CN103645453A - 一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法 - Google Patents

一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，通过在两个自旋回波模块中间加入一个同方向的90度射频脉冲构成硬脉冲标量耦合重聚模块和软脉冲标量耦合重聚模块，根据样品所包含的耦合体系情况设定所述标量耦合重聚模块中脉冲间的时间间隔τ，当满足τ与标量耦合常数J的乘积远小于1时，所述标量耦合重聚模块能够消除各种耦合系统引起的标量耦合调制效应。该方法可根据所需的回波时间TE设定硬脉冲标量耦合重聚模块的重复次数。软射频脉冲标量耦合重聚模块结合选层和破坏梯度共同完成体素选取。利用本发明获取的一维定域谱能够避免标量耦合调制引起的信号幅度和相位扭曲，获得更完美的信号,有助于谱图的归属于分析。

Description

一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法
技术领域
本发明涉及在一种获取单体素一维定域谱的方法，尤其涉及一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法。
背景技术
定域核磁共振波谱(MRS)，作为磁共振成像(MRI)技术的补充工具在活体组织的研究方面有重要应用。MRS能在活体上选择性地、无创地定量测量组织内化学成分与结构，化学环境变化和分子的存在形态，这些信息是联系生化变化和疾病病理之间的桥梁，是以往任何成像技术所无法获取的。定点分辨谱(Bottomley PA.Spatial Localization in NMR Spectroscopy in Vivo.Annalsof the New York Academy of Sciences1987;508(1):333-348.)和受激回波采样方式(Frahm J,Merboldt K-D,
Figure BDA0000444548880000011
W.Localized protonspectroscopy using stimulated echoes.Journal of Magnetic Resonance1987;72(3):502-508.)是两种最常用的获取单体素一维磁共振定域谱方法。这两种方法都能较好地获得定域谱信息，但它们采集到的信号都会受到标量耦合的调制。标量耦合是由原子核-原子核之间通过成键电子相互影响的间接作用引起的。标量耦合调制会引起信号幅度和相位的扭曲，进而引起信号量化的误差。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种获取单体素一维定域谱的方法。使用该方法进行生物组织和活体谱学研究时，能够消除标量耦合调制，获得更完美的信号，可得到广泛的应用。
为了解决上述的技术问题，本发明提供的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，主要步骤为：
1）测量样品的90度和180度射频脉冲宽度；
2）使用所述测得的90度射频脉冲作为第一个90度射频脉冲将磁化矢量由Z方向打到XY平面；
3）重复执行由硬射频脉冲标量耦合重聚模块NE次，NE由所需的回波时间TE决定；
4）执行具有体素选择功能的软射频脉冲标量耦合模块一次；
所述硬脉冲标量耦合重聚模块是在两个硬脉冲自旋回波模块中加入一个同方向的90度硬射频脉冲而构成；所述软脉冲标量耦合重聚模块是在两个软脉冲自旋回波模块中加入一个同方向的90度软射频脉冲而构成。
作为优选，一个所述标量耦合重聚模块中脉冲间的时间间隔τ是相同的。
作为优选，所述脉冲间的时间间隔τ根据所测样品所包含的耦合体系情况设定，使得脉冲间的时间间隔τ与所测样品的标量耦合常数J的乘积远小于1。
作为优选，所述第一个90度射频脉冲为90度硬射频脉冲。
作为优选，所述第一个90度射频脉冲和所述硬脉冲标量耦合重聚模块的相位相差90度。
作为优选，所述硬脉冲标量耦合重聚模块与所述软脉冲标量耦合重聚模块的相位相同。
作为优选，所述体素选择功能是由软射频脉冲标量耦合模块结合xyz三个方向上的选层梯度和破坏梯度共同作用完成的。
作为优选，所述xyz三个方向上的选层梯度的强度是根据所选体素的大小和所述选软射频脉冲的激发带宽，由磁共振仪器自动计算完成。
本发明提供的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，通过在两个自旋回波中间加入同方向的90度射频脉冲构成标量耦合重聚模块，在拥有良好定域效果的同时，去除了标量耦合调制所带来的信号幅度和相位的扭曲，能够获得更完美的信号，可得到广泛的应用。
附图说明
图1为可消除标量耦合调制的单体素一维定域谱脉冲序列图。
图2为标准的定点分辨谱脉冲序列图。
图3中：
(a)为使用标准的定点分辨谱脉冲序列获得的γ-氨基丁酸一维定域谱；
(b)为使用标准的定点分辨谱脉冲序列获得的苏氨酸一维定域谱；
(c)为使用可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列获得的γ-氨基丁酸一维定域谱；
(d)为使用可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列获得的苏氨酸一维定域谱。
图4中：
(a)为使用可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列获得的脑模型溶液一维定域谱；
(b)为使用标准的定点分辨谱脉冲序列获得的脑模型溶液一维定域谱。
图5中：
(a)为使用标准的定点分辨谱脉冲序列获得的猪脑一维定域谱；
(b)为使用可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列获得的猪脑一维定域谱。
具体实施方式
下文结合附图和实施例，对本发明做进一步说明：
本实施例使用配备三维梯度场的瓦里安Varian500MHz磁共振仪器，样品1为1mol/L的苏氨酸加γ-氨基丁酸溶液构成的套管样品，样品2为脑模型溶液，样品3为实际的猪脑装入核磁管构成的样品。使用的脉冲序列为可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列，如图1所示；和标准的定点分辨谱序列，如图2所示。
参考图1，对样品1，分别测量样品的90度和180度射频脉冲宽度，使用所述测得的90度x方向的硬射频脉冲，将磁化矢量由Z方向打到XY平面。在两个180度y方向的硬射频脉冲构成的自旋回波模块中间加入一个90度y方向的硬射频脉冲构建硬射频脉冲标量耦合重聚模块；在两个180度y方向的软射频脉冲构成的自旋回波中间加入一个90度y方向的软射频脉冲构建软射频脉冲标量耦合重聚模块。根据样品1的标量耦合常数J1设置所述硬射频脉冲标量耦合重聚模块的重复次数NE=1,硬射频脉冲标量耦合重聚模块中脉冲间的时间间隔τ1=软射频脉冲标量耦合重聚模块中脉冲间的时间间隔τ2=5毫秒，则回波时间TE=40毫秒。三个方向的选层与破坏梯度配合软射频脉冲选取γ-氨基丁酸的体素大小为1×1×8mm3，位置为(0.1,-0.9,1.3)mm，苏氨酸的体素大小为1×1×8mm3,位置为(0.1,1.5,1.3)mm。两个体素大小一样但所处的空间位置不一样。利用可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列和标准的定点分辨谱序列获得了对应γ-氨基丁酸和苏氨酸的体素的一维定域谱。参考图3（a）、图3（b）可以看出，使用可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列获得了很好的定域效果，其效果和使用标准的定点分辨谱序列一样。
对样品2，选取其体素大小为4×4×16mm3，位置为(0,0,0)mm。设置脉冲间隔τ1=τ2=5毫秒，所述硬射频脉冲标量耦合重聚模块的重复次数NE取0,2,4,6,8五个不同值，则回波时间分别为20,60,100,140和180毫秒。参考图4（a）、图4（b）可以看出，使用可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列获取的一维定域谱不受标量耦合的影响，而使用标准的定点分辨谱序列获取的一维定域谱发生了信号强度和相位的扭曲。
对样品3，同样取其体素大小为4×4×16mm3，位置为(0,0,0)mm。设置脉冲间隔τ1=τ2=5毫秒，所述硬射频脉冲标量耦合重聚模块的重复次数NE取0,1,2,3,4,5六个不同值，则回波时间分别为20,40,60,80,100和120毫秒。参考图5（a）、图5（b）可以看出，使用可消除标量耦合调制的一维定域谱脉冲序列获取的一维定域谱不受标量耦合的影响，而使用标准的定点分辨谱序列获取的一维定域谱发生了信号强度和相位的扭曲。
综上所述，本发明提供的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，通过在自旋回波中加入90度射频脉冲构成标量耦合重聚模块，在拥有良好定域效果的同时，去除了标量耦合调制所带来的信号幅度和相位的扭曲，能够获得更完美的信号，可得到广泛的应用。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，主要步骤为：分别测量样品的90度和180度射频脉冲宽度；使用所述测得的90度射频脉冲作为第一90度射频脉冲将磁化矢量由Z方向打到XY平面；重复执行硬射频脉冲标量耦合重聚模块NE次，NE由所需的回波时间TE决定；执行具有体素选择功能的软射频脉冲标量耦合模块一次；其特征在于，所述硬脉冲标量耦合重聚模块是在两个硬脉冲自旋回波模块中加入一个同方向的90度硬射频脉冲而构成；所述软脉冲标量耦合重聚模块是在两个软脉冲自旋回波模块中加入一个同方向的90度软射频脉冲而构成。
2.根据权利要求1所述的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，其特征在于，一个所述标量耦合重聚模块中脉冲间的时间间隔τ是相同的。
3.根据权利要求2所述的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，其特征在于，所述脉冲间的时间间隔τ根据所测样品所包含的耦合体系情况设定，使得脉冲间的时间间隔τ与所测样品所包含的标量耦合常数J的乘积远小于1。
4.根据权利要求1所述的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，其特征在于，所述第一90度射频脉冲为90度硬射频脉冲。
5.根据权利要求1所述的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，其特征在于，所述第一90度射频脉冲和所述硬脉冲标量耦合重聚模块的相位相差90度。
6.根据权利要求1所述的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，其特征在于，所述硬脉冲标量耦合重聚模块与所述软脉冲标量耦合重聚模块相位相同。
7.根据权利要求1所述的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，其特征在于，所述体素选择功能是由软射频脉冲标量耦合重聚模块结合xyz三个方向上的选层梯度和破坏梯度共同作用完成的。
8.根据权利要求6所述的一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法，其特征在于，所述xyz三个方向上的选层梯度的强度取决于所选体素的大小和所述软射频脉冲的激发带宽，可由磁共振仪器自动计算完成。
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