The invention discloses a method for hyperpolarized gas magnetic resonance measurement of pulmonary blood exchange functions based on the subjects inhaled hyperpolarized gas and breath; one breath repeat gaseous hyperpolarized gas sampling process N1, obtained from dynamic process data normalized SN_i (n); the center frequency of saturation pulse change the resonance frequency of the dissolved hyperpolarized gas negative, repeated sampling control signal normalized SNC_i (n); SN_i (n) and SNC_i (n) calibrated one-to-one, obtained from the normalized signal after FN calibration; exchange constant T by the least squares method to extract macro alveolar gas. The method of the invention can realize the quantitative measurement of the alveolar gas exchange function without invasion and no ionizing radiation, and has the potential of clinical application and popularization.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磁共振成像和波谱领域,具体涉及一种基于超极化气体磁共振测量肺部气血交换功能的方法。适用于超极化造影剂129Xe,3He,83Kr,13C功能成像。
技术介绍
129Xe气体经过自旋交换光泵后得到超极化129Xe,其磁共振灵敏度比热平衡状态下可以提高10000倍以上,同时其在生物组织和血液中具有良好的溶解度和化学位移敏感性。因此,其可以克服肺部空腔结构导致的组织密度低的缺点实现肺部磁共振成像并被广泛用于肺部结构和气血功能研究中,是当前唯一一种能无侵入性、无电离辐射地实现微观结构和气血交换功能定量测量的影像手段,有望在不远的将来在临床中大规模推广应用。超极化129Xe气体探测肺部气血交换功能主要基于超极化129Xe气体进入肺部会分布在肺组织、血液和肺泡内,并分别产生不同化学位移的磁共振信号,处于三种状态的129Xe原子处于动态平衡,该平衡被证实可以用来测量肺部的气血交换功能。该技术自出现以来被广泛应用于肺部疾病的定量、可视化研究中,并应用于多种肺部疾病的研究中。当前利用超极化129Xe测量肺部气血交换功能领域,主要集中在肺泡气血交换时间常数的测量。肺泡气血交换时间常数可以反映肺泡组织气血交换的效率,然而临床大部分的肺部疾病如肺气肿、慢阻肺等,其气血交换功能变化不仅与其肺泡组织的变化相关也和肺泡的表面体积比等因素相关,因此单一的气血交换时间常数难以满足肺部疾病的气血交换功能测量。因此,发展一种能用于肺泡整体气血交换功能测量的方法对肺部疾病临床的早期诊断是十分必要的。针对本专利技术应用背景的已有相关文章和专利的技术方案如下:1)数据的采集方式。每次 ...
【技术保护点】
一种基于超极化气体磁共振测量肺部气血交换功能的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、受试者吸入超极化气体并屏气,步骤2、在一次屏气中重复气态超极化气体信号采样n1次,得到气态超极化气体信号随气态超极化气体信号采样重复次数i变化的数据Si(n),其中i≤n1,将Si(n)进行自归一化处理,得到自归一化的动力学过程数据SN_i(n);气态超极化气体信号采样包括以下步骤:连续施加n个中心频率在溶解态超极化气体的共振频率,且施加时间为t秒的饱和脉冲,然后再施加一个中心频率为0ppm的激发脉冲,获得单次气态超极化气体信号采样的气态超极化气体信号S(n);步骤3、将步骤2中的饱和脉冲的中心频率更改为溶解态超极化气体的共振频率的负数,重复步骤2,得到自归一化的对照信号SNC_i(n);步骤4、将自归一化的动力学过程数据SN_i(n)和自归一化后的对照信号SNC_i(n)进行一一对应的校准,得到校准后的自归一化信号FN;步骤5、将校准后的自归一化信号FN代入以下公式通过最小二乘法提取肺泡的宏观气体交换常数T,FN=exp(‑i*n*t/T)其中,t为饱和脉冲的施加时间,i为气态Xe信号采样重复次数, ...
【技术特征摘要】
1.一种基于超极化气体磁共振测量肺部气血交换功能的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、受试者吸入超极化气体并屏气,步骤2、在一次屏气中重复气态超极化气体信号采样n1次,得到气态超极化气体信号随气态超极化气体信号采样重复次数i变化的数据Si(n),其中i≤n1,将Si(n)进行自归一化处理,得到自归一化的动力学过程数据SN_i(n);气态超极化气体信号采样包括以下步骤:连续施加n个中心频率在溶解态超极化气体的共振频率,且施加时间为t秒的饱和脉冲,然后再施加一个中心频率为0ppm的激发脉冲,获得单次气态超极化气体信号采样的气态超极化气体信号S(n);步骤3、将步骤2中的饱和脉冲的中心频率更改为溶解态超极化气体的共振频率的负数,重复步骤2,得到自归一化的对照信号SNC_i(n);步骤4、将自归一化的动力学过程数据SN_i(n)和自归一化后的对照信号SNC_i(n)进行一一对应的校准,得到校准后的自归一化信号FN;步骤5、将校准后的自归一化信号...
【专利技术属性】
技术研发人员:周欣,李海东,张智颖,韩叶清,孙献平,叶朝辉,
申请(专利权)人:中国科学院武汉物理与数学研究所,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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