CN108107391B - 一种单体素定域一维高分辨同核去耦谱方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单体素定域一维高分辨同核去耦谱方法，涉及磁共振仪器。本方法在传统的二维定域相干谱后加入线性绝热扫频脉冲和同时施加的梯度构成z‑filter模块，这个模块能够有效抑制零量子相干路径及其他路径，从而获得一张纯洛伦兹吸收线型的核磁共振谱。由选择性脉冲结合选层和破坏梯度共同完成体素选取。对实验采集的数据进行后处理可得到一张只有化学位移信息的一维谱。利用本发明获取的一维定域谱能够消除由零量子相干引起的相位扭曲，从而具有较高的谱图分辨率等优点。通过使用该方法进行生物组织和活体定域谱研究，能够获得更简洁且完美的谱图信息，使定域谱具有更广泛的应用性。

Description

一种单体素定域一维高分辨同核去耦谱方法
技术领域
本发明涉及在核磁共振波谱学检测方法，尤其是涉及单体素一维定域谱方法。
背景技术
核磁共振定域谱(MRS)是获得活体生化定量信息和诊断信息的无损检测技术，是核磁共振成像(MRI)的一种强有力的补充技术，有助于临床诊断和疾病预测以及动物研究。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。定域MRS是指利用梯度场和脉冲选择性激发一小块生物组织(体素)，然后观察FID信号，并利用来自于所选择的体素的FID信号产生对应的谱图。基于自旋回波的点分解谱(Point-RESolved Spectroscopy,PRESS)和基于激励回波采样方式的受激回波采样谱方法(Stimulated Echo Acquisition Mode，STEAM)是目前两种最常用的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存在由J偶合引起谱峰分裂导致谱峰拥挤的问题，这对于谱峰信号的归属以及信号量化产生了较大的麻烦。对于含有复杂代谢物的生物组织检测，解决这种谱峰拥挤的问题就显得更为重要。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种有效简化谱图信息的单体素一维定域谱方法。使用该方法进行生物组织和活体谱学研究时，能够获得更完美且简洁的信号，从而得到更广泛的应用。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种单体素定域一维高分辨同核去耦谱方法，其特征在于包括以下步骤：
1)构造z-filter模块并编写采样序列代码，在常规二维定域相干谱后加入180度绝热线性扫频chirp脉冲和同时施加的梯度G，chirp脉冲和梯度G的持续时间相等，梯度G的幅度保持不变，最后施加的一个90度选择性脉冲将z方向的磁化矢量翻转到xy平面进行检测；
2)根据所测样品选用的体素大小及使用的谱图带宽来设定chirp脉冲的扫频范围、持续时间和对应的梯度G；
3)将所测样品放入核磁共振仪器的检测腔内，并调整所测样品在检测腔内的位置使得感兴趣区域位于腔体中心处，随后进行调谐、频率及功率校正、体素选择、匀场；
4)调谐、频率及功率校正、匀场由磁共振仪器自带的功能模块完成，体素选择功能是由选择性脉冲结合选层和破坏梯度共同作用完成的；
5)三个方向上选层梯度的强度是根据所选体素的大小和选择性脉冲的激发带宽，由磁共振仪器计算完成的；
6)设置相关实验参数并进行数据采样；
7)数据采集完成后，对采得的数据进行相应的后处理，包括获得相敏谱显示，简单调相及模式识别(多重峰减少)算法，可得到一张具有高分辨率的单体素定域纯化学位移一维谱；
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本方法在传统的二维定域相干谱(2D Localized Correlated SpectroscopY,L-COSY)后加入线性绝热扫频脉冲(chirp-π)和同时施加的梯度构成z-filter模块，这个模块能够有效抑制零量子相干路径及其他路径，从而获得一张纯洛伦兹吸收线型的核磁共振谱。由选择性脉冲结合选层和破坏梯度共同完成体素选取。对实验采集的数据进行后处理可得到一张只有化学位移信息的一维谱。利用本发明获取的一维定域谱能够消除由零量子相干引起的相位扭曲，从而具有较高的谱图分辨率等优点。通过使用该方法进行生物组织和活体定域谱研究，能够获得更简洁且完美的谱图信息，使定域谱具有更广泛的应用性。
附图说明
图1为本发明涉及到的用于单体素定域的一维高分辨同核去耦谱脉冲序列图。
图2为1摩尔/升的苏氨酸加γ-氨基丁酸溶液构成的套管样品的结构图。图中的长方形框图代表体素位置。套管外部矩形框显示的是γ-氨基丁酸的体素位置，套管内部显示的是苏氨酸的体素位置。
图3为使用本发明提出的方法(图1序列)获得的选择γ-氨基丁酸溶液体素的二维相敏J谱。
图4为选择γ-氨基丁酸溶液体素的经过对图3谱图进行模式识别(多重峰减少)算法的一维高分辨同核去耦谱(上)，常规定域J谱直接维投影图(中)，以及使用标准点分解谱方法获得的常规一维定域谱(下)。
图5为使用本发明提出的方法(图1序列)获得的选择苏氨酸溶液体素的二维相敏J谱。
图6为选择苏氨酸溶液体素的经过对图5谱图进行模式识别(多重峰减少)算法的一维高分辨同核去耦谱(上)，常规定域J谱直接维投影图(中)，以及使用标准点分解谱方法获得的常规一维定域谱(下)。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
一种单体素定域一维高分辨同核去耦谱方法，包括以下步骤：
1)构造z-filter模块并编写采样序列代码，在常规二维定域相干谱后加入180度绝热线性扫频chirp脉冲和同时施加的梯度G，chirp脉冲和梯度G的持续时间相等，梯度G的幅度保持不变，最后施加的一个90度选择性脉冲将z方向的磁化矢量翻转到xy平面进行检测；
2)根据所测样品选用的体素大小及使用的谱图带宽来设定chirp脉冲的扫频范围、持续时间和对应的梯度G；
3)将所测样品放入核磁共振仪器的检测腔内，并调整所测样品在检测腔内的位置使得感兴趣区域位于腔体中心处，随后进行调谐、频率及功率校正、体素选择、匀场；
4)调谐、频率及功率校正、匀场由磁共振仪器自带的功能模块完成，体素选择功能是由选择性脉冲结合选层和破坏梯度共同作用完成的；
5)三个方向上选层梯度的强度是根据所选体素的大小和选择性脉冲的激发带宽，由磁共振仪器计算完成的；
6)设置相关实验参数并进行数据采样；
7)数据采集完成后，对采得的数据进行相应的后处理：
(a)对采集到的数据先对直接维进行一维傅里叶变换，取其实部后并对另外一维做相同的一维傅里叶变换，完成后再取实部，即可得到一张相敏显示的二维谱；
(b)对谱图进行一定的调相并利用简单的模式识别算法对上一步得到的二维相敏谱数据进行处理可得到最终的一张具有高分辨率的单体素定域纯化学位移一维谱。
本实施例使用配备三维梯度场的瓦里安Varian 7T磁共振仪器，样品为1摩尔/升的苏氨酸加γ-氨基丁酸溶液构成的套管样品(图2)，使用的脉冲序列为高分辨同核去耦一维定域谱脉冲序列(图1)和标准的定点分辨谱Press序列及二维定域谱J-press序列。
对于γ-氨基丁酸选取的体素大小为5×5×6mm3，对于苏氨酸选取的体素大小为5×5×6mm3,两个体素大小一样但所处的空间位置不一样。利用上述的单体素定域一维高分辨同核去耦谱方法所制作的高分辨同核去耦一维定域谱脉冲序列(图1)、标准的定点分辨谱序列Press以及二维定域谱J-press序列分别获得了对应体素(图2)的二维相敏谱(图3和图5)、标准定点分辨谱以及常规J谱(图4和图6)来进行数据采样。高分辨同核去耦一维定域谱脉冲序列的定域效果和标准的定点分辨谱序列一样。
数据采样完成后，对数据进行相应的后处理，其过程如下：(a)对采集到的数据先对直接维进行一维傅里叶变换，取其实部后(可先调相)并对另外一维做相同的一维傅里叶变换，完成后再取实部，即可得到一张相敏显示的二维谱(图3和图5)；(b)利用简单的模式识别(多重峰减少)算法对上一步得到的二维相敏谱数据进行处理可得到最终的一维高分辨同核去耦定域谱(图4和图6)。
以上所述仅为本发明较佳实施例，故不能依此限定本发明的技术范围，故凡依本发明的技术实质及说明书内容所作的等效变化与修饰，均应属本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种单体素定域一维高分辨同核去耦谱方法，其特征在于包括以下步骤：
1)构造z-filter模块并编写采样序列代码，在常规二维定域相干谱后加入180度绝热线性扫频chirp脉冲和同时施加的梯度G，chirp脉冲和梯度G的持续时间相等，梯度G的幅度保持不变，最后施加的一个90度选择性脉冲将z方向的磁化矢量翻转到xy平面进行检测；
2)根据所测样品选用的体素大小及使用的谱图带宽来设定chirp脉冲的扫频范围、持续时间和对应的梯度G；
3)将所测样品放入核磁共振仪器的检测腔内，并调整所测样品在检测腔内的位置使得感兴趣区域位于腔体中心处，随后进行调谐、频率及功率校正、体素选择、匀场；
4)调谐、频率及功率校正、匀场由核 磁共振仪器自带的功能模块完成，体素选择功能是由选择性脉冲结合选层和破坏梯度共同作用完成的；
5)三个方向上选层梯度的强度是根据所选体素的大小和选择性脉冲的激发带宽，由核磁共振仪器计算完成的；
6)设置相关实验参数并进行数据采样；
7)数据采集完成后，对采得的数据进行相应的后处理：
(a)对采集到的数据先对直接维进行一维傅里叶变换，取其实部后并对另外一维做相同的一维傅里叶变换，完成后再取实部，即可得到一张相敏显示的二维谱；
(b)对谱图进行一定的调相并利用简单的模式识别算法对上一步得到的二维相敏谱数据进行处理可得到最终的一张具有高分辨率的单体素定域纯化学位移一维谱。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109142417A (zh) * 2018-09-28 2019-01-04 厦门大学 一种核磁共振同核去偶一维相敏定域谱的检测方法
CN111120236B (zh) * 2019-12-18 2022-05-06 上海大学 以耦合谐振子作为工质的量子绝热捷径热机及其绝热捷径过程的设计方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1531871A2 (en) * 2002-08-29 2005-05-25 Amersham Health R & D AB Method and apparatus for producing contrast agents for magnetic resonance imaging
CN103645453A (zh) * 2013-12-23 2014-03-19 厦门大学 一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法
CN103744043A (zh) * 2014-01-20 2014-04-23 厦门大学 一种在不均匀磁场下获取一维高分辨核磁共振谱图的方法
CN105806870A (zh) * 2016-03-11 2016-07-27 厦门大学 一种抵抗磁场不均匀的纯化学位移核磁共振谱方法
CN106645255A (zh) * 2017-01-21 2017-05-10 厦门大学 一种单体素定域一维纯化学位移核磁共振谱方法
CN106814337A (zh) * 2017-01-21 2017-06-09 厦门大学 一种无j偶合效应干扰的核磁共振横向弛豫测量方法
CN107144591A (zh) * 2017-06-23 2017-09-08 厦门大学 一种测量独立同核自旋对间接偶合模式的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7598738B2 (en) * 2008-03-07 2009-10-06 Varian, Inc. Complete structure elucidation of molecules utilizing single NMR experiment
US10197646B2 (en) * 2014-05-06 2019-02-05 Siemens Aktiengesellschaft Decoupling of parallel transmission arrays in magnetic resonance imaging
CN104198517B (zh) * 2014-09-23 2017-02-08 中国科学院昆明植物研究所 联合使用不同核的一维核磁共振混合物定量方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1531871A2 (en) * 2002-08-29 2005-05-25 Amersham Health R & D AB Method and apparatus for producing contrast agents for magnetic resonance imaging
CN103645453A (zh) * 2013-12-23 2014-03-19 厦门大学 一种获取消除标量耦合调制的单体素一维定域谱的方法
CN103744043A (zh) * 2014-01-20 2014-04-23 厦门大学 一种在不均匀磁场下获取一维高分辨核磁共振谱图的方法
CN105806870A (zh) * 2016-03-11 2016-07-27 厦门大学 一种抵抗磁场不均匀的纯化学位移核磁共振谱方法
CN106645255A (zh) * 2017-01-21 2017-05-10 厦门大学 一种单体素定域一维纯化学位移核磁共振谱方法
CN106814337A (zh) * 2017-01-21 2017-06-09 厦门大学 一种无j偶合效应干扰的核磁共振横向弛豫测量方法
CN107144591A (zh) * 2017-06-23 2017-09-08 厦门大学 一种测量独立同核自旋对间接偶合模式的方法

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