[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

说明书

本发明公开了一种定量测量髓鞘内外水分交换速率的方法：通过FEXI序列采集图像；根据采集的图像确定出各向异性区域及该区域中每个像素点的神经纤维朝向；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，并将筛选出的图像进行数值平均；利用数值平均后的图像计算出显著交换速率AXR，表观扩散系数ADC以及过滤系数σ；显著交换速率AXR为特异性反映髓鞘内外水分子交换速率的参数。本发明提供的方法可以实现对髓鞘内外水分子交换过程的特异性检测、分析出表观的髓鞘内外的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，特别涉及一种定量测量脑白质髓鞘内外水分子交换速率的方法。

背景技术

髓鞘内外的水分子交换速率是一种可以反映髓鞘完整性和轴突微结构变化的潜在医学影像指标(Nedjati-Gilani et al.2017；Hill et al.2021)。发展一种定量测量髓鞘内外水分子交换速率的方法对了解一些髓鞘发生病变的疾病，如多发性髓鞘硬化有重要意义。目前在体测量大脑水分子交换速率临床可行的技术包括(1)基于磁共振造影剂的方法，如动态对比增强磁共振方法(Dynamic Contrast Enhance，DCE)。(2)基于扩散加权磁共振成像的交换过滤成像方法(Filter Exchange Imaging，FEXI)。其中第一种方法主要用于血管内外水分子交换速率的测量，如公开号为CN110391016A的中国专利申请。第二种方法，交换过滤成像方法FEXI由于其成像序列本身的灵活性也已表现出在测量血管内外水分子交换速率的能力，如公开号为CN111751770A的中国专利申请。然而现在仍缺少一种可以特异性测量髓鞘内外水分子交换速率的可行方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定量测量脑白质髓鞘内外水分子交换速率的方法，本发明提供的方法可以实现对髓鞘内外水分子交换过程的特异性检测、分析出表观的髓鞘内外的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：

一种定量测量脑白质髓鞘内外水分子交换速率的方法，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。

本发明提供的方法包括磁共振成像数据采集(步骤1)，和数据分析方法(步骤2-4)两部分。

在步骤(1)中，所述磁共振成像FEXI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值和多个扩散加权方向；在交换模块中设置交换时间t_m；在检测模块中设置合适的扩散加权b值和多个扩散加权方向检测经过交换时间t_m后的磁共振信号；其中在每次图像采集中，过滤模块和检测模块的扩散加权b均保持方向一致。