本发明专利技术涉及一种基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法及装置，所述方法包括以下步骤：(1)对肌酸仿体进行化学交换饱和转移成像，分析肌酸仿体中肌酸相对于水的化学位移；(2)拟合所述肌酸相对于水的化学位移和肌酸仿体温度的数学关系；(3)对样本中肌酸进行化学交换饱和转移成像，分析样本中肌酸相对于水的化学位移，并依据步骤(2)拟合的肌酸相对于水的化学位移和肌酸仿体温度的数学关系计算样本温度。所述测量方法以肌酸作为内源性参照物，利用肌酸与水CEST效应的温度依赖性进行高空间分辨率、高敏感性、无创的绝对温度测量。无创的绝对温度测量。无创的绝对温度测量。
【技术实现步骤摘要】
一种基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法及装置
[0001]本申请要求申请号为202110540092.2专利申请的优先权(在先申请的申请日为2021年5月18日，专利技术名称为一种基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法及装置)。
[0002]本专利技术属于无创测温
，涉及一种基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法及装置。
技术介绍
[0003]脑组织温度可随神经活动、脑代谢而发生波动，并通过血流循环受到体温的调节与影响，是表征物质代谢、组织灌注以及血管自我调节能力等组织生理特征的综合指征。大脑神经元活动过程中多数物理化学反应都具有温度敏感性，很多疾病(如脑创伤、中风、肿瘤、多发性硬化和癫痫等)都会破坏脑温内稳态，导致局部脑温异常、脑温空间分布模式改变，并引起细胞代谢异常、继发神经元损伤、血管及血脑屏障损伤等一系列反应。因此，无创绝对温度成像技术对探究生理及病理状态下的脑温调节机制以及深入探究脑损伤复杂病理机制具有重要意义。
[0004]磁共振测温方法主要基于质子密度、T1和T2弛豫时间、弥散系数、质子共振频率以及磁化转移等磁共振参数的温度依赖性，目前应用较为广泛的基于磁共振测量绝对温度的技术主要有：(1)利用水氢质子1H的共振频率具有温度依赖性，而某些大分子物质的化学位移不易受到温度影响，例如乙酰
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天门冬氨酸(NAA)，使用磁共振波谱(Magnetic resonance spectroscopy，MRS)成像技术测量不同温度下参考性大分子物质相对于水氢质子的化学位移，并拟合建立参考物质化学位移与温度的关系，从而实现基于质子共振频率(Proton resonancefrequency，PRF)的无创测温，但是，目前该方法成像分辨率较低，且温度测量易受到运动以及磁场漂移的影响；(2)基于水分子自由扩散系数与温度之间的关系测量脑脊液等组织的绝对温度，但目前该技术仅可适用于检测纯水组织的温度，无法应用于水分子扩散受限的组织；(3)有研究通过注射顺磁性螯合物作为外源性参照物质，基于化学交换饱和转移(Chemical exchange saturationtransfer，CEST)成像技术测量动物体内不同温度下螯合物的化学位移，并拟合得出其与温度的线性关系(参见：Zhang S,Malloy C R,AD Sherry.MRIthermometry based on PARACEST agents[J].Journal of the American ChemicalSociety,2005,127(50):17572.)，但顺磁性螯合物的生物安全性有待考量，无法多次反复注射测温，不利于临床推广。
[0005]综上所述，提供一种准确且无创的脑部测温方法，对探究生理及病理状态下的脑温调节机制具有重要意义。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足和实际需求，本专利技术提供一种基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法及装置，所述方法基于肌酸的化学交换饱和传递效应与温度的关系，并结合
磁共振成像技术，实现了进行高空间分辨率、高敏感性、无创的绝对温度测量。
[0007]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)对肌酸仿体进行化学交换饱和转移成像，分析肌酸仿体中肌酸相对于水的化学位移；
[0010](2)拟合所述肌酸相对于水的化学位移和肌酸仿体温度的数学关系；
[0011](3)对样本中肌酸进行化学交换饱和转移成像，分析样本中肌酸相对于水的化学位移，并依据步骤(2)拟合的肌酸相对于水的化学位移和肌酸仿体温度的数学关系计算样本温度。
[0012]本专利技术中，肌酸(Creatine，Cr)，作为重要能量代谢物，其在脑内浓度稳定，且肌酸化学交换饱和转移效应(Cr
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CEST)对pH等非温度的环境因素的影响不敏感，而且在生理温度和pH条件下其CEST交换速率约为磷酸激酸 (Phosphocreatin，PCr)的7
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8倍，因此本专利技术以肌酸作为内源性参照物，利用肌酸与水CEST效应的温度依赖性进行高空间分辨率、高敏感性、无创的绝对温度测量。
[0013]本专利技术的基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法可用于非疾病诊断或治疗目的，或用于科学研究。
[0014]优选地，所述肌酸仿体的制备原料包括肌酸、琼脂粉、磷酸盐缓冲液和去离子水。
[0015]本专利技术中，琼脂粉的加入可提高肌酸仿体强度，避免检测中因热传导而引起伪影。
[0016]优选地，所述肌酸仿体中肌酸的浓度为10～120mmol/L，包括但不限于11 mmol/L、12mmol/L、13mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、40mmol/L、 50mmol/L、60mmol/L、70mmol/L、80mmol/L、90mmol/L、100mmol/L、105 mmol/L、110mmol/L、112mmol/L、115mmol/L、118mmol/L或119mmol/L。
[0017]优选地，所述肌酸的纯度大于98％。
[0018]优选地，所述肌酸仿体的pH为6.0～7.2，包括但不限于6.1、6.2、6.3、.6.4、 6.6、6.7、6.8、6.9或7.1。
[0019]优选地，所述肌酸仿体的测温温度范围为10～43℃，包括但不限于11℃、 12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、25℃、30℃、35℃、 36℃、37℃、38℃或39℃。
[0020]优选地，所述基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温还包括配制肌酸仿体的步骤。
[0021]优选地，所述肌酸仿体的配制方法包括：
[0022]将肌酸、琼脂粉、磷酸盐缓冲液和去离子水混合并加热，调节pH，得到所述肌酸仿体，具体为将肌酸、琼脂粉、磷酸盐缓冲液和去离子水配制为不同浓度的肌酸仿体混合液，并通过滴入氢氧化钠溶液或盐酸溶液，调节pH值，将配制好的混合液加热直至琼脂粉完全溶解，搅拌均匀后放置入塑料容器中自然冷却。
[0023]优选地，步骤(1)中对肌酸仿体进行化学交换饱和转移成像，将恒温水浴装置设定至特定温度，将配制好的不同pH值、不同肌酸浓度的肌酸仿体放入水浴中，并插入光纤测温探头监测记录肌酸仿体实时温度，待仿体温度稳定后，开始CEST扫描，首先用无预饱和激发脉冲的序列扫描一幅图作为参照，信号强度记为S0，随后使用一系列不同的偏置频率Δω
的预饱和激发脉冲序列扫描得到一系列图像，信号强度记为S
sat
(Δω)，信号比例S
sat
(Δω)/S0即为偏置频率为Δω的预饱和激发脉冲作用下的信号衰减，定义为z谱(z
‑
spectra)。当肌酸仿体受到频率为Δω的预饱和脉冲激发并被饱和时，该饱和效应通过肌酸的氨基氢质本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)对肌酸仿体进行化学交换饱和转移成像，分析肌酸仿体中肌酸相对于水的化学位移；(2)拟合所述肌酸相对于水的化学位移和肌酸仿体温度的数学关系；(3)对样本中肌酸进行化学交换饱和转移成像，分析样本中肌酸相对于水的化学位移，并依据步骤(2)拟合的肌酸相对于水的化学位移和肌酸仿体温度的数学关系计算样本温度。2.根据权利要求1所述的基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法，其特征在于，所述肌酸仿体的制备原料包括肌酸、琼脂粉、磷酸盐缓冲液；优选地，所述肌酸仿体中肌酸的浓度为10～120mmol/L；优选地，所述肌酸的纯度大于98％；优选地，所述肌酸仿体的pH为6.0～7.2；优选地，所述肌酸仿体的测温温度范围为10～43℃。3.根据权利要求1或2所述的基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法，其特征在于，所述方法还包括配制肌酸仿体的步骤；优选地，所述肌酸仿体的配制方法包括：将肌酸、琼脂粉、磷酸盐缓冲液和去离子水混合并加热，调节pH，得到所述肌酸仿体。4.根据权利要求1
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3任一项所述的基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法，其特征在于，所述化学交换饱和转移成像的方式包括利用预饱和激发脉冲结合自旋回波
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平面回波序列或者梯度回波序列进行信号采集，并进行间隔成像；优选地，所述预饱和激发脉冲包括10个矩形脉冲；优选地，所述矩形脉冲的持续时间为90～110毫秒，B1＝0.1～0.3μT；优选地，所述间隔成像的方式包括在预饱和激发脉冲频率相对于水氢质子共振频率偏置
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3.0ppm到+3.0ppm的范围内间隔成像，间隔次数大于200次。5.根据权利要求1
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4任一项所述的基于肌酸化学交换饱和转移成像的测温方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将肌酸、琼脂粉、磷酸盐缓冲液和去离子水混合并加热，调节pH为6.0～7.2，肌酸浓度为10～120mmol/L，得到所述肌酸仿体；(2)对所述肌酸仿体进行化学交换饱和转移成像，预饱和激发脉冲中每个矩形脉冲持续90～110毫秒，B...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娟，邹超，蔡思琦，周诗辉，周洋，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：
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