CN116098605A - 一种多核素同步一体化磁共振成像用水模及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及磁共振成像领域,特别是指一种多核素同步一体化磁共振成像用水模及其使用方法。
背景技术
磁共振成像(MRI)可以多核素、多序列、多参数、多方位成像,图像具有极佳的软组织对比度和空间分辨率,经过40多年的发展已经在临床前科研与临床诊疗中占据了重要的地位。传统的MRI针对氢(1H)核素成像,实际上所有自旋不为零的核素都可以用于核磁共振成像,比如钠(23Na)、氟(19F)、磷(31P)、氯(35Cl)等核素。生物体内源性的23Na、31P、35Cl等核素的成像可以提供许多1H成像所不能提供的代谢、细胞活性等功能信息。同时,外源性的核素由于在体内无背景信号,有利于用作靶向试剂、示踪剂、药物载体等进行在体研究,比如氟(19F)分子成像探针的应用。
非1H核素提供的生理特征等功能影像须与基于1H核素的解剖影像融合后才能使多种医学信息互相补充, 从而挖掘出疾病发展进程中的分子事件,大大提高疾病的诊断、分期和疗效评估的准确性。然而,多核素磁共振图像的融合精度受到多种因素影响,主要包括以下几点:(1)不同核素磁旋比的差异导致不同核素的图像分辨率差异大;(2)不同核素磁旋比差异大,同样的静磁场不均匀性,对不同核素图像的分辨率影响不同;(3)非1H核素在生物体内浓度低、分布不连续,难以获得解剖结构信息,从而难于从非1H核素图像中提取与1H图像相似的特征点。
现有文献CN113311372 A公开了水模及应用其的核磁共振设备的成像均匀区域的测试方法,在壳体内设置栅格,格栅是平行于或者垂直于核磁共振设备的磁体极面,可以无需经过匀场即可计算出成像均匀区域,或者是在没有特斯拉计的情况下,也能得出核磁共振设备的成像均匀区域。
现有文献CN210514600U公开了一种用于功能磁共振成像质量监控的动态水模,通过在旋转隔板将壳体内部空间分隔为多个区域,在模拟功能磁共振成像时显示不同的信号状态,用来衡量功能磁共振成像中所需的信号变化的检测能力。
上述文献公开的水模都是针对单1H核素成像,不能实现多核素同步一体化成像,且不能为多核素磁共振图像的融合提供与核素自身磁旋比差异相关的特征信息。
发明内容
本发明提出一种多核素同步一体化磁共振成像用水模及其使用方法,隔板I和隔板II根据核素磁旋比的比例设计,配合含有所有预成像核素的混合物,有利于提取到与核素图像分辨率对应的特征信息,有助于进一步提高多核素图像融合精度。
本发明的技术方案是这样实现的:一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,包括多个密封容器,密封容器内设置有交叉的隔板I和隔板II,隔板I和隔板II将密封容器分成了多个子空间,子空间之间互通,隔板I的厚度为1H核素的分辨率,隔板II的厚度为1H核素分辨率的倍,X为预成像的核素,为1H核素的磁旋比,为预成像的核素X的磁旋比,密封容器内填充有混合物,混合物中包含所有预成像的核素。
进一步地,预成像的核素共有n种,n≥2,且为整数,其中一种核素为1H核素,剩余核素为非质子核素X1、X2…Xn-1。
进一步地,当n=2时,剩余核素为非质子核素X1,密封容器共有3个,3个密封容器的分别为1H、X1、X1的磁旋比,3个密封容器隔板II的厚度依次为1H核素分辨率的1倍、、倍。
进一步地,当n≥3时,剩余核素分别为X1、X2…Xn-1,密封容器共有n个,n个密封容器的分别为1H、X1、X2…Xn-1的磁旋比,n个密封容器的隔板II的厚度依次为1H核素分辨率的1倍、、...倍。
进一步地,混合物中,预成像核素的共振频率与生物体内预成像核素的激发频率保持一致。
进一步地,混合物中,所有核素的核磁共振峰为单峰,或者核素所在的化合物与注入生物体内的外源性化合物为同一种物质。如针对生物体内含31P的多种化合物成像时,混合物中选用单峰的磷酸盐或磷酸;对于外源性19F探针进行成像时,混合物中选用外源性19F探针。
进一步地,混合物中,每种核素的浓度均高于生物体内对应核素的浓度,如浓度高出15-25%。
进一步地,密封容器为圆柱形壳体,隔板I和隔板II交叉构成十字型部件,十字型部件的上端和下端均与密封容器间隔设置,确保四个子空间之间互通。
一种多核素同步一体化磁共振成像用水模的使用方法,所述使用方法如下:将多个密封容器围绕预成像部位共面、非共线放置,确保成像所选择的层面能够切到密封容器的中心区域,且能显示出交叉的隔板I和隔板II。
进一步地,将多个密封容器围绕预成像部位等距离放置,利用弹性束缚带固定。
本发明的有益效果:
1、本发明提出的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,采集水模和生物体内不同核素的磁共振信号是同时获得的,可为多核磁共振图像融合提供特征点和结构相似形特征,为多核素图像融合奠定基础。
2、水模的隔板I和隔板II根据核素磁旋比的比例设计,配合含有所有预成像核素的混合物,有利于提取到与核素图像分辨率对应的特征信息,有助于进一步提高多核素图像融合精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为水模的结构示意图;
图2密封容器的立体图;
图3为密封容器的横截面示意图;
图4为与19F核素磁旋比对应的十字型部件;
图5为与23Na核素磁旋比对应的十字型部件;
图6为与31P核素磁旋比对应的十字型部件;
图7为与1H核素磁旋比对应的十字型部件。
密封容器1,进水口2,隔板I3,隔板II4,预成像部位5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本实施例以兔子腿部四种核素1H、19F、23Na 、31P 同步成像为例,其中19F为外源性PFOB分子成像探针,1H的平面分辨率为1毫米(mm)的应用场景。
一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,如图1-3所示,兔子腿部1H、19F、23Na、31P四核素同步成像的水模包含四个有密封容器1,四个密封容器1均为圆柱形壳体。密封容器1的上端留有两个进水口2,进水口2为螺纹孔,配合螺钉和密封O圈进行密封。
如图2和3所示,密封容器1内由一组隔板I3和隔板II4交叉嵌合构成十字型部件,十字型部件的高度短于密封容器1的内高度,十字型部件的高度中心与密封容器1的高度中心重合,即十字型部件的上端和下端均与密封容器1间隔设置,通过十字型部件将密封容器1分割成多个子空间,子空间之间互通。隔板I3和隔板II4的厚度根据成像核素中非质子(X)核素与质子(1H)的磁旋比的比例决定,其中隔板I3的厚度设计为1H的分辨率,隔板II4的厚度设计为1H核素分辨率的倍,分别与19F、23Na 、31P、1H的磁旋比对应,为1H核素的磁旋比,密封容器1、螺钉、隔板I3和隔板II4的材质选用无磁性的聚四氟乙烯材料,密封O圈选用耐腐蚀的橡胶环。
如图4所示,与19F核素磁旋比对应的十字型部件:隔板I3和隔板II4的厚度根据1H和19F核素的磁旋比的比例1.06确定,隔板I3厚度为1mm,隔板II4的厚度为1.06 mm。
如图5所示,与23Na核素磁旋比对应的十字型部件:隔板I3和隔板II4的厚度根据1H和23Na核素的磁旋比比例3.78确定,隔板I3厚度为1mm,隔板II4的厚度为3.78 mm。
图6为与31P核素磁旋比对应的十字型部件:隔板I3和隔板II4的厚度根据1H和31P核素的磁旋比比例2.47确定,隔板I3的厚度为1mm,隔板II4的厚度为2.47 mm。
图7为与1H核素磁旋比对应的十字型部件:隔板I3的厚度为1mm,隔板II4的厚度也为1mm。
密封容器1内填充有混合物,混合物为包含预成像的所有核素的混合溶液或凝胶类半固体的均匀分散体系。如混合物由以下组分构成:将分析纯磷酸二氢纳(NaH2PO4)溶于水(水提供了1H),加入琼脂糖,80摄氏度水浴加热、搅拌均匀,然后加入适量PFOB分子成像探针,浓度高于注入兔子腿部的外源性PFOB分子成像探针浓度,比如浓度比为1.2(浓度高出了20%),搅拌均匀后冷却,确保PFOB分子成像探针均匀的分散在琼脂糖凝胶体系中,琼脂糖含量控制在4g/L附近,23Na和31P浓度控制在100 mmol/L附近。混合物中磷酸二氢纳中31P的共振频率与生物体无机磷(Pi)的共振频率一致,且为单峰;磷酸二氢纳中23Na的共振频率与生物体钠盐的共振频率一致,且为单峰;混合物中PFOB分子成像探针与注入兔子腿部肿瘤区的PFOB分子成像探针保持一致,其共振频率也相同,选择性激发同一个谱峰。
一种多核素同步一体化磁共振成像用水模的使用方法如下:
多核素磁共振成像扫描前,将四个密封容器1围绕预成像部位5共面、非共线放置(如图1所示),确保成像所选择的层面能够切到密封容器1的中心区域,水模成像所呈现出的图像包含十字型结构;针对兔子后腿成像,四个密封容器1围绕兔子腿部环绕一周,用弹性束缚带固定,确保成像层面能够切到四个密封容器1的中心区域,水模所出的图像包含十字结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,其特征在于:包括多个密封容器,密封容器内设置有交叉的隔板I和隔板II,隔板I和隔板II将密封容器分成了多个子空间,子空间之间互通,隔板I的厚度为1H核素的分辨率,隔板II的厚度为1H核素分辨率的倍,为1H核素的磁旋比,为预成像的核素X的磁旋比,密封容器内填充有混合物,混合物中包含所有预成像的核素。
2.根据权利要求1所述的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,其特征在于:预成像的核素共有n种,n≥2,且为整数,其中一种核素为1H核素,剩余核素为非质子核素X1、X2…Xn-1。
3.根据权利要求2所述的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,其特征在于:当n=2时,剩余核素为非质子核素X1,密封容器共有3个,3个密封容器的分别为1H、X1、X1的磁旋比。
4.根据权利要求2所述的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,其特征在于:当n≥3时,密封容器共有n个,n个密封容器的分别为1H、X1、X2…Xn-1的磁旋比。
5.根据权利要求1所述的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,其特征在于:混合物中,预成像核素的共振频率与生物体内预成像核素的激发频率保持一致。
6.根据权利要求1所述的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,其特征在于:混合物中,预成像核素的核磁共振峰为单峰,或者预成像核素所在的化合物与注入生物体内的外源性化合物为同一种物质。
7.根据权利要求1-6之一所述的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,其特征在于:混合物中,每种核素的浓度均高于生物体内对应核素的浓度。
8.根据权利要求1所述的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模,其特征在于:密封容器为圆柱形壳体,隔板I和隔板II交叉构成十字型部件,十字型部件的上端和下端均与密封容器间隔设置。
9.权利要求1-8之一所述的一种多核素同步一体化磁共振成像用水模的使用方法,其特征在于,所述使用方法如下:将多个密封容器围绕预成像部位共面、非共线放置,确保成像所选择的层面能够切到密封容器的中心区域,且能显示出交叉的隔板I和隔板II。
10.根据权利要求9所述的使用方法,其特征在于,将多个密封容器围绕预成像部位等距离放置,利用弹性束缚带固定。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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