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摘要:
本发明公开了一种动态测量脑氧代谢率的方法,该方法采用基于灌注成像的多个非对称性自旋回波‑回波平面成像技术,即采用选层反转标记与非选层反转标记交替切换所组成的多回波信号采集方式,以选层与非选层信号相加/减的形式同步获得OEF和CBF加权图像,并结合费克定律最终实现了对CMRO2动态变化的测量。本发明从根本上解决了校准BOLD法需要气体校准导致的一系列问题,大大提高了受试者的舒适度,扩大了适用人群,大幅度降低了操作的复杂性以及测量成本,进而有望建立不同人群的脑健康和脑疾病机制的研究,并推动推动神经科学和临床医学的发展。
主权项:
1.一种动态测量脑氧代谢率CMRO2的方法,所述方法包括如下步骤:步骤一:利用选层与非选层梯度交替标记的方式采集待测组织层中多个不同回波时间的MR信号;步骤二:通过对所述选层与所述非选层的所述MR信号相加/减的方式分别得到脑氧摄取分数OEF和灌注加权像ASL;步骤三:根据费克定律δCMRO2=(1+δCBF)·(1+δOEF)-1,计算得到所述待测组织的所述脑氧代谢率CMRO2的动态变化;在所述步骤二中,将所述采集得到多个不同回波时间的所述MR信号根据公式(1)计算得到灌注加权像ASL:ASL=Scon-Slab公式(1),其中Scon为加了选层梯度在TE0处采集得到的控制像,Slab为未加选层梯度在TE0处采集得到的标记像;在所述步骤二中,将所述采集得到多个不同回波时间的所述MR信号根据公式(2)计算得到抵消回波信号:i≠0公式(2),其中,为施加选层梯度在TEi处得到的回波信号,为未施加选层梯度在TEi处得到的回波信号;所述方法还包括:将多个抵消回波信号代入公式(3),利用线性最小二乘法进行曲线拟合得到R2′和ζ:其中S0为初始态信号;ζ为脑血容积分数;R2′和R2分别为MR信号衰减的可逆部分和不可逆部分的弛豫率常数;δω为脱氧血红蛋白的顺磁性引起的频率偏移;TESE为自旋回波时间;t为时间;所述方法还包括:将R2′和ζ代入公式(4)计算得到随时间变化的脑氧摄取分数OEF:其中γ为旋磁比;Δχ0为完全含氧血红蛋白与完全脱氧血红蛋白的磁敏感系数差,其值为0.264ppm每单位Hct;Hct为血红细胞比容分数;B0为主磁场强度;R2′为MR信号衰减的可逆部分的弛豫率常数;ζ为脑血容积分数;所述方法还包括:通过将灌注加权像ASL和脑氧摄取分数OEF代入公式(5)计算得到脑氧代谢的变化δCMRO2百分比:其中ASLbase和OEFbase分别为灌注加权像和脑氧摄取分数的基线平均值,且