[发明专利]一种定量测量脑白质髓鞘内外水分子交换速率的方法

权利要求书

1.一种定量测量脑白质髓鞘内外水分子交换速率的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)通过交换过滤磁共振成像FEXI序列，在多扩散加权方向下采集脑部图像；

(2)根据步骤(1)采集的部分图像确定图像中具有方向各异性结构的脑白质区域，简称为各向异性区域，并在该区域中确定每个像素点的神经纤维朝向；

(3)从步骤(1)采集的全部图像中筛选出与各向异性区域里的每个像素点的神经纤维朝向垂直的图像；

(4)利用步骤(3)中筛选出的图像计算出图像上各向异性区域里每个像素点的显著交换速率AXR、表观扩散系数ADC以及过滤系数σ，其中AXR为反映髓鞘内外水分子交换速率的参数；

在步骤(3)中从步骤(1)采集的全部图像中筛选出与各向异性区域里的每个像素点的神经纤维朝向垂直的图像，包括：

(3-1)分别计算步骤(1)里所施加的每一个扩散加权方向与各向异性区域里每个像素点的神经纤维朝向的夹角，将与像素点的神经纤维朝向的夹角大于等于75°且小于等于105°的扩散加权方向所对应的FEXI图像保留；

(3-2)如果筛选出来的与像素点的神经纤维朝向垂直的扩散加权方向的个数等于0，则省略对该像素点上髓鞘内外水分子交换速率的测量；如果个数等于1，则将该扩散加权方向对应的FEXI图像用于步骤(4)；如果个数大于1，则将这些扩散加权方向对应的FEXI图像进行数值平均用于步骤(4)；其中不同b_f，不同t_m和不同b_d下的FEXI图像分别进行平均；

步骤(4)中的AXR、ADC和σ是通过已知的t_m和计算出的不同t_m下的表观扩散系数ADC′(t_m)，对公式ADC′(t_m)＝ADC(1-σexp(-t_mAXR))采用最小平方和法拟合得到的；

ADC′(t_m)是通过公式计算得到的，其中，S_i(t_m,b₁)和S_i(t_m,b₂)是在过滤模块的扩散加权b_f不为0，交换模块的交换时间为t_m，且第i组扩散加权方向与神经纤维朝向垂直的数据，其分别对应检测模块的扩散加权为b₁和b₂下的磁共振信号；M为筛选出来的与像素点的神经纤维朝向垂直的扩散加权方向的个数；

其中平衡态下的表观扩散系数ADC′(t_m＝∞)是通过公式得到，S₀(b₁)和S₀(b₂)过滤模块设置为0扩散加权，交换模块设置为最短交换时间，检测模块的两个扩散加权设置为b₁和b₂时分别得到磁共振信号；

其中AXR即为反映髓鞘内外水分子交换速率的常数；

当采用上述扩散加权方向与神经纤维朝向垂直的FEXI图像，计算得到反映轴突水分子交换速率的常数。

2.根据权利要求1所述的定量测量脑白质髓鞘内外水分子交换速率的方法，其特征在于，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值以及设置多个扩散加权方向；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，其中在每次磁共振信号检测时过滤模块和检测模块的扩散加权方向均需保持一致。