换时间t_m后的磁共振信号。