腦組織微觀結構的無創測量方法
【專利摘要】腦組織微觀結構的無創測量方法，包括使用磁共振擴散加權成像腦組織；確定該磁共振圖像內各個像素點的實際圖像信號強度（Si）；建立所述磁共振圖像內各個像素點的所述計算圖像信號強度（Sbi）與所述磁共振擴散加權成像的權值（bi）之間的函數關系；和由所述磁共振圖像中各個像素點的所述細胞外間隙容積比率（fECS）、所述細胞容積比率（fcell）、所述腦內血管容積比率（fvas）、所述細胞外間隙擴散系數（DECS）、所述細胞擴散系數（Dcell）和所述腦內血管擴散系數（Dvas）重構所述磁共振圖像。
【專利說明】腦組織微觀結構的無創測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種微觀結構的測量方法，尤其涉及一種通過磁共振成像測量腦組織 微觀結構的無創測量方法。
【背景技術】
[0002] 磁共振（magnetic resonance imaging, MRI)由于其無電離損傷、高軟組織 分辨率的特點，加之對化學成分的敏感性，已廣泛應用于中樞神經系統的成像。隨著磁 共振水分子擴散敏感成像技術等新技術的應用逐漸成熟，出現了磁共振擴散加權成像 (diffusion-weighted imaging, DWI)，并已經可以實現對像素內水分子的擴散系數進行 求解，并指導臨床疾病的診斷和鑒別診斷。
[0003] 磁共振擴散加權成像時，在高頻脈沖與數據采集之間，加上一對雙極擴散敏感梯 度脈沖。第一個擴散敏感梯度脈沖使質子自旋去相位，如果沒有水分子的運動，則第二個擴 散敏感梯度脈沖可使其完全復相位。組織中水分子的擴散自由度可影響磁共振擴散加權成 像圖像信號強度的衰減，在擴散敏感梯度場施加方向上水分子擴散越自由，圖像信號衰減 越明顯。在磁共振擴散成像中，如果水分子隨機運動受限，圖像信號為高信號。圖像信號 強度S = Stl e#D (其中，Stl為未施加擴散敏感梯度脈沖時，核磁圖像中像素點的信號強度； S為施加擴散敏感梯度脈沖后核磁圖像中像素點的信號強度；b磁共振擴散加權成像的權 值，單位mm2/s，通過改換擴散敏感梯度脈沖可以變化b的數值；D為水分子擴散方向上的擴 散加權系數，單位s/mm 2)。
[0004] 目前，磁共振擴散加權成像已經可以實現對核磁圖像中每一個像素點水分子的擴 散系數進行求解，并指導臨床疾病的診斷和鑒別診斷。但是，這一系數是細胞內外水分子 擴散運動的綜合反映，被稱為表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient, ADC)，無 法區分細胞內外擴散運動。而腦病發生的不同階段，細胞內外的容積比和水分子的擴散系 數也顯著不同。比如，腦缺血早期，神經細胞腫脹，腦細胞外間隙（extracellular space, ECS)皺縮，水分子擴散受限；腦缺血晚期，神經細胞壞死，腦細胞外間隙容積顯著擴大，水分 子擴散系數增大。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種腦組織微觀結構的無創測量方法，以得到腦組織細胞內 外水分子擴散的差異。
[0006] 本發明提供了一種腦組織微觀結構的無創測量方法，包括使用磁共振擴散加權成 像腦組織，得到對應所述磁共振擴散加權成像的各權值h的腦組織的復數個磁共振圖像， 其中i為整數且i=l. 2. 3. 4. 5. 6……;確定該磁共振圖像內各個像素點的實際圖像信號強度 Si ;定義一個計算圖像信號強度S (bj，建立所述磁共振圖像內各個像素點的所述計算圖像 信號強度S (h)與所述磁共振擴散加權成像的權值匕之間的函數關系，其中該函數關系式 為：
【權利要求】
1. 腦組織微觀結構的無創測量方法，包括： 使用磁共振擴散加權成像腦組織，得到對應所述磁共振擴散加權成像的各權值（bi)的 腦組織的復數個磁共振圖像，其中i為整數i=l，2, 3, 4, 5, 6......，且i彡6 ; 測定該磁共振圖像內各個像素點的實際圖像信號強度（sp; 定義一個計算圖像信號強度（S(bj)，建立所述磁共振圖像內各個像素點的所述計算 圖像信號強度（S(bj)與所述磁共振擴散加權成像的權值（bj之間的函數關系，其中該函 數關系式為：
其中：S。為未施加擴散敏感梯度脈沖時，所述磁共振圖像內各個像素點的理論信號強 度， fECS為腦組織的細胞外間隙容積比率，f；ell為腦組織的細胞容積比率， fvas為腦組織的腦內血管容積比率， DEes為腦組織的細胞外間隙擴散系數， DMll為腦組織的細胞擴散系數， Dvas為腦組織的腦內血管擴散系數； 由所述實際圖像信號強度（sp與所述計算圖像信號強度（S(bj)的方差，通過最小二 乘法計算得到所述磁共振圖像中各個像素點的所述細胞外間隙容積比率（fKS)、所述細胞 容積比率（feell)、所述腦內血管容積比率（fvas)、所述細胞外間隙擴散系數（DEes)、所述細胞 擴散系數（DMll)和所述腦內血管擴散系數（Dvas);和 由所述磁共振圖像中各個像素點的所述細胞外間隙容積比率（fKS)、所述細胞容積比 率（feell)、所述腦內血管容積比率（fvas)、所述細胞外間隙擴散系數（DEes)、所述細胞擴散系 數（DMll)和所述腦內血管擴散系數（Dvas)重構所述磁共振圖像。
2. 如權利要求1所述的腦組織微觀結構的無創測量方法，其中求解所述磁共振圖像中 各個所述像素點的所述細胞外間隙容積比率（fKS)、所述細胞容積比率（feell)、所述腦內血 管容積比率（fvas)、所述細胞外間隙擴散系數（DEes)、所述細胞擴散系數（DMll)和所述腦內 血管擴散系數（D_)的方程組為：
【文檔編號】A61B5/055GK104274176SQ201310289620
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月11日 優先權日:2013年7月11日
【發明者】韓鴻賓 申請人:韓鴻賓