[发明专利]一种pH定量测量的饱和能量非均匀分布磁共振成像方法

说明书

本发明公开了一种pH定量测量的饱和能量非均匀分布磁共振成像方法，包括以下步骤：配制一系列已知pH值的标准CEST造影剂溶液，测量不同pH值CEST造影剂溶液在间隔时间分别为t₁和t₂时的SEND效果；根据公式计算SEND效果比值，并绘制SEND效果比值与pH的关系曲线；对待测pH值CEST造影剂环境，测量间隔时间为t₁和t₂的SEND效果；根据公式计算不同间隔时间时的SEND效果比值；对比关系曲线，确定待测造影剂环境的pH值。本方法采用饱和能量非均匀分布磁共振方法，定量测量pH值。

技术领域

本发明属于磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术和分析测量领域，特别涉及基于饱和能量非均匀分布(Saturation Energy Nonuniform Distributed,SEND)效果比值的pH定量测量方法，该方法适用于磁共振成像测量造影剂环境(离体或活体环境)pH值。

背景技术

磁共振成像是诊断与评估疾病进展的重要临床方法，具有无电离辐射、非侵入性、高空间分辨率、任意层面成像、组织对比度高等优点，在肿瘤、脏器以及软组织病变等诊断方面具有不可替代的作用。

pH是生物体内重要的生理指标，是细胞内多种传感器和调节器协同作用的结果。组织pH的改变直接反映生物体的代谢和病变情况，比如发生中风时，脑内代谢对氧的需求超过供给，pH稳态发生偏离，乳酸性酸中毒导致缺血组织不可逆的细胞损伤。因此，pH值是一种潜在重要和敏感的代谢状态和疾病进展检测指标，活体组织pH的准确检测具有重要的临床意义和实用价值。

目前，体内pH值的磁共振测量方法有：磷(³¹P)磁共振波谱法(³¹P-MRS)[J BiolChem,1973；248:7276–7278.]，通过检测无机磷与磷酸肌酸之间的化学位移差，反映组织的pH值，但受限于³¹P-MRS的低信噪比，其空间和时间分辨率较低；酰胺质子转移(APT)法[NatMed,2003；9:1085–1090.]，利用与流动肽和蛋白质相关的酰胺质子的化学交换饱和转移(CEST)效应测量pH值，但APT对比度也受细胞含水量、酰胺含量、水T₁弛豫时间和NOE效应的影响，在蛋白质浓度或者组织水含量显著变化时，pH测量容易出错；内源性代谢物CEST法[JCereb Blood Flow Metab,2011；31:1743–1750.]，利用代谢物CEST效应对pH的敏感性，但是利用这些CEST效应定量pH值受浓度和T₁影响；基于CEST效应的比值方法，一种是利用具有不同化学位移和不同pH响应的可交换位点间的CEST效应比值[Contrast Media MolImaging 2013；8:301–302.]，克服了浓度和T₁的影响，但该方法要求组织环境中存在至少两个可检测CEST信号，限制了该方法的应用范围；另一种是基于饱和照射功率的CEST比值方法[J Am Chem Soc,2014,136,14333-14336.]，该方法利用不同pH造影剂对饱和照射功率的不同响应定量pH，该方法只需一个pH敏感的CEST信号，但该方法在高饱和照射功率进行较长时间照射可能会导致溶液或组织的射频能量沉积。这些方法在一定条件下可以实现对体内pH的定量检测，但各自均存在缺点和不足。因此，需要开发新的pH定量检测磁共振成像方法。

发明内容

为了克服现有磁共振技术对pH定量测量方法存在的缺点和不足，本发明提出一种pH定量测量的饱和能量非均匀分布(SEND)磁共振成像方法，一方面采用多次饱和照射-间隔模块组成的饱和照射单元取代连续波饱和照射，减小饱和脉冲的占空比，从而减少被测物的SAR(Specific Absorption Rate)值；另一方面采用总能耗相同的不同间隔时间的饱和照射，CEST造影剂只需要一个pH敏感的CEST信号。

基于饱和能量非均匀分布(SEND)效果比值的pH定量测量方法，包含如下步骤：