pH测定方法技术

本发明专利技术涉及生物医学领域，具体地，提供了一种pH测定方法。该方法以氨基质子为内源性对比剂，测定已知pH氨基质子源溶液对应的不同饱和脉冲强度下氨基质子的化学交换饱和转移效应比值R，然后根据不同已知pH氨基质子源溶液和测得的与之相对应的R建立pH与R的函数关系，最后根据实验测得的Ri和所述函数关系计算得到所需pH。该方法可消除浓度的影响，不需对可交换质子浓度、水的纵向弛豫时间等参量做任何估计和测量，因此能够更加准确、方便、无创地测定pH。另外氨基的化学交换速率较慢，可在临床常规使用的磁共振场强上稳定成像，因此应用前景良好。

【技术实现步骤摘要】
pH测定方法
本专利技术涉及生物医学领域，具体而言，涉及一种pH测定方法。
技术介绍
细胞内pH是生物体组织酸碱环境的重要参量，与机体新陈代谢状态密切相关，有助于了解疾病发生机制、发展过程和预后评价。化学交换饱和转移(ChemicalExchangeSaturationTransfer，CEST)成像是一种磁共振分子影像手段，基于内源性或外源性对比剂中可交换质子与水分子的化学交换作用，可实现化学交换速率的测定。某些对比剂(如氨基质子)对pH环境较为敏感，其化学交换速率与pH存在密切关联，因此为pH测定提供可能途径。现有测定细胞内pH的方法，首先均需要通过波谱成像(MagneticResonanceSpectrum，MRS)测得若干代表性区域在典型生理环境下(如血碳酸正常、血碳酸过多及尸检状态下)的pH值，即pH＝6.75+log{(δ-3.26)/(5.70-δ)}，其中δ为无机磷酸盐与磷酸肌酸之间的化学位移。而后，通过建立CEST效应与pH的关系式，获得其他生理环境下每个像素点的pH值。现有测定细胞内pH的主要方法包括：(1)内源性氨基质子在pH>5时为碱催化，因此其化学交换速率可表达为k＝kbase[OH]＝kbase×10pH-pKw；此外，氨基质子的CEST效应APTR＝k×famide×(1-e-R1w×Tsat)/(2×R1w)，其中famide为氨基浓度，R1w为水的纵向弛豫率，Tsat为饱和时间。若对做pKw、famide等参量做适当估计，可建立APTR与pH的关系式。如在4.7T下，大鼠脑部组织的APTR与pH关系式可近似为：APTR＝5.73×10pH-9.4。本方法的缺点在于pKw、famide等参量的估计对于后续pH定量的影响较大，特别在体成像中pKw、famide较难得到，因此该方法的局限性较为明显。(2)利用内源性胺基(进动频率+2.75ppm)和氨基(进动频率+3.5ppm)，利用比值法，两组可交换质子的CEST效应比值为AACID＝k1T1wf1/k2T1wf2，其中k为每组可交换质子的交换速率，f为其浓度，T1w为水的纵向弛豫时间。假定胺基和氨基来源于同一大分子，则两者的浓度相同，则AACID仅与交换速率相关，建立AACID与pH关系式，则有pH＝-4.0×AACID+12.8。然而该方法假设胺基和氨基来源于同一大分子的前提无法严格证明；此外，胺基的化学交换速率一般较高，在临床常规使用的磁共振场强下较难捕捉其CEST效应，因此实际应用具有相当难度。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种pH测定方法，该方法可完全消除浓度的影响，不需对可交换质子浓度、水的纵向弛豫时间等参量做任何估计和测量，因此能够更加准确、方便、无创地测定pH。另外，氨基的化学交换速率较慢，可在临床常规使用的磁共振场强上稳定成像，因此实际应用前景良好。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种pH测定方法，以氨基质子为内源性对比剂，测定已知pH氨基质子源溶液对应的不同饱和脉冲强度下氨基质子的化学交换饱和转移效应比值R，然后根据不同已知pH氨基质子源溶液和测得的与之相对应的R建立pH与R的函数关系，最后根据实验测得的Ri和所述函数关系计算得到所需pH，其中Ri为待测仿体或待测组织在不同饱和脉冲强度下氨基质子的化学交换饱和转移效应比值。作为进一步优选的技术方案，氨基质子源溶液的pH为5.5-8.0。作为进一步优选的技术方案，将具有不同pH的氨基质子源溶液装载后制成体模，再对所述体模进行不同饱和脉冲强度下的化学交换饱和转移成像实验。作为进一步优选的技术方案，不同饱和脉冲强度的频率偏移范围包含±3.5ppm。作为进一步优选的技术方案，利用非对称性模型分别计算不同饱和脉冲强度下各pH氨基质子源溶液的化学交换饱和转移效应MS，得到R。作为进一步优选的技术方案，R＝ST(ω1)/ST(ω2)＝{(M0-MS1)×MS2}/{(M0-MS2)×MS1}；其中，M0为未施加饱和脉冲信号幅值，MS1和MS2分别为饱和脉冲强度分别为ω1和ω2时的化学交换饱和转移效应，ST(ω1)＝(M0-MS1)/MS1，ST(ω2)＝(M0-MS2)/MS2。作为进一步优选的技术方案，MS1＝{MS1(-3.5ppm)-MS1(+3.5ppm)}/M0；其中，M0为未施加饱和脉冲时的信号幅值，MS1(-3.5ppm)和MS1(+3.5ppm)分别为有饱和脉冲施加时-3.5ppm和+3.5ppm处的信号幅值；MS2＝{MS2(-3.5ppm)-MS2(+3.5ppm)}/M0；其中，M0为未施加饱和脉冲时的信号幅值，MS2(-3.5ppm)和MS2(+3.5ppm)分别为有饱和脉冲施加时-3.5ppm和+3.5ppm处的信号幅值。作为进一步优选的技术方案，pH与R的函数关系是指在pH与R的单调变化区间上的函数关系；优选地，pH与R的函数关系采用三阶多项式拟合而成。作为进一步优选的技术方案，测定不同已知pH氨基质子源溶液的R时与测得Ri时的实验温度和成像条件相同，在体实验温度优选为37度。作为进一步优选的技术方案，包括以下步骤：(a)将具有不同pH的氨基质子源溶液装载后制成若干体模；(b)对所述体模进行不同饱和脉冲强度下的化学交换饱和转移成像实验；(c)计算不同饱和脉冲强度下各pH氨基质子源溶液的化学交换饱和转移效应MS；(d)计算不同饱和脉冲强度下各pH氨基质子源溶液的化学交换饱和转移效应比值R；(e)建立pH与R的函数关系；(f)进行仿体实验或在体实验，测得Ri，根据Ri和步骤(e)中的函数关系，计算得到所需pH。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的pH测定方法采用氨基质子为内源性对比剂，通过测定已知pH溶液对应的不同饱和脉冲下氨基质子的化学交换饱和转移效应比值R，建立pH与R的函数关系，然后根据实验测得的Ri和所述函数关系计算得到所需的pH。该方法由于参与成像的氨基质子来源相同，因此它们的浓度一致，可完全消除浓度的影响，不需对可交换质子浓度、水的纵向弛豫时间等参量做任何估计和测量，因此不同饱和脉冲下氨基质子的饱和转移效应比值可以完全消除对氨基浓度和水的纵向弛豫时间的依赖，仅仅与化学交换速率相关，因此能够更加准确、方便、无创地测定pH。另外，氨基的化学交换速率较慢，可在临床常规使用的磁共振场强上稳定成像，因此实际应用前景良好。上述pH测定方法可应用于预测疾病发生机制、预测疾病发展过程或预后评价中，能够准确测定生物体组织细胞内的pH，更加准确、方便地预测疾病发生机制、预测疾病发展过程或预后评价。附图说明图1为实施例1中饱和脉冲强度为0.75μT(a)和1.5μT(b)时，不同pH溶液所产生的Z谱；图2为实施例1中R随pH变化关系(虚线)及拟合后的pH校正曲线(实线)。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。在至少一个实施例中提供了一种pH测定方法，以氨基质子为内源性对比剂，测定已知pH氨基质子源溶液对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种pH测定方法，其特征在于，以氨基质子为内源性对比剂，测定已知pH氨基质子源溶液对应的不同饱和脉冲强度下氨基质子的化学交换饱和转移效应比值R，然后根据不同已知pH氨基质子源溶液和测得的与之相对应的R建立pH与R的函数关系，最后根据实验测得的Ri和所述函数关系计算得到所需pH，其中Ri为待测仿体或待测组织在不同饱和脉冲强度下氨基质子的化学交换饱和转移效应比值。

【技术特征摘要】
1.一种pH测定方法，其特征在于，以氨基质子为内源性对比剂，测定已知pH氨基质子源溶液对应的不同饱和脉冲强度下氨基质子的化学交换饱和转移效应比值R，然后根据不同已知pH氨基质子源溶液和测得的与之相对应的R建立pH与R的函数关系，最后根据实验测得的Ri和所述函数关系计算得到所需pH，其中Ri为待测仿体或待测组织在不同饱和脉冲强度下氨基质子的化学交换饱和转移效应比值。2.根据权利要求1所述的pH测定方法，其特征在于，氨基质子源溶液的pH为5.5-8.0。3.根据权利要求1所述的pH测定方法，其特征在于，将具有不同pH的氨基质子源溶液装载后制成体模，再对所述体模进行不同饱和脉冲强度下的化学交换饱和转移成像实验。4.根据权利要求1所述的pH测定方法，其特征在于，不同饱和脉冲强度的频率偏移范围包含±3.5ppm。5.根据权利要求1所述的pH测定方法，其特征在于，利用非对称性模型分别计算不同饱和脉冲强度下各pH氨基质子源溶液的化学交换饱和转移效应MS，得到R。6.根据权利要求1所述的pH测定方法，其特征在于，R＝ST(ω1)/ST(ω2)＝{(M0-MS1)×MS2}/{(M0-MS2)×MS1}；其中，M0为未施加饱和脉冲信号幅值，MS1和MS2分别为饱和脉冲强度分别为ω1和ω2时的化学交换饱和转移效应，ST(ω1)＝(M0-MS1)/MS1，ST(ω2)＝(M0-MS2)/MS2。7.根据权利要求6所述的pH测定方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴垠，郑海荣，刘新，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44